Erika Rojas Portilla: LA CÉLULA

Célula: es la unidad fundamental de los organismos vivos, generalmente de tamaño microscópico, capaz de reproducirse de manera independiente y que está formada por un citoplasma y un núcleo rodeados por una membrana.

Una célula es una unidad más pequeña y mínima, morfológica y funcional.

¿Cómo es la evolución de la célula?

Se cree que todas las células presentes en la actualidad derivan de un ancestro común por el proceso de evolución, el cual involucra dos procesos esenciales que son la variación al azar en la información genética que pasa de un individuo a sus descendientes y la selección de la mejor información genética que favorece la supervivencia y perpetuación en el tiempo.

No existe acuerdo en torno a cuáles eran las condiciones imperantes en la Tierra hace billones de años, más bien parece haber acuerdo en torno a un ambiente inestable dado por tormentas eléctricas, lluvias y erupciones volcánicas.

El oxígeno y el ozono eran escasos, por lo tanto no había filtro contra la radiación ultravioleta. Estas condiciones, reproducidas en forma experimental, favorecen la formación de compuestos orgánicos sencilllos a partir de gases como CO2, metano (CH4), amoniaco ( NH3) e hidrógeno (H2).

Dentro de los compuestos generales están aminoácidos, nucleicos, azúcares y ácidos grasos. A partir de cada una de estas moléculas se pueden sintetizar polímeros como los polipéptidos y polinucleótidos que son hoy proteínas y ácidos nucleicos respectivamente.

Para estudiar cómo funciona un organismo humano, primero es necesario saber cómo está formado.

Las células son las unidades estructurales básicas del organismo. Hay muchos tipos de células, cada uno de ellos con su tamaño y forma características.

Nivel Celular
Nivel Tejido
Nivel Sistemas

NIVEL CELULAR

I Diferentes tipos de células: Diversidad

Aunque todos los seres vivos están compuestos por células, éstas no son iguales, pueden presentar diversidad en forma, tamaño y organización interna.

- Si consideramos el tamaño.

La bacteria Treponema pallidum tiene unos cuantos micrómetros, al compararla con el huevo de rana de 1 mm un diámetro, esta aparece enorme a su lado.

2. Si consideramos la forma.

Hay diferentes tipos de células y su forma varía de acuerdo a la función que realizan.

La forma de la célula puede depender:

a) Su ambiente inmediato:

b) Función que desempeñan:

c) Requirimientos químicos:

a) Su ambiente inmediato:

Los glóbulos blancos de la sangre que están en un ambiente líquido son células esféricas; igual forma tienen los huevos (células) de algunos animales acuáticos como los peces o que depositan sus huevos en el agua como los sapos.

La yema del huevo de un ave es una célula esférica sumergida en un líquido gelatinoso conocido con el nombre de "clara".

Las células libres y aisladas adoptan generalmente forma esférica, hay células aisladas que tienen formas curiosas, por ejemplo algunas Diatomeas y Acetabularias (algas).

En general, las células que viven en estrecha vecindad con otras, tienen formas poliédricas, ya que para aprovechar el espacio los límites celulares se aplanan.

b) Función que desempeñan:

Los glóbulos rojos de la sangre del hombre se parecen a un plato, lo que facilita el transporte de Oxígeno. Las células nerviosas tienen largas y delgadas prolongaciones para transmitir mensajes entre zonas alejadas del cuerpo.

Las células que revisten las paredes de órganos para protegerlos tienen forma aplanada, como ocurre con las células de la pared de la boca o de la superficie de las hojas.

Si el largo de una célula supera mucho el alto y el ancho, la célula recibe el nombre de FIBRA. Las células musculares son fibras; los hilos blancos y sedosos que envuelven la semilla del algodón o del palo borracho son fibras de alrededor de 2 cm. de longitud.

c) Requerimientos químico

Hay células que en presencia de oxígeno mueren y otras no pueden vivir sin su presencia. Algunas células requieren para mantenerse y prosperar sólo agua, luz, aire y minerales básicos, en cambio otras necesitan una mezcla compleja de moléculas producidas por otras células.

. Si consideramos por su organización interna

Existe un grupo de células que carecen de núcleo denominadas células procariontes y otro grupo de células que poseen su material genético denominadas células eucariontes.

