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Biología General
IV LA CÉLULA
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Libardo Ariel Blandón Londoño
Biología General
TEMA IV
LA CÉLULA
Es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Es unidad estructural
porque es la parte más pequeña de los seres vivos que se conserva como
estructura completa sin que pierda las propiedades físicas. En un tejido es la
mínima expresión viva. Si se pretende reducirla a sus partes, deja de vivir. Es
unidad fisiológica porque es la parte mínima que es capaz de subsistir por sí
sola, metaboliza, respira, responde a estímulos e intercambia materia y energía
con el medio que la rodea. La célula es, entonces, la unidad mínima de un
organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos
están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un
ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos
microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los
animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas
en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas
de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente,
capacidad de crecimiento y reproducción, fenómenos propias de las células y,
por tanto, no se consideran seres vivos. La Biología estudia las células en
función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para
constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder
comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y
envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las
células que lo constituyen.
Toda célula, debe vivir en un medio húmedo, debe estar embebida en una
solución acuosa que le permita incorporar el material nutritivo que está disuelto
en el agua. Este fluido se denomina fluido extracelular (FEC); contiene todos
los componentes necesarios para que la célula sobreviva: sales disueltas, gas
carbónico, oxígeno y carbohidratos entre otros. Del medio extracelular extrae
los materiales que necesita y a él devuelve las sustancias de desecho.
Según sea el grado de diferenciación o madurez, las células pueden ser
embrionarias o diferenciadas.
Células embrionarias: son aquellas células de edad temprana que aparecen en
los embriones formando los primeros tejidos después de la fecundación. Se les
denomina totipotenciales por tener la capacidad de originar cualquier tipo de
tejido o célula. Una célula embrionaria puede producir tejido muscular, óseo,
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epitelial o nervios entre algunos tejidos animales. Como células embrionarias
tenemos las que se forman en la segmentación, estas células se denominan
blastómeros. También son embrionarias las que aparecen en la blástula, y
también las que constituyen el ectodermo, mesodermo y endodermo de los
embriones de animales y vegetales, incluyendo los meristemas..
En las plantas, la células embrionarias constituyen las yemas, que son apicales
(tallo y raíz) y se encargan del crecimiento del tallo y de la raíz; axiales o
laterales que originan la ramas de la planta. Las células que constituyen las
yemas se denominan meristemáticas o simplemente meristemas. También
encontramos células meristemáticas en el Cambium vascular de tallos y raíces y
tienen como función el crecimiento, en grosor, de los mismos.
Las células embrionarias están continuamente en división; por tal razón son
utilizadas en la observación de la Mitosis. Si seleccionamos un buen tejido
encontramos células en todas las etapas de la división celular.
Células diferenciadas: son aquellas células que ya han tenido cierto grado de
madurez o de diferenciación; la diferenciación es una transformación o
especialización de las células para asegurar las distintas funciones que se pueden
cumplir en un ser vivo. Las células que se diferencian o especializan componen
los tejidos, aún así conservan la capacidad de reproducirse, pero en este caso es
más restringida dicha reproducción debido a que se producen células similares.
Las células embrionarias están en capacidad de originar cualquier clase de
tejido, mientras que las células de un tejido sólo producen células del mismo
tejido. Células óseas producen células óseas, cuando las células logran cierto
grado de madurez o especialización pierden la capacidad de reproducirse. Un
ejemplo de este fenómeno es el de las células nerviosas o los haces vasculares
de las plantas.
1.
DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
(Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml#defi)
Hooke, Robert (1635-1703), científico inglés conocido por su estudio de la
elasticidad. Hooke aportó también otros conocimientos en varios campos de la
ciencia.
Nació en la isla de Wight y estudió en la Universidad de Oxford. Fue ayudante
del físico británico Robert Boyle, a quien ayudó en la construcción de la bomba
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de aire. Hooke realizó algunos de los descubrimientos e invenciones más
importantes de su tiempo; aunque en muchos casos no consiguió terminarlos.
