Celular (Biología; Citología): Tipos, Estructura, Núcleo, División, Teoría, Membrana, Respiración, Definición

Celular o Célula (biología)

Una célula (del latín cellula, diminutivo de cella, "hueco") es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.

La biología celular o citología persigue la comprensión de las funciones de la célula (unidad estructural básica de la materia viva).

El término célula es empleado por vez primera por Robert Hooke en 1665 y lo aplicó a pequeños poros que apreciaba en un delgado corte de corcho (vacuolas).

Los seres vivos atendiendo a su organización celular se clasificarán en acelulares (virus, viroides) y celulares, siendos estos a su vez clasificados en eucariotas y procariotas.

Para alcanzar sus objetivos, los biólogos celulares se ven obligados a estudiar los componentes de la célula a nivel molecular (biología molecular).

Componentes principales del estudio celular:

  • membrana plasmática

  • citoesqueleto

  • núcleo celular

  • ribosomas

  • retículo endoplásmico

  • aparato de Golgi

  • mitocondrias

  • cloroplastos

  • lisosomas

  • peroxisomas

  • vacuolas

  • pared celular

¿Qué es Biología Celular (Citología)?

En la biología celular, también llamada biología de la célula o, formalmente, citología (del griego «κύτος», citos, célula, y «λόγος», logos, estudio), es la disciplina o rama de la biología que se encarga del estudio de las células. Ésto incluye su anatomía, su fisiología, las interacciones de ésta con el medio, su ciclo vital, y su división y muerte.

El estudio de la célula se realiza a nivel microscópico y molecular. Las investigaciones en biología celular se extienden desde la gran diversidad de organismos monocelulares, como la escherichia coli, hasta las células especializadas de los organismos multicelulares, como los seres humanos.

Conocer la composición de las células y cómo trabajan es fundamental para todas las ciencias biológicas. Apreciar las similitudes y diferencias entre los diferentes tipos de células es particularmente importante para los campos de biología celular y molecular. Son estas similitudes y diferencias fundamentales las que proveen un tema unificador, permitiendo que los principios aprendidos al estudiar un determinado tipo de células puedan ser extrapolados y generalizados a otros tipos de células diferentes.

Historia

La primera referencia del concepto de célula data del siglo XVII cuando el británico Robert Hooke utilizó este término, por su parecido con las habitaciones de los monjes llamadas «celdas», para referirse a los pequeños huecos poliédricos que constituían la estructura de ciertos tejidos vegetales como el corcho. No obstante, hasta el siglo XIX no se desarrolla este concepto considerando su estructura interior. Es en este siglo cuando se desarrolla la teoría celular, que reconoce la célula como la unidad básica de estructura y función de todos los seres vivos, idea que constituye desde entonces uno de lo pilares de la biología moderna. Fue esta teoría la que desplazó en buena medida las investigaciones biológicas al terreno microscópico, pues no son visibles a simple vista. La unidad de medida utilizada es micrómetro(μm) existiendo células de entre 2 y 22 μm, aunque en la citología cervicovaginal, las células más grandes, las superficiales, llegan a medir hasta 60 μm.

La investigación microscópica pronto daría lugar al descubrimiento de la estructura celular interna incluyendo el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi y otros orgánulos celulares, así como la identificación de la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares. Ya en siglo XX la introducción del microscopio electrónico reveló detalles de la ultraestructura celular y la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. También se descubrió la base material de la herencia con los cromosomas y el ADN con la aparición de la citogenética.

Atendiendo a su organización celular, los seres vivos se clasificarán en: acelulares (virus, viroides) y celulares, siendo estos a su vez clasificados en eucariotas y procariotas.

Biología: La Teoría Celular

La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, toda célula procede de otra célula, su agrupación y diferenciación de funciones da origen a todos los tejidos, éstos se agrupan en órganos y los órganos en sistemas, la anterior agrupación de funciones da origen a los niveles de organización biológica.

El concepto que se tenía de la célula ha variado considerablemente con el tiempo y con los medios de observación con que los investigadores han contado. La primera descripción de la estructura celular se debe al inglés Robert Hooke, que en su gran Micrographía, publicada en 1665, dio a conocer los resultados de sus observaciones realizadas sobre cortes muy finos de corcho y otros tejidos vegetales. Encontró pequeñas cavidades poliédricas que llamó "cells" (celdillas) por su semejanza con las celdillas de un panal de abejas. Aunque Hooke vio que las células vivas están llenas de un jugo nutricio, ni él ni sus contemporáneos Greew y Malphigi, ni los micrógrafos del siglo XVII dieron la mayor importancia a la sustancia encerrada en las celdillas.