Las células procariotas, representadas por las bacterias, rickettsias y micoplasmas.

Las células eucarióticas, que están representadas por las células animales y vegetales.

1- Acelulares:

- Virus (porque carecen de metabolismo o se aprovechan de otra célula).

- Priones (complejos proteicos sin metabolismo)

2- Celulares:

- Procariotas o bacterias (carecen de núcleo)

- Eucariotas (tienen núcleo)

NIVEL TEJIDO

II Organización del organismo humano

Los componentes básicos del cuerpo son las células, que se agrupan formando tejidos. Los principales tipos de tejidos son:

Tejido conjuntivo.
Tejido epitelial
Tejido linfoide
Tejido nervioso
Tejido muscular
Tejido sanguíneo.

Cada uno con sus propias características:

Los tejidos conjuntivos disponen de un número relativamente reducido de células inmersas en una matriz extracelular extensa.

En el músculo liso tiene una abundante matriz acelular.

El tejido nervioso contiene neuronas (de las que existen diferentes tipos) y células gliales.

. NIVEL SISTEMAS

. Sistema cardiovascular

Las células de los grandes animales multicelulares no pueden obtener directamente el oxígeno y los nutrientes que necesitan a partir del medio externo.

El oxígeno y los nutrientes deben ser transportados hasta las células. Ésta es una de las principales funciones de la sangre, que circula dentro de los vasos sanguíneos gracias a la acción de bombeo que realiza el corazón.

El corazón, los vasos sanguíneos y los tejidos asociados forman el sistema cardiovascular.

El corazón está constituido por cuatro cámaras, dos aurículas y dos ventrículos, que forman un par de mecanismos de bombeo dispuestos en paralelo.

El ventrículo derecho envía la sangre desoxigenada a los pulmones en donde absorbe el oxígeno del aire, mientras que el ventrículo izquierdo bombea la sangre oxigenada que vuelve de los pulmones hacia el resto del organismo para el aporte de oxígeno a los tejidos.

. Sistema respiratorio

La energía necesaria para llevar a cabo las diversas actividades del organismo procede, en último término, de la respiración. Este proceso incluye la oxidación de los alimentos (principalmente azúcares y grasas) con la finalidad de liberar la energía que contienen.

Los pulmones incorporan el oxígeno necesario para este proceso a partir del aire, y la sangre lo transporta hasta los tejidos.

El dióxido de carbono producido como consecuencia de la actividad respiratoria de los tejidos es transportado hasta los pulmones a través de la sangre venosa, y eliminado a través del aire espirado.

Las preguntas básicas a las que hay que responder son: ¿Cómo entra y sale el aire de los pulmones? ¿Cómo se ajusta el volumen de aire respirado a las necesidades del organismo?, ¿Cuáles son los límites de la captación de oxígeno en los pulmones?

. Sistema digestivo

Los nutrientes que el organismo necesita provienen de la dieta. Las enzimas del tractointestinal degradan los alimentos ingeridos a través de la boca en sus diferentes componentes.

Los productos de la digestión son absorbidos por la sangre a través de la pared del intestino y alcanzan el hígado a través de la vena porta.

Gracias al hígado, los tejidos pueden asimilar los nutrientes y usarlos para su crecimiento y reparación, así como para la producción de energía.

En el caso del sistema digestivo, las preguntas claves son: ¿Cómo se ingieren los alimentos?, ¿cómo se hidrolizan y se digieren los alimentos? ¿Cómo se absorben los nutrientes individuales?,¿cómo se moviliza el alimento a través del tracto gastrointestinal, y ¿cómo son eliminados del organismo los residuos que no se digieren?

. Riñones y tracto urinario

La función principal de los riñones es el control de la composición del líquido extracelular (el líquido que baña las células). En el curso de este proceso, los riñones también eliminan productos de desechos no volátiles producen orina de composición variables que queda almacenada temporalmente en la vejiga antes de la micción.

Las preguntas claves son: ¿Cómo regulan los riñones la composición de la sangre?, ¿cuáles son los mecanismos que permiten el almacenamiento y la eliminación de la orina?

