TEORÍA CELULAR

Los conceptos de materia viva y célula están estrechamente ligados. La materia viva se distingue de la no viva por su capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, además de contar con las estructuras que hacen posible la ocurrencia de estas dos funciones; si la materia metaboliza y se autoperpetúa por sí misma, se dice que está viva.

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La célula es el nivel de organización de la materia más pequeño que tiene la capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos.

En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse; asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen; esto, finalmente es lo que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo.

Quienes postularon la Teoría celular formaron parte de este grupo y entre ellos podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, MathiasSchleiden y Rudolph Virchow. Es importante hacer notar que el estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590; algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550,mientras que otros opinan que lo hizo ZacchariasJannsen hacia 1590.

A Robert Hooke se le menciona porque fue el primero en utilizar la palabra "célula", cuando en 1665 hacía observaciones microscópicas de un trozo de corcho. Hooke no vio células tal y como las conocemos actualmente, él observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas, ordenadas de manera semejante a las celdas de una colmena;para referirse a cada una de estas celdas, él utiliza la palabra célula.

 Imagen observada por Robert Hooke

                                                            Robert Hooke

En 1824, René Dutrochet fue el primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células.

Para 1838 MathiasSchleiden, un botánico de origen alemán, llegaba a la conclusión de que todos los tejidos vegetales estaban formados por células. Al año siguiente, otro alemán, el zoólogo Theodor Schwann extendió las conclusiones de Schleiden hacia los animales y propuso una base celular para toda forma de vida.

Finalmente, en 1858, Rudolf  Virchow al hacer estudios sobre citogénesis de los procesos cancerosos llega a la siguiente conclusión: "las células surgen de células preexistentes" o como lo decía en su axioma "ommnicellula e cellula".

La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones:

1. En principio, todos los organismos están compuestos de células.

2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas de organismo.

3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes.

4. Las células contienen el material hereditario.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está presente al menos una célula.

Por sus aportaciones, Theodor Schwann y MathiasSchleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna.
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16. CÉLULA: Es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, pues en ella se realizan diferentes procesos bioquímicos que permiten su supervivencia y, por lo tanto, del organismo como un todo.
A pesar de la variedad de formas y tamaños en los distintos organismos, la organización fundamental de las células es relativamente uniforme, por lo que es posible clasificarlas en dos grandes tipos:

17. CÉLULAS PROCARIONTES:(pro, antes de; karyon, núcleo): su principal característica es que no poseen núcleo y, por lo tanto, el material genético se encuentra en el citoplasma, en una región denominada nucleoide. Son células primitivas muy simples, que carecen de organeros membranosos. A este tipo de célula pertenecen microorganismos como las bacterias, que son unicelulares, es decir, que están formadas por una célula.

Esquema de una bacteria, célula procarionte.

18. CÉLULAS EUCARIONTES:  (eu, verdadero; karyon, núcleo): su principal característica es que poseen un núcleo en el que está contenido el material genético. Son células complejas y evolucionadas y en su interior existe una serie de organelos membranosos. Organismos pertenecientes a los reinos Protista, Fungi, Vegetal y Animal están constituidos por este tipo de células. Las células eucariontes que estudiaremos son las animales y vegetales (Fig.2).

Fig. 2: Tipos de células eucariontes.

19. A pesar de las diferencias entre células vegetales y animales, se distinguen TRES PARTES FUNDAMENTALES:

1. MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA

La membrana celular se caracteriza porque:

Rodea a toda la célula y mantiene su integridad.

Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínas y lípidos, específicamente fosfolípidos.

Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran sumergidas las proteínas.

Es una estructura dinámica.

Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a través de ella.

Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales

Funciones de la membrana celular

ü  Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior.

ü  Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras.

ü  Aísla y protege a la célula del ambiente externo

Fig. 3: Composición molecular tipo de la membrana plasmática.

2. EL NÚCLEO: Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.

Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominan procariontes.

En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:

ü  Ser voluminoso.

ü  Ocupar una posición central en la célula.

ü  Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

En el interior del núcleo se pueden encontrar:

ü  Núcleo plasma o jugo nuclear.

ü  Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), ambos compuestos orgánicos.

El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas.

ü  Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está contenida toda la información genética propia de cada ser vivo.

La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos celulares.

3. EL CITOPLASMA

Se caracteriza porque:

ü  Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.

ü  Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas orgánulos celulares.

ü  Está constituido por una sustancia semilíquida.

ü  Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.

Funciones del citoplasma

ü  Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.

ü  De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.

ü  Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.

PRINCIPALES ORGANELOS EN LAS CÉLULAS EUCARIONTES

1. Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso. Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas.

2. Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma.

Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-.

Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas.

Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula.

El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica (lípidos o grasas).

3. Mitocondria:Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos.

Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía.

Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado ADN mitocondrial.

La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa.

Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2 (anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosintrifosfato).

El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosindifosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP.

La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:

	Energía
ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato)

:

Esta reacción permite almacenar la energía.

En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:

ATP	----------------> ADP + P + Energía

4.Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera.

5. Lisosomas y peroxisomas: Son        vesículas            delimitadas              por      membranas         que contienen enzimas. En el caso de los lisosomas contienen                enzimas hidrolíticas destinadas a las digestiones intracelulares. Los peroxisomas contienen enzimas oxidativas encargadas de la degradación de lípidos intracelulares.

Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y organelos, que han dejado de funcionar en la célula.

6. Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamado mitosis.

7.Organelos especiales de la célula vegetal:

·         Cloroplasto

Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.

Poseen su propio material genético llamado ADN plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.

En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.

Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.

·          

	clorofila
6CO2 +6H2O + Energía----------------> glucosa + 6O2

·         Vacuola: Es       una       vesícula          muy        grande         limitada           por       una membrana y puede ocupar hasta el 90% del volumen celular. Su función es actuar en la regulación de la presión osmótica y en la digestión intracelular.

·         Pared celular: Las células vegetales están rodeadas por una pared rígida formada por fibrillas de celulosa y otros polisacáridos. Su función es de sostén y protección de la célula.

8.  ADN: Acido Desoxi Ribo Nucleído. Sustancia química que constituye los cromosomas celulares. Contienen la información genética celular.

9. ARN: Acido Ribo Nucleído: Sustancia que en la célula humana transfiere la información del ADN a los ribosomas celulares para sintetizar proteínas.

10. Cromatina: constituida por ADN y proteínas, aparece durante la interface; pero cuando la célula entra en división la cromatina se organiza en estructuras individuales que son los cromosomas.

11. Envoltura nuclear o membrana nuclear o carioteca: formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de éstos se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

12. Nucleoplasma o cariolinfa: medio interno del núcleo donde se encuentran el resto de los componentes nucleares.

13. Nucléolo: o nucléolos que son masas densas y esféricas, formados por dos zonas: una fibrilar y otra granular. La fibrilar es interna y contiene ADN,  la granular rodea a la anterior y contiene ARN y proteínas.