Robert Hooke


Anton Van Leeuwenhoek

En el mismo siglo y al comienzo del siguiente, un científico holandés Anton Van Leeuwenhoek (1674), al analizar una gota de agua con su microscopio de fabricación casera, descubrió la existencia de células libres y además de esto observó que estas células no estaban "vacías" sino que poseían una cierta organización dentro de ellas.

Todos estos conocimientos permanecieron estacionarios porque no se conocía el verdadero papel de las células en la naturaleza. Doscientos años más tarde, Robert Brown (1831) cuando examinaba células vegetales, descubrió dentro de ellas la presencia de un cuerpo esférico y de tono oscuro, al cual denominó "Núcleo" (link con diversidad celular), cuya función e importancia para la vida celular se aclaró en investigaciones posteriores.

Robert Brown


Mathias Schleiden

En 1838, los alemanes Mathias Schleiden (Botánico) y Theodor Schwan (Zoólogo) consiguieron relacionar todas estas observaciones y, elaborar una teoría celular acerca de la constitución de los seres vivos. Esta teoría establece que:

"Las células constituyen la unidad elemental de los seres vivos siendo equivalente en todos los organismos".

En 1850, Ferdinand Cohn llegó a la conclusión de que el contenido de las células, llamado "saraoda" por los zoólogos y "protoplasma" por los botánicos era idéntico. El nombre de protoplasma perdura desde entonces para denominar el material que integra las células.

Tras los estudios de Schultze, se llegó a la conclusión de que animales y plantas son masas vivas, formadas por infinidad de proporciones de protoplasma, cada una con su núcleo correspondiente y rodeada de su membrana. Virchow en 1855, completó la teoría celular con sus estudios sobre el origen de las células y que concluyó con su celebre aforismo:

"Toda célula procede de otra célula". ["En el principio creó Dios los cielos y la tierra." - Génesis 1:1]

Avances que contribuyeron al estudio de la célula:

Durante los cien años posteriores al descubrimiento de Hooke, otros biólogos contribuyeron en gran medida al conocimiento de las células. Sin embargo, estos científicos no pudieron trascender las limitaciones del microscopio óptico, de pronto se desarrollaron nuevos instrumentos y métodos con los que empezaron a eliminarse las limitaciones. Uno de estos descubrimientos fue el "microscopio electrónico", por supuesto, el más importante.

Los avances tecnológicos logrados, en general, fueron:

1. La invención del microscopio y su perfeccionamiento que permitió ampliar el poder resolutivo del ojo humano, haciendo posible el descubrimiento de la célula y su posterior estudio.

2. Las técnicas histológicas que permitieron complementar la observación microscópica y así obtener los más finos detalles del interior de la célula.

3. El uso de reactivos químicos que permitieron identificar determinadas sustancias químicas que se encuentran dentro de la célula.

La célula

Organización específica de la célula

Cada tipo de organismo se identifica por su aspecto y formas características. Los adultos de cada especie tienen su propio tamaño, en tanto las cosas sin vida generalmente presentan formas y tamaños variables. Los seres vivos no son homogéneos, sino formados por diferentes partes, cada una con funciones específicas; por ejemplo, se caracterizan por su organización específica y compleja. -La unidad estructural y funcional de vegetales y animales es la célula, fragmento de vida más sencillo que puede vivir con independencia.

Los procesos de todo el organismo son la suma de funciones coordinadas de sus células constitutivas. Estas unidades celulares varían considerablemente en forma, tamaño y función.

Como se ha visto anteriormente, todos los seres vivientes están formados por células. Cada célula es una porción de materia, con una composición y una organización que hacen de ella un ser vivo, con vida propia. A la luz de los conocimientos actuales se puede afirmar que existe una gran similitud en la composición y funcionamiento de todos los organismos, tanto animales, humanos como vegetales.

Estas similitudes comprenden los siguientes aspectos:

Unidad química: Todos los seres vivos están constituidos por los mismos elementos y compuestos químicos (glúcidos, lípidos, proteínas, agua y sales minerales).

Unidad anatómica: Todos los seres vivos están constituidos por células, ya sea en sus formas más simples (organismos unicelulares) o en sus formas más complejas (organismos pluricelulares).

Unidad fisiológica: Todas las reacciones químicas y funciones que desarrollan los seres vivos y que caracterizan, precisamente, eso que se llama vida, son de un parecido sorprendente. Estas funciones son reproducción, nutrición, sensibilidad, contractibilidad, respiración, irritabilidad y absorción.

