Célula

La célula

El científico ingles Robert Hooke, en 1665, publico sus observaciones hechas en diversas estructuras, por medio de un microscopio compuesto de bajo poder (poco mas de 9 aumentos). Entre otras observaciones describe sus hallazgos de un fino corte de corcho: “claramente se nota que es totalmente poroso y agujerado como un panal de abejas, pero los poros no son regulares como en este”. Con ello se convertiría en el primero en estas estructuras a las que llamo celdas, por su parecido en las celdas de un panal de abejas.

 En los años siguientes los investigadores encontraron que muchos animales y plantas presentaban estas celdas. Sin embargo hasta entonces las observaciones se limitan a las cubiertas de estas estructuras (pared celular). En 1831, el escocés Robert Brown anuncia que estas celdas contenían una estructura central; el núcleo. En 1835 Dujardin demuestra que no son cavidades huecas sino que están llenas de un fluido: el citoplasma.

En 1838 el botánico Matthias Schleiden publica los resultados de sus exhaustivos estudios en estructura vegetal: llega a la conclusión de que todas las plantas están hechas de células, y que estas células están vivas y contribuyen al funcionamiento del organismo del que forma parte.

Al año siguiente Theodor Schwann, un zoólogo concluyo de la misma manera en lo referente a animales. En 1858 Rudolf Virchow plantea que toda célula proviene de otra ya existente. 

En base a estos postulados se genera la llamada teoría celular que plantea que:

1) todos los seres vivos están compuestos de células o fragmentos de células, que son sus unidades estructurales y funcionales.

2) todas las células se forman a partir de otras células.

TIPOS DE CÉLULAS:

CÉLULA EUCARIOTE: (Eu = verdadero, Karion = núcleo); mas modernas con núcleo y organelas membranosas. Incluye a las células de animales, plantas, protozoarios y hongos.

Estructura de una célula eucariote.

De afuera hacia dentro de una célula podemos encontrar:

I) PARED CELULAR

II) MENBRANA CELULAR

III) CITOPLASMA

            CITOSOL

            ORGANELOS

            INCLUSIONES

IV) NÚCLEO

            MENBRANA NUCLEAR

            CARIOPLASMA

            CROMATINA

            NUCLEOLOS

I) PARED CELULAR:

Es la cubierta de las células vegetales y hongos. Caracterizada por una estructura rígida de una composición variada. Es permeable al agua, a los nutrientes y a los gases.

Su función es dar rigidez a la célula o al tejido del cual forma parte, y proteger a la célula contra ruptura mecánica u osmótica. En las células vegetales presenta aberturas (plasmodesmo), por las que se comunican células vecinas. Entre la pared de dos células vegetales aparece una placa denominada laminilla media compuesta por pectato u oxalato de calcio y magnesio, que interviene en la formación del tabique primario de división.

II) MENBRANA CELULAR:

Es una estructura laminar que rodea a la célula y determina los espacios intra y extramolecular. A diferencia de la pared celular, en ella se realizan una serie de procesos indispensables para la vida.

Los mejores microscopios ópticos solo distinguen estructuras de mas de 200nm, no permitiendo visualizar la membrana celular, ya que su espesor es de solo 7.5nm. con el microscopio electrónico puede verse como dos laminas electron densas que rodean a una lamina electrón lucida. Su estructura y propiedades son muy similares a la membrana nuclear y a los órganelos por lo que se habla de unidad de membrana.

            Composición química.

Básicamente lípidos y proteínas en proporción variable, desde aquella de la célula de Schwann, con 75% de lípidos, hasta la membrana interna mitocondrial, con 80% de proteínas.

a) lípidos: son en su mayor parte fosfolipidos, y en menor proporción colesterol y glicolipidos.

Los fosfolipidos forman una bicapa en la que cada molécula expone su parte polar a los medios acuosos intra y extracelular, y su parte no polar hacia el espesor de la bicapa.