Entre los aportes más importantes de Hooke están la formulación correcta de
la teoría de la elasticidad (que establece que un cuerpo elástico se estira
proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él), conocida como ley de
Hooke, y el análisis de la naturaleza de la combustión. Fue el primero en
utilizar el resorte espiral para la regulación de los relojes y desarrolló mejoras en
los relojes de péndulo. Hooke también fue pionero en realizar investigaciones
microscópicas y publicó sus observaciones, entre las que se encuentra el
descubrimiento de las células vegetales.
En 1665 publicó el libro Micrographía, relato de 50 observaciones
microscópicas y telescópicas con detallados dibujos. Este libro contiene por
primera vez la palabra célula y en él se apunta una explicación plausible acerca
de los fósiles. Observó tejidos de corcho y descubrió en él una serie de huecos
los cuales denominó células (de latín cellula que significa celda, cavidad, hueco).
Hooke descubrió las células observando en el microscopio una laminilla de
corcho, recordaban a las celdillas de un panal. Por ello cada cavidad se llamó
célula. No supo demostrar lo que estas celdillas significaban como
constituyentes de los seres vivos. Lo que estaba observando eran células
vegetales muertas con su característica forma poligonal. En otras palabras, pared
celular.
El primero que vio animales monocelulares (protozoos) fue el holandés
Antonie van Leeuwenhoek, en 1674, con ayuda de una lente que talló de un
trozo de cristal grueso. Observó en una gota de agua de estanque un verdadero
mundo vivo. Encontró que una gran cantidad de seres se movían en distintas
direcciones; a estos seres los llamó animálculos o animáculos. Más tarde se
encontró que estos animálculos correspondían a células individualizadas y que
eran de carácter animal en su mayoría; se descubren entonces los protozoos y
los demás microorganismos. Lo anterior permite el nacimiento de la
microbiología.
2. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA
Una célula normalmente está constituida por una membrana celular y un
protoplasma que consiste en el contenido interno que está envuelto por dicha
membrana. En las células vegetales suele llamársele protoplasto.
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La células menos evolucionadas conservan el esquema mencionado: un
protoplasto rodeado de membrana; estamos refiriéndonos a las llamados
células procariotas. Éstas tienen el material genético organizado en un lugar
específico del protoplasma. Por eso decimos que no tienen un núcleo aparente.
Pero células más evolucionadas, para proteger su material genético que se hace
cada vez más complejo, desarrollaron una doble membrana que envuelve dicho
material genético, al ver estas células al microscopio se les puede apreciar dicho
estructura y decimos que presenta un núcleo aparente. Estas células se
denominan eucariotas. Un organismo formado por células eucariotas se
denomina eucarionte. Existen células que tiene varios núcleos cono las fibras
musculares de los vertebrados que tienen varios núcleos: éstas se llaman
coenocíticas (cenocíticas) y reciben el nombre de cenocitos. En células
eucariotas el protoplasma comprende el citoplasma y el núcleo. En síntesis: la
célula comprende: membrana, citoplasma y núcleo.
MEMBRANA
CÉLULA
CITOPLASMA
PROTOPLASMA
NÚCLEO
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2.1 Pared celular
En células vegetales, por fuera de la membrana plasmática, existe una
estructura compuesta principalmente de celulosa llamada Pared celular. Según
el grado de diferenciación o madurez de la célula ésta puede ser primaria,
secundaria o terciaria.
Biogénesis de la pared celular
(Tomado http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pared_celular&action=edit&section)
La pared celular vegetal se constituye durante la división celular, a partir de
vesículas que provienen del aparato de Golgi. Estas vesículas, llenas de los
componentes de la pared celular, se localizan en el fragmoplasto, que es un
arreglo del citoesqueleto propio de las células en división. En el fragmoplasto se
fusionan las vesículas del aparato de Golgi y constituyen el plato celular el cual
crece desde el interior de la célula en división, hasta ponerse en contacto con
las paredes laterales.