En su forma moderna la teoría celular sostiene que:

a.- La materia viva consiste de células.

b.- Las reacciones químicas del organismovivo, incluso los procesos que producen energía y sus reacciones biosintéticas,tienen lugar dentro de la célula.

c.- Las células se originan a partir de células preexistentes

d.- Las células contienen la información hereditaria y ésta se transmite de la célula madre a la célula hija.

Teniendo en cuenta lo que se ha dicho arriba, se puede decir que la célula es la unidad anatómica, fisiológica y reproductiva de todo ser vivo.

Una sola célula puede constituir un individuo completo, ya que realiza todas las funciones vitales de un ser vivo, tales como respiración, reproducción, excreción, crecimiento, alimentación, etc. A estos organismos formados por una célula se les denomina Unicelulares.

Otros organismos están formados por muchas células, realizan los procesos vitales, pero en su conjunto están orientados hacia una especialización, que dará como producto final un organismo formado por muchas células y que se denominará pluricelular.

Las células pueden ser autosuficientes y capaces de llevar una vida independiente. Pero a pesar de la diversidad de las células es posible reconocer dos tipos de organización celular.

Procariotas

Eucariotas

  • No presentan un núcleo definido.

  • El material genético lo constituye una gran molécula de ADN.

  • Presenta membrana celular redondeada por una pared celular externa.

  • Presenta ribosomas.

  • Comprende las bacterias y las algas verde azules.

  • Pueden existir sin oxigeno.

  • Se producen por bipartición.

  • En su mayoría son heterótrofos.

  • Presentan un núcleo definido.

  • El material genético esta constituido por el ADN asociado con proteínas en estructuras más complejas llamadas cromosomas.

  • Pueden presentar pared celular como en los vegetales y carecer de ella como en los animales.

  • Son aeróbicos.

  • Se reproducen por mitosis y meiosis.

  • Son autótrofos y heterótrofos.

¿Qué Estudia la Biología Celular?

En la primaria nos enseñan tres tipos de células: la animal, la vegetal, y la bacteriana, siempre son mostradas en laminas, donde nos refleja una célula estática, sin ninguna interacción con otras células, conforme vamos avanzando en nuestro aprendizaje nos enseñaron el metabolismo celular (glucolisis, ciclo de Krebs, síntesis de aminoácidos……), la función de los orgánelos, los tipos de transporte. Entonces, ¿la célula tiene movimiento e interactua con otras?

En la red se muestra una historia "viaje de un leucocito" que muestra que sucede en el interior celular y como el leucocito recorre de punta a punta a la célula. En lo partícular este vídeo me gusta mucho debido a que encierra todo el temario de la materia, a continuación trataré de explicarles este vídeo de acuerdo a la asignatura de biología celular.

Viaje al Interior de la Célula

El vídeo comienza mostrando a un glóbulo blanco viajando a través de un vaso sanguíneo. Se realiza un acercamiento de la membrana externa, mostrando las interacciones celulares por medio de sus proteínas de superficie ubicadas en la membrana plasmática, estas proteínas sirven de receptor y una vez reconocida la molécula (como una llave a una cerradura) produce una señal y esta desencadena una respuesta "obligando a la membrana" a hacer un poro por el cual el glóbulo blanco se introduce. En el vídeo muestra a estas proteínas viajando en "balsas" de lipidos de la membrana, y al juntarse mandan un señal al interior de la célula, esta señal es básicamente fosforilación de otras proteínas.

Una vez el glóbulo blanco en el interior de la célula nos muestra el citoesqueleto (filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios) como se polimerizan y despolimerizan de acuerdo al propósito celular. Podemos observar como el leucocito, envuelto en una vesícula proveniente del retículo endoplasmático, es transportado por una proteína motora llamada quinesina sobre el microtúbulo hacia el interior de la célula (cada vez que la quinesina mueve una pata hidroliza una molécula de ATP generando ADP y fosfato inorgánico, de la hidrólisis del ATP obtiene la energía para moverse). A su paso nos muestra el centrosoma punto de origen para la formación de los microtúbulos (3:09), también podemos observar a los RNA mensajeros (RNAm) saliendo del núcleo por los poros nucleares hacia el citoplasma y los ribosomas citoplasmáticos uniéndose a ellos para la síntesis de proteínas. Una vez formadas las proteínas son transportadas por otras proteínas hacia los orgánelos donde realizaran su función (ejemplo mitocondria). En otra escena nos muestra a los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso sintetizando proteínas utilizando como molde al RNAm, estas proteínas son introducidas al retículo endoplasmático para ser transportadas al aparato de Golgi para su proceso (glicosilación).