El colesterol, presente solo en células animales, se localiza en la zona no polar en contacto con las colas hidrocarbonadas de los fosfolipidos. Los glicolipidos, importantes en las células animales, se ubican en la monocapa externa.

b) proteínas: básicamente globulares, simples o conjugadas (glucoproteínas), clasificándose de acuerdo a su grado de integración en la bicapa de lípidos.

Proteínas periféricas o extrínsecas.- hidrosolubles, tomando contacto únicamente con las cabezas polares de la monocapa externa o interna de la membrana.

Proteínas integrales o intrínsecas.- poseen porciones hidrosolubles en contacto con la parte polar de la membrana en los medios intra y/o extracelular, y porciones liposolubles en contacto con la región hidrofofica de ella. Algunas pueden ocupar todo el espesor de la membrana.

c) glúcidos: presentes en la monocapa externa de membrana plasmática exclusivamente en células animales, principalmente oligosacaridos conjugados a las proteínas y lípidos; dando lugar al Glucocalix.

 Funciones de la membrana celular:

1.- compartamentalización: separa los medios intra y extracelular manteniendo una composición diferente para ambos.

2.- receptores: muchas de las proteínas de membranas actúan como receptores (de hormonas o impulsos nerviosos) o como enzimas regulando reacciones químicas.

3.- reconocimiento y adhesión celular: el glucocalix en las células animales participan en el reconocimiento y adhesión celular así como controlando el crecimiento de las células (inhibición por contacto).

Trasporte: la membrana celular regula los mecanismos de transporte que presentamos a continuación.

Transporte de sustancias a través de la membrana celular:

Es el proceso mediante el cual la célula intercambia sustancias con el medio extracelular. Los medios intra y extracelular son considerados soluciones.

Tipos de trasportes:

a) Trasporte pasivo.- es propio de cualquier membrana permeable a la sustancia a trasportar y no requiere gasto de energía: es espontaneo. Generalmente se da por difusión.

La difusión se produce por el movimiento al azar de las moléculas de solvente y soluto en los fluidos.

Si en una solución tenemos una zona de alta concentración (A) y otra de baja concentración (B), habrá difusión de solutos de A hacia B y de B hacia A, siendo mayor el flujo de A hacia B. se produce un flujo neto de moléculas en las zonas de alta a las de baja concentración.

b) Trasporte activo.- es un mecanismo de transporte exclusivo de las membranas vivas, y se realiza con consumo de energía.

Se utiliza para sustancias que por su tamaño no puede atravesar la membrana por difusión o cuando se requiere trasportar en contra de la gradiente de concentración. Hay dos tipos de transporte activo: transporte mediante bomba y en masa.

b.1) Transporte mediante bomba: utilizando fundamentalmente para el transporte de iones (Na+, K+, Ca++, H+). Requieren de presencia de un tipo de proteínas integrales de membrana: las bombas, que obtienen su energía de la degradación del ATP (fuente inmediata de energía de la célula).

El transporte activo mediante bombas es importante para el mantenimiento del potencial de membrana, la función del sistema nervioso, muscular, excretor y digestivo, y en condiciones fisiológicas tiene un sentido contrario a la difusión.

b.2) Trasporte de masa: utilizando para sustancias que por su gran tamaño no pueden atravesar la membrana, ya sea para ingresar o salir de la célula. De acuerdo al sentido del transporte puede ser:

b.2.1) Endocitosis: en este proceso, la célula forma una vesícula rodeando la membrana a una partícula del espacio extracelular, para, luego incorporarla a su citoplasma.

De acuerdo al estado físico tenemos:

Fagocitosis, cuando se incorporan partículas solidas (microorganismos, polvo o fragmentos celulares). La vesícula formada lleva el nombre de fagosoma, el que más tarde se fusiona a lisosomas que digieren su contenido.

