La célula

La célula

Constituye un nivel de organización de los seres vivos superior al molecular, y además constituye la primera unidad estructural del mundo vivo. Es una unidad independiente, y en muchos casos como es los organismos unicelulares es autosuficiente.

Estructura

La célula está rodeada por una membrana, denominada "membrana plasmática". La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula. La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular. Es de gran importancia para los organismos, ya que a su través se transmiten mensajes que permiten a las células realizar numerosas funciones. Es tan fina que no se puede observar con el microscopio óptico, siendo sólo visible con el microscopio electrónico. 

Presenta las siguientes características:

Es una estructura continua que rodea a la célula. Por un lado está en contacto con el citoplasma (medio interno) y, por el otro, con el medio extracelular que representa el medio externo. Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros químicos y emitir la respuesta adecuada.

En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.

En cuanto al modelo más aceptado es el propuesto por Singer Nicholson (1972), denominado modelo del mosaico fluido, que presenta las siguientes características 

Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cementante y las proteínas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.

Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.

Las funciones de la membrana podrían resumirse en:

Transporte: el intercambio de materia entre el interior de la célula y su ambiente externo 

Reconocimiento y Comunicación: gracias a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptores de sustancias 

Núcleo: en las células eucarióticas el núcleo es un compartimiento en el interior de la célula y rodeado por un par de membranas lipoproteícas. Al resto de la célula se le denomina citoplasma. Las dos membranas nucleares dejan un espacio entre sí de 20nm a 40nm, y en determinados puntos se fusionan formando unos poros nucleares que comunican el citoplasma con el interior del núcleo. Los poros nucleares aparecen rodeados de gránulos, generalmente ocho, que tienen una forma octogonal y una estructura proteica, constituyen un estrecho conducto que pasa a través de la membrana nuclear fusionadas.

En el interior de la membrana nuclear existe u medio semifluido en el que están los cromosomas, cuando el núcleo no está en división, los cromosomas se encuentran constituyendo estructuras muy alargadas que no se observan individualizadas al microscopio óptico, y cuyo conjunto se denomina cromatina. Los cromosomas están compuestos por ADN y por proteínas, las principales proteínas asociadas de los cromosomas se conocen como histonas. Son básicas porque poseen una importante cantidad de aminoácidos, como Lisina y la Arginina que tienen carga positiva.

El ADN tiene una carga negativa debido a la presencia de los grupos fosfato, de ahí la unión entre histonas y el ADN. Existen cinco tipos de histonas que forman parte de los cromosomas, al microscopio electrónico la cromatina aparece como un filamento alargado que posee, a intervalos, unas expansiones llamadas nucleosomas. Cada nucleosomas contiene: ADN y cuatro de los cinco tipos de histonas. La unión entre nucleosomas se realiza mediante ADN. También asociadas al ADN hay otras proteínas, en menor cantidad que las histonas, y que se conocen como proteínas ácidas o no histonicas. Cuando la célula no se encuentra en división, uno o varios cromosomas se presentan unidos a una estructura esférica denominada nucléolo, que se observa fácilmente al microscopio óptico. En el nucléolo se sintetizan varios tipos de ARN, parte de este ARN formara parte de unas estructuras necesarias para la síntesis de proteínas, que se llaman ribosomas. Desde el punto de vista funcional, el nucléolo es el centro de regulación de la célula, y posee la información genética de cada individuo, por tanto, es imprescindible tanto para la vida vegetativa, como para la reproducción.

Citoplasma: corresponde a todo lo que existe en el interior de la célula excepto el núcleo, y está constituido por dos tipos de elementos:

1. Citoesqueleto: es un conjunto de estructuras que se encargan de mantener la forma de la célula, permiten su movimiento y sirven de punto de localización para los orgánulos. Existen cuatro tipos de formaciones citoesqueleticas, que son: 

-Microtúbulos

-Microfilamentos 

-Fibras intermedias 

-Microtrabéculas

2. Orgánulos subcelulares:

La mitocondrias: son cuerpos de forma esférica, oval o alargad, que tienen un tamaño que varía entre 0-2nm y 5nm. El número de mitocondrias es variable y en células muy activas, como es el caso de las del hígado, puede haber más de un millar por célula. Cada mitocondria está limitada por una doble membrana:

Membrana externa: es lisa y sin interrupciones 

Membrana interna: se pliega formando unas estructuras denominadas crestas mitocondriales