En el vídeo se ve como estas vesículas son llevadas del retículo al aparato del Golgi. Una vez que las proteínas fueron modificadas estas son exportadas a través de vesículas hasta la membrana celular, las vesículas se fusionan con la membrana liberando al exterior las proteínas recién sintetizadas (exocitosis). Sorprendentemente todo el proceso representado en el vídeo sucede en cuestión de segundos.

Espero les haya gustado la explicación y se interesen por la materia.

La Célula: En el comienzo...

Imagenes de diferentes tipos de celulas

La Celula

¿Colmo se alimenta?

Celula Priocarotica

Contagiosa

Genoma

Molecula

Vegetal

Osea

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adn El cuerpo humano es un conjunto formado por cincuenta billones de células, agrupadas en tejidos y organizadas en diferentes sistemas. Si quisieras "formar" un cuerpo podrías comprar los elementos básicos en cualquier parte por muy poco dinero; pero la vida que albergan estas células reunidas con un propósito concreto, lo convierten en algo de valor incalculable.

Nuestro organismo parece saber que de la unión nace la fuerza, pues las células se organizan en tejidos, órganos, aparatos y sistemas para realizar sus funciones, como Dios lo ha ordenado.

Sin embargo, y a pesar de su enorme rendimiento, el cuerpo humano sigue en constante evolución (adaptando), sobre todo si es un recién llegado al planeta. Te damos un ejemplo: imagina que la vida se instauró en la Tierra hace 24 horas: el ser humano apenas ha vivido los últimos tres segundos.

Si bien tu cuerpo funciona gracias a la actividad de diversos sistemas, si no fuera por la célula nada andaría bien dentro de ti. Es prácticamente la primera piedra para formar la estructura de una casa, la unidad básica de tu organismo, capaz de cumplir todas las funciones necesarias para el diario vivir: crecer, reproducirse, metabolizar, responder a estímulos y diferenciarse. Es muy pequeña, invisible al ojo humano, pero posee la habilidad de trabajar independientemente.

Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se dice que ninguno es un ser vivo si no consta al menos de una. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas (unicelulares), mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos.

Variedad celular

Las células tienen una gran variedad de tamaños y formas, dependiendo principalmente de la adaptación a diferentes ambientes o funciones. Van desde unas décimas de micrón -la milésima parte de un milímetro- en las bacterias, hasta unos cuantos centímetros en algunas algas marinas.

En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo(término que proviene de una palabra griega que significa cambio).

Las células pueden dividirse en dos grandes grupos: procarióticas y eucarióticas. Entre ellas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas y de estructura sencilla; el material genético está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esa zona del resto de la célula. Las eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma el núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego "núcleo verdadero", mientras que procariótico significa "antes del núcleo".

Célula eucariótica: nuestra célula

Las células que existen en nuestro organismo se destacan por tener una gran cantidad de formas y funciones específicas, pero con una estructura interna común. Uno de sus componentes es la membrana plasmática, que se encarga de mantener y delimitar lo que entra y sale de la célula, siendo la frontera entre lo intracelular y lo extracelular. Como el resto de las membranas celulares, posee una composición química de fosfolípidos y proteínas.

Casi todas las células bacterianas, y también vegetales, están además encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida compuesta de polisacáridos (el mayoritario en las plantas superiores es la celulosa). La pared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula y la protege de daños mecánicos, pero también limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales. Claro que en el caso de las células humanas, estas no tienen pared celular.

  • Orgánulos celulares

  • Organoides celulares

Orgánulos celulares

Por su parte, el núcleo es el centro de control de la célula, donde se encuentra la mayor parte de la información hereditaria de esta. Delimitado por una membrana doble o carioteca, el núcleo contiene un material fibrilar llamado cromatina, la cual se condensa cada vez que la célula se divide y da origen a los cromosomas, que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos.

Al interior del núcleo se encuentra el nucléolo, que contiene gran cantidad de ácido ribonucleico ribosomal, precursor de la composición de los ribosomas que hay en el citoplasma, que intervienen en la síntesis de proteínas. El número y tamaño de estos varía según las necesidades ribosomales de cada célula. El citoplasma es la parte clara que comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Tiene una consistencia viscosa y consta de dos partes esenciales: citoplasma fundamental y organoides celulares e inclusiones. La primera parte se reduce a una solución acuosa formada por varios iones y sustancias orgánicas que la célula incorpora para los procesos biológicos que se realizan en su interior, además de productos de desecho que elimina, consecuencia del mismo proceso.

