La célula

ü Introducción:

- Es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma.

- La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN).

- Posee la capacidad de realizar tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción

- Estos organismos pueden ser de dos tipos:

-

Unicelulares: Contienen un sola célula. Aquí tenemos algunos organismos microscópicos, como las bacterias y protozoos.

Pluricelulares: Contienen dos o más células. Aquí se encuentran los animales y plantas

ü Características generales :

- Hay células de formas y tamaños variados:

Las células bacterianas más pequeñas tienen la forma cilíndrica y miden menos de 1 µm de longitud.

Las células nerviosas son corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud. EJ: Las del cuello de las jirafas

Las células vegetales son de forma poligonal (debido a que están encerradas en una pared celular rígida) tienen habitualmente 100 µm de longitud (pudiendo alcanzar 2 a 5 cm. en las algas verdes)

La células animales suelen ser compactas y miden entre 10 y 20 µm de longitud de diámetro y presentan una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada

- Todas las células están envueltas en una membrana llamada membrana plasmática, la cual encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma

- Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula, asegura la la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia

§ Composición química

- El 99% del peso de la célula está dominado por seis elementos: carbono, hidrógeno, oxigeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

- En la célula existen 4 familias de moléculas orgánicas pequeñas:

Azucares (monosacáridos), aminoácidos, ácidos grasos y nucleótidos

- Los tipos principales de macromoléculas son:

Proteínas: Formados por cadenas lineales de aminoácidos.

Ácidos nucleicos: ADN y ARN formados por nucleótidos.

Oligosacaridos y polisacáridos: Formados por subunidades de monosacáridos

- Los ácidos grasos, al margen de suponer una importante fuente alimenticia para la célula, son los principales componentes de la membrana celular.

§ Tipos de células

- Estén dos tipos de células: Eucariota y procariota

a) Procarióticas:

Características:

- Tiene una estructura sencilla

- Miden entre 1 y 10 µm de diámetro

- Comprenden bacterias y cianobacterias (bacterias fotosintéticas).

- Carecen de citoesqueleto, retículo endoplasmático, cloroplastos y mitocondrias

- Carece de una membrana que separe la región conteniente del material genético (ADN) del resto de la célula

Estructura:

- EL citoplasma está rodeado por una membrana plasmática y una pared celular (así como en las células eucariotas vegetales)

- Carece de membrana nuclear ni, por tanto núcleo diferenciado

- Las moléculas circulares de ADN están en contacto directo con el citoplasma

- Carecen mitocondrias, retículo endoplasma tico, cloroplastos y aparato de Golgi.

- Carecen de estructuras internas delimitadas por una membrana

b) Eucarióticas:

Diferencias entre la Célula Animal y Vegetal

Célula Animal

• No tiene pared celular (membrana celulósica) y presenta diversas formas de acuerdo con su función.
• No tiene plastos a diferencia de las células vegetales
• Puede tener vacuolas pero no son muy grandes.
• Presenta centríolos: Agregado de microtúbulos cilíndricos que forman los cilios y los flagelos y facilitan la división celular en células animales..

Célula Vegetal

• Presentan una pared celular, más dura que una membrana plasmática normal (al estar compuesta principalmente de celulosa) y da mayor consistencia a la célula.
• Disponen de plastos: cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos, leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis)...
• Vacuolas de gran tamaño: Acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula.

Características:

- Posee una estructura más compleja

- Miden entre 10 y 100 µm de diámetro

- Lo conforman todos los demás organismos vivos (Protozoos, plantas, hongos y animales)

- Tiene el material genético envuelto por una doble membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo

Estructura:

- Las estructuras internas de la célula animal están separadas por membranas

- Destacan:

- Las mitocondrias (responsable de la conversión de los nutrientes en el compuesto rico en energía trifosfato de adenosina ATP)

- Orgánulos (productores de energía)

- Las membranas apiladas del retículo endoplasmático liso (productor de lípidos)

- Las membranas apiladas del retículo endoplasmático rugoso (productor de proteínas)

- El aparato de Golgi (agrupa las proteínas para exportarlas a través de la membrana plasmática)

- Lisosomas (contienen enzimas que descomponen algunas de las moléculas que penetran en la célula)

- La membrana nuclear (envuelve el material genético ADN)

Estructura:

- Al igual que las células animales presenta un alto grado de organización, con numerosas estructuras internas:

La membrana nuclear establece la barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma

Las mitocondrias (de interior sinuoso) se encargan de convertir los nutrientes en energía que necesita la planta.