Estas membranas son parecidas a la plasmática y contienen fosfolípidos y proteínas pero la mayor parte de las proteínas son intrínsecas. Las mitocondrias contienen enzimas que participan en la oxidación de los nutrientes, convierten la energía potencial de los alimentos en energía utilizable por las células, mayor número de crestas mitocondriales hay. Las neuronas y las células musculares, así como las células secretoras, son las que poseen mayor número de mitocondrias, por ejemplo, las células del músculo cardíaco poseen varias veces más mitocondrias, y de mayor tamaño en cada célula, que incluso en una célula hepática, donde las mitocondrias representan el 25% del volumen celular 

Vacuolas: las vacuolas son espacios del citoplasma que contienen agua y otros componentes que varían según el tipo de vacuola. El contenido está rodeado de una membrana sencilla. Las vacuolas son más frecuentes en las células vegetales y en los microorganismos, en las células animales existen vacuolas de pequeño tamaño, que se les denomina vesículas  

Aparato de Golgi: Está formado por un conjunto de estructuras aplanadas dispuestas unas sobre otras y rodeadas de microtúbulos y vesículas. El conjunto recibe vesículas que proceden del retículo endoplásmico, procesa su contenido y forma otras vesículas que van a ir a parar fundamentalmente a la superficie de la célula. Las sustancias que se redistribuyen en el aparato de Golgi son fundamentalmente hidratos de carbono, proteínas y glucoproteínas, que pueden participar en la formación de la membrana celular.

Ribosomas: Los ribosomas son los orgánulos subcelulares más numerosos, su función es fundamental en el ensamblaje de aminoácidos en secuencias específicas para constituir el ARN. El número y situación de los ribosomas depende de la cantidad y variedad de proteínas que sintetiza cada célula. Los ribosomas se distribuyen en relación con otras dos estructuras: Microtrabéculas y Retículo endoplasmático. La unidad de función ribosómica se conoce con el nombre de polirribosoma. El polirribosoma se forma por la conexión de varios ribosomas sobre filamentos de ARN-m

Retículo endoplasmatico: Es un conjunto de estructuras aplanadas, tubulares y conductos relacionados entre sí, la cantidad está relacionada con la actividad celular. Se pueden distinguir dos tipos:

- Retículo endoplasmatico rugoso (RER). Posee ribosomas. Predomina en las células que elaboran proteínas, se une al exterior de la célula, y presenta estructuras en forma de saco, donde se almacenan provisionalmente las proteínas. El RER, se puede continuar con la membrana celular la cual puede presentar también ribosomas. Las moléculas de proteínas formadas, pasan del RER al REL, y de ahí al aparato de Golgi.

- Retículo endoplasmatico liso (REL). No tiene ribosomas el REL es más abundante en las células que sintetizan grandes cantidades de lípidos, como las células glandulares, intervienen también en la degradación de polisacáridos como el glucógeno.

Células vegetales y animales  

Todos los organismos están compuestos por células. El inglés Robert Hooke en 1665, realizo cortes finas de una muestra de corcho y observo usando un microscopio rudimentario unos pequeños compartimientos, que no eran más que las paredes celulares de esas células muertas y las llamo células (del latín cellula, que significa habitación pequeña); ya que este tejido le recordaba las celdas pequeñas que habitaban los monjes de aquella época. No fue sino hasta el siglo XIX, que dos científicos alemanes el botánico Matthias Jakob Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann, enunciaron en 1839 la primera teoría celular: “Todas las plantas y animales están compuestos por grupo de células y estas son las unidades básicas de todos los organismos vivos”. Esta teoría fue completada en 1855, por Rudolph Virchow, quien estableció que las células nuevas se formaban a partir de células preexistentes (moni cellula e cellula). En otras palabras las células no se pueden formar por generación espontánea a partir de materia inerte  

Tanto las células animales como las células vegetales son eucarióticas, sin embargo presenta algunas diferencias:

Las células vegetales presentan una pared celular celulósica, rígida que evita cambios de forma y posición

Las células vegetales contienen plastidios, estructuras rodeadas por una membrana, que sintetizan y almacenan alimentos. Los más comunes son los cloroplastos 

Casi todas las células vegetales poseen vacuolas, que tienen las función de transportar y almacenar nutrientes, agua y productos de desecho

Las células vegetales complejas, carecen de ciertos organelos, como los centriolos y los lisosomas 

Tipos de células presentes en algunos tejidos del cuerpo humano:

Nerviosas: son llamadas neuronas que cumplen la función de recibir e integrar información y de enviar señales a otros tipos de células excitables  través de contactos sinápticos. Las neuronas se componen básicamente de tres partes: el cuerpo neuronal o soma, una prolongación larga y poco ramificada llamada axón y prolongaciones muy ramificadas alrededor del soma llamadas dendritas. En forma esquemática, se puede decir que las dendritas actúan como antenas que reciben los contactos de otras células, en el soma se lleva a cabo la integración de toda la información obtenida en las dendritas. Finalmente el axón transmite a otras células el mensaje resultante de la integración 

Existen grandes homologías estructurales y funcionales entre el sistema nervioso central del ser humano y el de otros mamíferos. Todos usan tipos de neuronas y sistemas de señalización muy similares. Sin embargo, el sistema nervioso central humano se diferencia del resto por la gran expansión de la corteza cerebral, particularmente en regiones como la corteza pre-frontal y las regiones corticales que permiten el lenguaje y ciertas propiedades de la conciencia superior.

Las neuronas se clasifican de muchas maneras, entre ellas: de acuerdo al número de prolongaciones pueden ser: monopolares si tienen una prolongación de doble sentido que actúa como dendrita  como axón. Bipolares si tienen dos prolongaciones, una de entrada que actúa como dendrita  y una de salida que actúa como axón  y multipolares, son las más típicas y abundantes, poseen un gran número de prolongaciones pequeñas de entrada, dendritas, y una sola de salida, el axón.

Adiposas: son las células características del tejido graso o lipídico, tienen forma de globo

Los lipoblastos producen el tejido adiposo. Ellas se diferencian a células almacenadoras e grasa, sintetizan su matriz extracelular y se rodean de una lámina basal. Ellos pasan así a formar los adipocitos o células adiposas  

Se podría pensar que las células adiposas sólo almacenan grasa y que su actividad metabólica es casi nula. Pero aunque tiene una escasa cantidad de citoplasma en una pequeña capa que rodea a una gran gota de grasa, su actividad metabólica es intensa, el papel de almacenes de grasa implica también un constante recambio de ésta, prácticamente en cualquier comida, y las células realizan una constante degradación y síntesis de las grasas. El proceso no es sencillo y además requiere de una cantidad elevada de energía, por lo que el tejido adiposo, como muchos otros, también necesita una vascularización profusa. Ésta es una de las razones por las cuales las personas obesas, al perder peso, no sólo pierden grasa, sino también un tejido metabólicamente activo y organizado.

Epiteliales: La estructura básica de los tejidos epiteliales corresponde a una lámina continua de células estrechamente asociadas entre sí, la que se adhiere a la matriz extracelular subyacente a ella. Su función característica es formar barreras selectivas capaces de cubrir las superficies externas del organismo, y delimitar las diferentes superficies internas existentes en los distintos órganos. Son así capaces de modular la relación entre el tejido subyacente al epitelio y el medio que baña su superficie libre. A este gran grupo pertenecen los epitelios de revestimiento.

Cultivo de protozoarios: para realizar observaciones en tejidos en vivo se puede preparar este cultivo que permite el montaje de una muestra húmeda. Hay que tomar en cuenta que se debe ser precavido para evitar la contaminación con la muestra. Se elabora de la siguiente manera:

Tomar un frasco de vidrio debidamente lavado, agregarle agua limpia hasta un tercio de su capacidad.

Otro tercio se alcanza al agregar agua estancada, quedando así mezclada agua limpia y agua estancada 

Queda una parte vacía que permite agregar grama picada finamente, hojas secas, hojas de lechuga en poca cantidad y un poco de arena 

Finalmente cubrir con una malla fina que permite el paso del oxígeno, dejar reposar por algunos días recordando proveer de luz solar al cultivo

Este cultivo permitirá ver paramecium tiene forma de bastón  y euglenas su cuerpo posee una punta 

Laboratorio:

Experiencia 1. Células vegetales. Observación de epidermis en cebolla

• Desprender una de las escamas (catafalia) de la cebolla. Con la ayuda de unas pinzas, desprender la membrana delgada
• Tomar un portaobjeto, colocar un pequeño fragmento de la epidermis y agregar encima del mismo una gota de agua colocar un cubreobjetos y observar 

Experiencia 2. Células humanas. Observación células epiteliales humanas

• Tomar una lámina portaobjeto y colocar una gota de agua
• Con el extremo de un palillo frotar suavemente la cara interna de su mejilla. Agitar el palillo en la gota de agua hasta tomar un aspecto blanco lechoso. Cubrir con un cubreobjetos y observar 

Experiencia 3. Montaje de muestra húmeda. Observación protozoarios

• Tomar una gota de cultivo que ha realizado previamente 
• Observar