Organoides

En su segunda parte se distinguen varias estructuras que es necesario explicar:

Aparato de Golgi: es un complejo sistema compuesto de vesículas y sacos membranosos, que en las células vegetales se llama dictiosoma. Una de sus funciones principales es la secreción de productos celulares, como hormonas, enzimas digestivas, materiales para construir la pared, entre otros.

Retículo endoplasmático: es una red de túbulos y sacos planos y curvos encargada de transportar materiales a través de la célula; su parte dura es el lugar de fijación de los ribosomas; el retículo liso es el sitio donde se produce la grasa y se almacena el calcio. El retículo endoplasmático está disperso por todo el citoplasma. Los materiales sintetizados son almacenados y luego trasladados a su destino celular.

Lisosomas: son organoides limitados por una membrana; las poderosas enzimas que contiene degradan los materiales peligrosos absorbidos en la célula, para luego liberarlos a través de la membrana celular. Es decir, los lisosomas constituyen el sistema digestivo de la célula.

Mitocondrias: son conocidas como la central eléctrica de la célula, permitiendo la respiración y la descomposición de grasas y azúcares para producir energía. Poseen una doble membrana: membrana externa, que da hacia el citoplasma, y membrana interna, que da hacia la matriz o interior de la mitocondria. Su principal función es aprovechar la energía que se obtiene de los diversos nutrientes y transmitirla a una molécula capaz de almacenarla, el ATP (adenosintrifosfato). Esta energía se obtiene mediante la deshidrogenización de los combustibles. El hidrógeno sustraído es transportado a través de varias moléculas, que constituyen la cadena respiratoria, hasta el oxígeno, con el que forma agua. En el proceso de respiración se genera energía, que es acumulada por el ATP, el cual puede ser enviado a cualquier parte de la célula que necesite aporte energético; allí el ATP se descompone y la libera.

Cloroplastos: son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es todavía más compleja que la mitocondrial; además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membranas que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis. Este proceso, acompañado de liberación de oxígeno, consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía. De esta forma, los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.

Vacuolas: son unos saquitos de diversos tamaños y formas rodeados por una membrana. Generalmente se pueden ver en el citoplasma de las células eucarióticas, sobre todo en las células vegetales. Se encargan de transportar y almacenar materiales ingeridos, así como productos de desecho y agua.

Centríolos y cuerpos basales: estas estructuras, a diferencia de las anteriores, no tienen membrana. Casi siempre se presentan de a pares y se hacen visibles cuando la célula entra en división, en una posición perpendicular entre ambos. De estructura tubular y hueca, sus paredes están constituidas por microtúbulos, de los que emerge el aparato miótico necesario para la división celular.Los cuerpos basales solo se diferencian de los centríolos en función, no así en forma.

Microtúbulos: son cilindros muy delgados que carecen de membrana. Además de ser los componentes básicos de los centríolos, cuerpos basales, cilios y flagelos, tienen la función de conservar y regular la forma celular y los movimientos intracelulares.

Microfilamentos: son finos hilos de naturaleza proteica y, al igual que los microtúbulos, están involucrados en la variación de la forma celular y movimientos intracelulares.

Química interna de la célula

Una de las principales cualidades de las células es su capacidad de transformar un tipo de energía en otro. Este conjunto de reacciones químicas que las células hacen para su crecimiento, irritabilidad, movimiento, reparación y reproducción, se denomina metabolismo celular, como mencionamos anteriormente.

La célula utiliza las sustancias que penetran en ella como materia prima para construir otras sustancias más complejas, o como combustible para obtener energía. Los componentes, como aminoácidos, lípidos, monosacáridos, agua y los elementos minerales, son usados para formar sustancias orgánicas más complejas y mantener toda la organización celular. Por ejemplo, los aminoácidos son encadenados para producir moléculas proteicas (síntesis), las que son ordenadas para formar estructuras más complejas. Este proceso es lo que se conoce como anabolismo, y el proceso de destrucción se denomina catabolismo. El anabolismo es la formación de compuestos a partir de células simples; y el catabolismo es el proceso productor de energía contrario al anterior; es decir, va de moléculas complejas a moléculas simples.

Todos los seres vivos tienen moléculas orgánicas, como proteínas, hidratos de carbono, lípidos y ácido nucleico. Pero también poseen moléculas inorgánicas, como el agua y las sales minerales; de hecho, alrededor de dos tercios del peso total de tu cuerpo (80 por ciento) es agua, elemento que cumple varias funciones en los sistemas vivos, permitiendo que ocurran todas las reacciones químicas del metabolismo celular.

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