- A diferencia de la célula animal, la vegetal presenta:

Presenta Cloroplastos (orgánulos) capaces de sintetizar azucares a partir del dióxido de carbono, agua, luz solar.

Presenta una pared celular formada por celulosa rígida

Presenta una vacuola única y llena de liquido, de gran tamaño.

§ Superficie celular

- El contenido de la célula está rodeada por una membrana plasmática o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo.

- Esta membrana plasmática (película continua formada por una doble capa de moléculas y proteínas) actúa como una barrera selectiva reguladora de la descomposición química de la célula.

- La pared celular (externa a la membrana plasmática ) mantiene la forma de la célula, la protege de daños mecánicos y limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales

ü Estructura

1) La membrana plasmática

- Cubierta externa situada en la superficie de todas las células

- Esta formada por una doble capa de fosfolípidos y proteínas (principalmente)

- La membrana plasmática limita a la célula, pero no la aísla, ya que no deja pasar células por difusión, sino que actúa activamente en el transporte de sustancias

2) La membrana de secreción

- En las células vegetales recibe el nombre de pared celular

- Está forma do de fibras de celulosa unidas por un “cemento”

- Es permeable gracias a unos pequeños conductos llamados plasmodesmos.

- Desempeña la función de proteger el contenido de la célula y limita su tamaño,

- también desempeña importantes funciones estructurales y fisiológicas en la vida de la planta, pues intervienen en el transporte, la absorción y la secreción

3) El citoplasma

- Está formado por:

El citosol es la disolución coloidal de albuminoides, glúcidos, lípidos y sales minerales en agua, se encarga de la descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula

El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol (microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios), se encarga de mantener la estructura y la forma de la célula, también se encarga de transportar sustancias entre las distintas partes de la célula

- Aquí se encuentran todos los orgánulos

a) EL retículo endoplasmático:

- Es una extensa red de tubos formados por tubos ramificados limitados por membrana y sacos aplanados que se extienden por el citoplasma

- Se encarga de transportar y fabricar materiales dentro de las células con núcleo (células eucariotas)

- Existen dos tipos de RE.

El RE rugoso (cubierto de ribosomas) se encarga de transportar las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias o hacia el aparato de Golgi

El RE liso interviene en la síntesis de casi todos los lípidos, en la absorción y liberación del calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular

b) Los ribosomas

- Se encuentran en el RER y dispersos por todo el citoplasma o dentro de mitocondrias y cloroplastos

- Utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (ARN) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y asi formar proteínas

c)El aparato de Golgi

- Parte diferenciada del sistema de membranas en el interior celular, se encuentra tanto en las células animales como vegetales

- Consta de cuatro diez sacos apilados que reciben el nombre de dictiosomas que se forman por evaginación para almacenar y transportar sustancias

- Se sitúa entre el retículo endoplasmático (RE), por un lado, y la membrana plasmática por intermedio de vesículas secretoras, por el otro.

- Su principal función del aparato de Golgi es la secreción de las proteínas producidos en los polisomas del RE rugoso.

- También en este orgánulo ocurre la glicosidación de proteínas y lípidos para producir glicoproteinas y glicoesfingolípidos.

d) Los lisosomas

- Son pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas, miden entre 0,05 y 0,5 micrómetros de diámetro

- Los lisosomas se encuentran en las células con núcleo (eucariotas)

- Los lisosomas abundan en las células encargadas de combatir las enfermedades, como los leucocitos (destruyen invasores nocivos y restos celulares)

-Se encarga de realizar la digestión de productos intracelulares o membranas dañadas (la autofagia) como de alimentos del exterior.

e) Las mitocondrias

- Es una diminuta estructura celular (tiene una longitud comprendida entre 0,5 y 1 micrómetro) de doble membrana, la del exterior (lisa) y la del interior (replegada formando las crestas)

- Se encuentran en las células eucariotas (células con núcleo delimitado por una membrana)

- En el interior de la mitocondrias está la matriz con gran cantidad de ribosomas, enzimas e incluso ADN

- Aquí se realiza la respiración celular, donde se libera la energía (ATP) que la célula necesita.

f) Los cloroplastos

- Orgánulos citoplasmáticos con forma de discos, miden entre 4 y 6 micrómetros de diámetro

- Se encuentran exclusivamente en las células vegetales y en las de las algas.

- Están formados por dos membranas unitarias, en su interior encontramos otras membranas que contienen clorofila, los tilaciodes y los grana bañados por un liquido llamado estroma lleno de enzimas, ribosomas y también ADN .