Una vez formada, la pared celular crece por deposición de capas sucesivas de
celulosa de dentro hacia fuera. En cada capa, la orientación de las microfibrillas
de celulosa está guiada por el citoesqueleto, más exactamente por los
microtúbulos corticales, los cuales alinean al complejo responsable de la síntesis
de celulosa, que es la celulosa sintasa. La elongación celular ocurre en el eje
perpendicular al de las microfibrillas de la capa de pared que se está
depositando, de ahí que la síntesis de la pared y la orientación de las
microfibrillas de celulosa están en directa relación con el tamaño y madurez
celular. Cada una de estas paredes se va formando como secreción
citoplasmática de dentro hacia fuera de la célula, recibiendo los nombres de
pared primaria, la más externa; pared secundaria la segunda y pared terciaria la
más interna respectivamente. Se tiene en cuenta el orden en que sale de la
célula.
Entre dos paredes adyacentes existe una membranita muy delgada y
transparente que las separa (o las une), esta es la laminilla media. Además
presentan, dichas paredes, unos orificios que unen los citoplasmas de dos
células consecutivas, estos orificios son los plasmodesmos.
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Vista de plasmodesmos a través de la pared celular en una célula vegetal, obsérvense,
además, las otras estructuras características de dichas células.(tomado de:
http://www.hiperbiologia.net/plantas/cell_vegetal.htm)
Estructura general de una célula vegetal Tomado de:
http://www.hiperbiologia.net/plantas/cell_vegetal.htm
2.2 Membrana plasmática
Está presente en todo tipo de células. Constituida por una bicapa lipoproteica.
Rodea el protoplasma y conecta el interior de la célula con el medio externo o
fluido extracelular FEC. Su función es controlar el paso de sustancias desde o
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hacia la célula, además de ser sensible a cualquier estímulo, por tanto tiene un
alto índice de irritabilidad. Por la anterior se le denomina unidad de
membrana.
Cuando se dice que un organelo tiene unidad de membrana, estamos diciendo,
entonces, que ésta tiene el mismo tipo de membrana de la plasmática. A través
de ella se da el paso de sustancias: de o hacia la célula.
Cuando el paso a través de la membrana es de moléculas muy grandes, hay
gasto de energía: ATP, se llama transporte activo; pero si las moléculas son tan
pequeñas que pasan espontáneamente, no hay gasto de energía y el fenómeno
se llama transporte pasivo.
Estructura de la membrana
Como podrá verse más abajo, cada una de las capas de la membrana está
constituida por dos subcapas, una de carácter proteico hacia el extremo de la
membrana que es hidrófila (afín con el agua) y otra de lípido ubicada hacia el
centro de la membrana que es hidrófoba (rechaza el agua) Esta constitución
hidrófila-hidrófoba es lo que permite un estricto control en el ingreso o salida
de agua de la célula.
Las dos subcapas se topan por el lado lipídico quedando en los dos extremos
las capas proteicas de la membrana celular. Vale la pena aclarar que cualquier
tipo de membrana que se halle dentro de la célula (membrana de mitocondria,
de retículos o vacuolas, por ejemplo), tiene las mismas características
estructurales de la membrana externa o plasmática.
La membrana celular mide aproximadamente 75 A (Angstrom). Es del tipo de
las semipermeables porque no todo tipo de sustancias la puede atravesar. Es
selectiva mientras la célula permanezca viva, así se ejerce un control riguroso en
el paso de sustancias a través de ella.
El paso de sustancias a través de la membrana será motivo de discusión más
adelante.
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Estructura de la membrana plasmática: unidad de membrana en la cual se da el paso de
macromoléculas (transporte activo)
Tomado de: http://photos1.blogger.com/img/63/1216/1024/membrana.1.jpg
2.3 El citoplasma
Tiene entre un 70 o 80 por ciento de agua, teniendo en cuenta extremos
menores de un 1% de agua como las células de algunas semillas secas o un 99%
en aguamalas y otros hidrozoos .El citoplasma presenta además hormonas,
vitaminas, sales minerales, gas carbónico, Oxígeno, glucosa. y ácidos grasos
entre otros.
Organelas: Embebidas en el citoplasma encontramos corpúsculos o estructuras
con funciones muy importantes para el mantenimiento de la célula. Ente ellos
tenemos:
Los Plastidios: Son propios de las células vegetales. Se clasifican según la
sustancia que almacenen en sus estructuras. Por ejemplo: los que almacenan
reservas de alimento son incoloros y por eso se llaman leucoplastos. (leuco =
incoloro).
Los leucoplastos que almacenan almidón se llaman amiloplastos.