Pinocitosis, cuando se incorporan partículas liquidas (gotas de aceite o macromoléculas disueltas en agua). Se forman vesículas pinociticas que son de menor tamaño que los fagosomas.

b.2.2) Exocitosis: es el proceso de secreción celular. Las vesículas a secretarse (producto de la síntesis celular o de la digestión de un fagosoma) fusionan su membrana a la membrana celular pasando a formar parte de ella. De esta manera se permite el pasaje a las sustancias al medio extracelular manteniéndose la continuidad de la membrana celular.

III) CITOPLASMA:

Comprende en casi todas las células, la mayor parte de su volumen. Esta limitado por la membrana celular y comprende.

1. Citosol, Hialoplasma o Matriz Citoplasmática, esta compuesto por:

a) 85% de agua con proteínas globulares, glúcidos, sales minerales y otras moléculas en solución.

b) citoesqueleto formado por:

i.- microfilamentos: constituidos por actina, miosina y otras proteínas globulares y fibrosas; en las células musculares intervienen en la contracción muscular.

ii.- microtúbulos: que son polímeros de tubulina (proteína globular); forman parte de los cilios, flagelos y de las fibras del huso mítico.

2. organelos: 

son estructuras funcionales permanentes del citoplasma que se encuentran prácticamente en todas las células.

A) Ribosomas.

B) Retículo Endoplasmatico.

C) Mitocondrias.

D) Plastos.

E) complejo de golgi.

F) Lisosomas.

G) Peroxisomas

H) Vacuolas.

I) Centriolos, cilios y flagelos.

IV) NÚCLEO:

Estructura presente solo en este tipo de células. Contiene un material genético en el DNA, y es allí donde esta se replica y transcribe.

En el centro de regulación de la célula, regula las actividades metabólicas y reproductivas; durante la división celular detiene esta función y se desorganiza.

Estructura:

1. membrana nuclear: es doble y presta poros. Es una prolongación del R.E.R, pudiendo presentar ribosomas en la capa externa.

2. carioplasma o jugo nuclear. Es un matriz liquida que contiene enzimas y nucleótidos libres.

3. cromatina: formada por proteínas 70%, DNA (15-20%) y en menor proporción RNA. Forma filamentos visibles al microscopio óptico, que durante la división celular se condensan en estructuras llamadas cromosomas.

4. nucléolos: estructuras no rodeadas de membrana formadas por DNA, RNA y proteínas. Una célula puede poseer más de un nucléolo. Durante la división celular también se desorganiza. Se sabe que el nucléolo sintetiza RNA ribosómico con el que se ensambla ribosomas.

La molécula de DNA es única por su capacidad de auto-replicarse. A continuación se describe el mecanismo de replicación:

REPLICACION DEL DNA

El modelo de Watson y Crick permite explicar como se produce la replicación del DNA; que ocurre en la célula durante la interface, en el periodo denominado “S”, y es esencial para asegurar que las células hijas reciban igual material genético que la madre.

El mecanismo propuesto es el de replicación semiconservativa que se lleva a cabo mediante los siguientes pasos:

1.- el DNA debe separar ambas cadenas para iniciar el proceso, para lo cual se produce la ruptura a nivel de los puentes de hidrogeno que unen las bases. La doble hélice se abre y queda constituida por dos cadenas longitudinales con las bases expuestas.

2.- en el núcleo hay numerosos nucleótidos libres que forman puentes de hidrogeno con las bases complementarias expuestas da cada una de las cadenas DNA.

3.- la DNA polimerasa sintetiza una nueva cadena complementaria para cada cadena existente, colocando nucleótidos complementarios y uniéndolos entre si mediante en laces fosfodiester.

4.- al finalizar el proceso quedan dos moléculas de DNA, cada una de las cuales consta de la cadena que le sirvió de molde y de una nueva cadena complementaria.

El DNA del núcleo regula los procesos celulares, así como la expresión del material genético heredado, mediante la síntesis de proteínas especificas.