- Los cloroplastos realizan la fotosíntesis

g) Las vacuolas

- Cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de las vegetales

- Se forman por fusión de las vesículas procedente del retículo endoplasmático y el aparato de Golgi

- En las células vegetales suelen ser más grandes y contienen mucha agua, lo que proporciona turgencia a la célula

- Se encarga de almacenar biomoléculas o sustancias de deshecho.

h) El centrosoma

- Pequeña masa de protoplasma claro en cuyo interior está el centríolo.

- Está formada por dos cilindros (centríolos) perpendiculares constituidos a su vez por nueve grupos de túbulos de una proteína llamada tubulina.

- Propia de la célula animal, se encuentra cerca del núcleo.

- El centrosoma esa responsable de formar el hueso acromático durante la mitosis.

- También es el centro organizador de microtúbulos (COMTs)

i) El centríolo

- Son dos cilindros perpendiculares de gran tamaño ( 1/5 del núcleo ) que solo existe en células animales

- Se ubica en cualquier punto alrededor del núcleo

- Generalmente se presentan 2 centríolos en el núcleo

- Se encargan de la formación de los asteres durante la dilusión celular.

- El conjunto de dos centríolos se llama diplosoma

j) Plastos

-Son orgánulos celulares propios de las eucarióticos.

- En las plantas, los plastos se desarrollan a partir de unos orgánulos pequeños e incoloros que llamados protoplastos.

- Su función inicial es la de permitir la transformación de energía luminosa en energía química (fotosíntesis

- Existen dos tipos de plastos:

Plastos primarios: son propios de una rama evolutiva que incluye a las algas rojas, las algas verdes y las plantas.

Plastos secundarios: han sido adquiridos por endosimbiosis por otras estirpes evolutivas y que son formas modificadas de células eucarióticas plastidiadas.

-A diferencias de los protoplastos dan origen:

Plastidios fotosintéticamente activos, que son los de los cloroplastos (verdes), los feoplastos (pardos) y los rodoplastos (rojos).

Plastidios fotosintéticamente inactivos, conocidos como cromoplastos y son generalmente rojos y amarillos.

Leucoplastos, son fotosintéticamente inactivos y además incoloros.

k) Los cilios y flagelos

- Son estructuras finas de gran longitud que se encuentran libremente en los diferentes tipos de células

- Su función principal es la de proporcionar movimiento a la célula.

- En los metazoos a parte de la función de movilidad celular, tienen función digestiva, excreción y respiración.

- Diferencias:

Morfológicamente: los cilios son más cortos que los flagelos, los cilios tienen menor diametro y longitud, los cilios son más numerosos y los flagelos son menos numerosos.

Los cilios se mueven de forma sincrónica, es decir que todos los cilios están en la misma posición, en cambio los flagelos el movimiento puede ser helicoidal o látigo.

- Semejanzas:

Tanto cilios como flagelos se encuentran ampliamente distribuidos en el reino animal y en las algas.

4) El núcleo

- Es un orgánulo, fácilmente visible con el microscopio electrónico, ocupan hasta 1/3 del tamaño de la célula (entre 5-25 µm)

- Está separado del citoplasma por la membrana nuclear.

- Generalmente es de forma esférica; puede ser lenticular o elipsoide, en algunos casos lobulado.

- El núcleo se encarga de la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos; almacena la información genética, pasándola a las células hijas en el momento de la división celular

- También controla todas las actividades celulares, ejerciendo su control al determinar qué proteínas enzimáticas deben ser producidas por la célula y en qué momento.

Partes:

a) Carioteca:

- Es la envoltura que rodea y delimita al núcleo propio de la célula eucariota.

- Está formada por dos membranas concéntricas

- Posee poros nucleares que permiten el intercambio de moléculas entre núcleo y citoplasma.

- Función:

- Protege el material genético de las enzimas del citoplasma y de los movimientos del citoesqueleto, que podrían dañar el ADN.

- Separa el proceso de transcripción y maduración de ARN, que se realiza en el núcleo, de la traducción que se da en el citoplasma. Esto permite un control y una regulación mejor de ambos procesos.

- Regula el tráfico bidireccional de sustancias a través de los poros.

b) Jugo nuclear

- Sustancia semilíquida, en él se encuentran suspendidos los cromosomas y el nucléolo.

- También se le llama Cariolinfa o Nucleoplasma.

-Resulta de la mezcla de compuestos contenientes de azúcares, proteínas enzimáticas, lípidos y ATP.

c) Cromatina:

- Es una masa granulosa formada principalmente por proteínas

- Se encuentran principalmente en el núcleo de las células eucariotas

- las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas.