Sistema reproductor

La reproducción es una de las características fundamentales de los organismos vivos. Las gónadas (los testículos en el varón y los ovarios en la mujer) producen células sexuales especializadas, conocidas como gametos.

La función básica de la reproducción sexual es la creación y fusión de los gametos masculino y femenino, el espermatozoide y el óvulo, combinándose así las características genéticas de los dos individuos progenitores; de esta combinación surge un ser que difiere genéticamente de sus padres.

Los aspectos fundamentales son: ¿Cómo se producen los espermatozoides y los óvulos?, ¿Cómo crece y se desarrolla el embrión?, y ¿Cómo se nutre el embrión hasta que puede hacerlo por sí mismo?

. Sistema musculoesquelético.

Está formado por los huesos del esqueleto, los músculos esqueléticos y sus tejidos asociados. Su función principal es proporcionar la capacidad de movimiento necesaria para la locomoción, para el mantenimiento de la postura y para la respiración.

También proporciona soporte físico para los órganos internos. En este caso, el aspecto clave es el mecanismo de la contracción muscular.

. Sistema endocrino y nervioso

Las actividades de los diferentes sistemas orgánicos han de coordinarse y regularse de modo que actúen al unísono para satisfacer las necesidades del organismo.

Han evolucionado dos sistemas de coordinación: el nervioso y el endocrino. Para poder transmitir la información con rapidez a células específicas, el sistema nervioso utiliza señales eléctricas. Así, los nervios transmiten estas señales a los músculos esqueléticos para controlar su contracción.

El sistema endocrino, por otro lado, secreta agentes químicos. Las hormonas, que viajan por el torrente circulatorio hasta las células sobre las que ejercen un efecto regulador. Las hormonas desempeñan un importante papel en la regulación de muchos órganos, y especialmente en la del ciclo menstrual y otros aspectos de la producción.

COMPONENTES DE LA CÉLULA EUCARIOTA

- Membrana plasmática: bicapa de fosfolípidos y proteínas que aísla a la célula del entorno y permite su comunicación con el exterior. Es similar a todas las demás membranas biológicas y está rodeada de la matriz extracelular o de otras células como en el caso del tejido epitelial. También permite el intercambio de información entre células o de éstas con el exterior, gracias a las microvellosidades.

- Núcleo: es el centro rector de toda la actividad celular, contiene el ADN (lineal y no circular). En él tiene lugar la síntesis de ARN y está limitado por una envuelta nuclear constituida por dos membranas de la misma composición que la membrana plasmática, ésta posee poros que permiten el intercambio de sustancias y en su interior se encuentra la cromatina.

- Citoplasma: contenido entre el núcleo y la membrana citoplasmática. Consta de:

1- Citosol o hialoplasma: medio líquido en el interior de la membrana plasmática.

2- Orgánulos: componentes de la célula con estructura y función definida, que son necesarias para que la célula sea funcional y se mantenga viva.

a) Orgánulos relacionados con la obtención de energía: mitocondrias.

b) Orgánulos limitados por una membrana (sistema de endomembranas): retículo endoplasmático, aparato de Golgi y sistema endolisososmal (íntimamente relacionados).

c) Peroxisomas: llevan a cabo funciones oxidativas.

d) Ribosomas: no poseen membrana, están encargados de la síntesis de proteínas. Aisladas o asociadas a membranas.

e) Centriolos: generalmente son dos y no poseen membranas.

3- Metaplasma: formaciones citoplasmáticas con función y estructuras definidas.

No son necesarias para la vida celular sin para aquellas que las poseen lleven a cabo su función. Se compone de microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios (ej. Células musculares).

4- Paraplasma: formaciones en el citoplasma de algunas células y normalmente son sustancias de reserva o de desecho (glucógeno, cristales). No son necesarios ni para la vida ni para la función celular.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

1- Composición química:

- Agua: 75%

- Proteínas: 10-12%

- Lípidos: 1-2%

- Glúcidos: 1%

- Ácidos Nucleicos: 1%

- Sales minerales, iones metálicos (Na +, K+, Cl+, ...)

2- Propiedades químicas:

- En conjunto posee un pH neutro,

3- Tamaño:

- Variable (5 micrómetros – 2 centímetros). Es controlado por diversos factores, como el núcleo que al aumentar de tamaño la célula entra en división. El tamaño del organismo nunca depende del tamaño celular.