Los que almacenan aceites se denominan oleoplastos o elaioplastos.
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Los que almacenan proteínas se conocen como proteoplastos.
Aquellos plastidios que almacenan pigmentos se denominas cromoplastos
(cromos = color). Por ejemplo: los que almacena pigmentos de la gama del
amarillo al rojo de llaman carotenoides (Beta caroteno y xantofilas) y los que
almacenan el pigmento verde clorofila se denominan cloroplastos que abundan
en las hojas de las plantas y en los tallos jóvenes, gracias a la clorofila pueden
realizar la fotosíntesis.
La fotosíntesis: Este hecho ocurre en las plantas verdes gracias a la clorofila; la
fotosíntesis es la producción de alimento (carbohidratos) a partir de CO2 y
H2O en presencia de luz. En este caso la energía luminosa se transforma en
energía química, fijándose en los enlaces del carbohidrato formado o
producido. En el proceso se produce O2 que es liberado a la atmósfera a través
de los estomas de las hojas. El O2 que se produce viene de la hidrólisis del
agua. La reacción es la siguiente:
Luz
Atmósfera
6H2O + 6CO2
C6 H12 O6 +6O2
6 molécula de agua reaccionan con 6 de gas carbónico, en presencia de luz, para producir una
molécula de carbohidrato y 6 de oxígeno que van a la atmósfera. La energía que ingresa se fija en el
carbohidrato en forma de energía química.
Estructura del ATP Adenosín trifosfato
Los enlaces de la adenosina con los grupos fosfatos (P) son de alta energía,
cuando se libera un grupo fosfato, la molécula se transforma en ADP, ésta
incorpora otro grupo fosfato y se convierte nuevamente en ATP. Puede
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decirse, por lo anterior, que el ATP es un transportador de grupos fosfatos, es
decir, un transportador de energía.
La Mitocondria
Es la organela responsable de la respiración celular. Se le denomina la casa
eléctrica de la célula debido a que allí es donde se libera la energía suficiente
para el metabolismo celular.
Respiración celular: Respirar es quemar. Es la combustión de la glucosa en
presencia de oxígeno; produciéndose agua, CO2 y ATP (Adenosín trifosfato).
Esto ocurre en la mitocondria. La energía que se libera es utilizada por la célula
para sus actividades metabólicas. Como se puede ver, es el inverso de la
fotosíntesis, lo que allí se produce, aquí se consume.
Aquí entra una molécula de glucosa y 6 de O2 para producir 6 de agua, 6 de
dióxido de carbono y la energía química contenida en los enlaces de la glucosa
se libera en forma de ATP. (Adenosín trifosfato) que es utilizada por la célula
para su metabolismo.
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LO QUE DEBEMOS SABER DEL TEMA:
1. Complete el siguiente cuadro
Organela
Mitocondria
Plastidios Cromoplastos
Plastidios leucoplastos
Lisosomas
Vacuola digestiva
Vacuola de reserva o almacenamiento
Vacuola contráctil
Centrosoma (centriolos)
Ribosoma
Retículo endoplasmático rugoso
Retículo endoplasmático liso
Aparato de Golgi
Función
2. Establezca cinco diferencias entre la célula animal y vegetal.
3. Cuál es la diferencia entre los trabajos de Robert Hooke y de Antony van
Leeuwenhoek.
4. Quién acuñó el nombre de célula y en qué tipo de tejidos trabajó.
5. Cuál es la diferencia entre retículo endoplasmático rugoso y liso. Que ocurre
en cada uno de ellos.
6. Qué diferencia existe entre protoplasma y citoplasma.
7. Fotosíntesis y respiración son dos eventos: Establezca un paralelo entre ellos.
- Qué sustancias entran y se consumen y cuáles se producen en cada
evento.
- Cuál evento se da en las plantas y cual en los animales
- Explique los ciclos del gas carbónico y del oxígeno
8. Cuál es la función del ADP
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9. De los diferentes tipos de plastidios: cuáles son cromoplastos y cuáles son
leucoplastos. Dar ejemplos de cada uno.
10. Cuáles plastidios producen pigmentos y cuáles almacenan alimentos; defina
cada uno de ellos.