- La cromatina se puede encontrar en dos formas:

Heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes:

la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética,

la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares y que contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan.

Eucromatina, diseminada por el resto del núcleo y no visible con el microscopio de luz. Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a moléculas de mARN.

- Función:

- Proporcionar la información genética necesaria para, mediante la transcripción, efectuar la síntesis del ARN.

- Conservar y transmitir la información genética contenida en el ADN. Para ello se produce la duplicación del ADN, cuyas hebras quedarán unidas en un punto y formarán las dos cromátidas de un cromosoma.

D) Nucleolo:

- Es una estructura densa localizada en el nucleoplasma,

- Suele aparecer a razón de dos o tres por célula, aunque eso dependerá del tipo celular y de la actividad de ésta.

- Se observa sólo durante la interfase porque desaparece durante la división celular.

- Es rico en RNA y proteínas, y contiene pequeñas cantidades de DNA que se muestra inactivo.

- Se han descrito cuatro regiones definidas en el nucleolo:

el centro fibrilar contienen el DNA inactivo (que no está transcribiendo), además de las llamadas regiones organizadoras nucleolares, en las que se encuentran genes ribosomales que son los que codifican el RNA ribosomal

la parte fibrosa contiene los RNA nucleolares que se están transcribiendo

la parte granulosa aquí se ensamblan las subunidades ribosomales que están madurando

la matriz nucleolar formada por una red de fibras que participan en la organización del nucleolo

- Al final, desde el nucleolo a través de los poros nucleares salen las partículas de ribonucleoproteínas hacia el citoplasma

- Se encarga de sintetizar de ARNr (el ARN de los ribosomas) y el ensamblaje de estos mismos ribosomas.

- Proceso biológico de reproducción asexual que se da en organismos unicelulares (a cabo en bacterias, levaduras de fisión, algas unicelulares y protozoos)

Proceso

Se produce mediante un proceso de división celular que consiste en la duplicación del material genetico (que se encuentra anclado) de la membrana, luego se produce la proliferación de la pared celular, con tabicamiento entre el punto de anclaje inicial, y el punto de anclaje de la hebra recién sintetizada dando lugar a dos células hijas idénticas.

b) Gemación:

- Es un tipo de reproducción asexual que se da en las algunos seres unicelulares, como las levaduras.

A nivel unicelular, es un proceso de mitosis asimétrica que se da en algunos seres unicelulares, como las levaduras.

A nivel pluricelular, este tipo de reproducción es frecuente en los cnidarios, briozoos y esponjas.

Proceso

En el caso de seres unicelulares, se forma un abultamiento que se denomina yema en cierta porción de la membrana plasmática. El núcleo de la célula progenitora se divide y uno de los núcleos hijos pasa a la yema. Bajo condiciones favorables, la yema puede producir a la vez otra yema antes de que se separe finalmente de la célula progenitora.

c) Esporulación:

- Es un tipo de reproducción asexual mediante esporas

- Este proceso ocurre en hongos, amebas, líquenes, algunos tipos de bacterias, protozoos esporofitos (como el Plasmodium causante de malaria), y es frecuente en vegetales (especialmente algas, musgos y helechos),

Proceso

- Durante la esporulación se lleva a cabo la división del núcleo en varios fragmentos, y por una división celular asimétrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo núcleo dando lugar a las esporas.

-Dependiendo de cada especie se puede producir un número variable esporas y a partir de cada una de ellas se desarrollará un individuo independiente.

En bacterias:

1. Se produce una duplicación del material genético (ADN) mediante mitosis.

2. Comienza a formarse el septo de la espora y va aislando el ADN recién replicado junto a una pequeña porción de citoplasma.

3. La membrana plasmática comienza a rodear el ADN, citoplasma y membrana aislada en el paso 2.

4. El septo de la espora rodea la porción aislada formándose la forespora.

5. Se forma una capa de peptidoglicano entre las membranas.

6. La espora se recubre de una cubierta de resistencia.

7. Liberación de la endospora de la célula al medio, en ocasiones a este paso también se le denomina esporulación.

II. Los cromosomas

- Están compuestos por dos cromátidas hermanas, idénticas.

- Tienen formas de bastoncillos con una constricción primaras o centrómero que divide al cromosoma en partes llamadas brazos

- En la especie humana son 23 cromozomas homólogos, 22 pares autosómicos y un par sexual , en la hembra XX y en el macho XY.