- Relación del volumen del núcleo y del citoplasma (suele ser constante para cada tipo celular).

Vn = Vn

Vcit Vcel - Vn

Cuando dicha relación se modifica, la célula inicia la división.

4- Forma:

- Si las células están aisladas tienden a la forma redondeada, pero la forma está determinada por otras células de alrededor, atendiendo a la presión que ejerzan. En cualquier caso, adoptan la forma más adecuada a su función.

Ej. Las células de los músculos son alargadas para llevar a cabo la contracción. Los linfocitos son redondeados.

5- Color:

- Generalmente son incoloras, aunque en algunos casos sí, por la presencia de pigmentos endógenos (melanina, hemoglobina) o exógenos (ingestión, pero temporal).

6- Polaridad morfofuncional:

- Las células adoptan sus formas a la función que desempeñan. Los orgánulos tienen distinta localización atendiendo a la función de la célula que los contienen. Ej. Los adipocitos tienen el núcleo totalmente desplazado.

.. “dónde existe una célula debió haber habido una célula preexistente, como un animal surge sólo de otro animal y una planta sólo de una planta” ...

El primer párrafo data de 1893 y pertenece al biólogo alemán Theodor Schwann.

El segundo párrafo data de 1855 y pertenece a Rodolf Virchow.

LA TEORÍA CELULAR

En 1838, Scheleiden y Schann establecieron que todos los organismos, tanto animales como vegetales, no son otra cosa que un ensamblaje de células. Esta observación, realizada con la ayuda de un microscopio, fue el punto de partida para que lo que se conoce como teoría celular.

Esta teoría se asentó hace más de siglo y medio, como el principio fundamental de la biología moderna, puede resumirse en cuatro proposiciones:

1· Todos los organismos están compuestos por una o más células.

Es decir la célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

2· Las reacciones químicas de un organismo vivo, incluidos los procesos que liberan energía y las reacciones biosintéticas ocurren dentro de las células.

Es decir la célula es la unidad funcional de los seres vivos, en las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.

Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan.

Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

3· Todas las células derivan de otras células.

Es decir las células se originan de otras células preexistentes, por división de ésta.

4· Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte y pasa de las células progenitoras a las células hijas.

Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

Todos los organismos conocidos, desde una ameba (protozoo) a un alece o un elefante, siguen y cumplen los postulados de la teoría celular.

… Todos los seres vivos están constituidos por una o más unidades llamadas células.

..Cada célula es capaz de mantenerse viva independientemente del resto...

..Las células pueden provenir de otras células ..

La teoría celular: Todos los seres vivos están formados por al menos una célula. Por ello la célula ocupa un lugar especial en los niveles de organización de la vida, por manifestar todas las actividades de los seres vivos.

Pensemos en los pequeños organismos unicelulares: bacterias, protozoos, algas; todos ellos con vida independientes.

También tenemos organismos que están integrados por pocos tipos celulares y otros como nosotros con billones de células y decenas de tipos celulares.

Si pudiéramos compilar los resultados de las investigaciones dedicadas al estudio de la célula desde la enunciación de la teoría celular, ocuparíamos varias bibliotecas.

...Hemos visto que todos los cuerpos organizados están compuestos de partes esencialmente similares, llamados células; que estas células se forman y crecen según leyes esencialmente similares y, en consecuencia, que estos procesos deben ser producto, en todos los casos, de las mismas fuerzas. Ahora si encontramos algunas de estas partes elementales, que no difieren de las otras, son capaces de separarse del organismo y continuar con un crecimiento independiente por lo cual está capacitada.

… “Los huevos de los animales nos dan ejemplo de estas células independientes, creciendo separados del organismo”..el huevo es la célula más grande. Se procede a quebrar el huevo enseñando que la cascara es la primera membrana plasmática - El núcleo es la yema - La vacuola es un punto blanco que siempre está ligado a la yema - La clara del huevo es el citoplasma-Las mitocondrias es un listón blanco que une la clara a la yema - El retículo es la pequeña membrana que cubre la yema. - En algunos huevos veremos manchitas rojas que son los lisosomas más formados.

Célula huevo o cigoto de un anfibio.