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Célula: estructura y funciones

12 años > Ciencias > Microorganismos y barreras defensivas del cuerpo humano

1- La célula

La célula es la unidad básica de la que están hechos todos los seres vivos. Es, además, la mínima unidad capaz de realizar todas las funciones que caracterizan a un ser vivo.
 
Un organismo puede estar constituido por una o muchas células. De acuerdo con esto, podemos encontrar dos clases de organismos:
 
– Organismos unicelulares, como el paramecio o la ameba. Están formados solo por una célula que realiza todas las funciones para su supervivencia. A veces, varios organismos unicelulares viven juntos formando grupos llamados colonias. En ellas, cada célula sigue realizando todas las funciones de un ser vivo y mantiene la capacidad de vivir en forma independiente. Ej., bacterias, levaduras, amebas, paramecios, entre otros.  
 
– Organismos multicelulares o pluricelulares, como las plantas y animales. Están formados por muchísimas células, que no pueden sobrevivir aisladas. Cada una realiza una tarea concreta y todas trabajan conjuntamente para conseguir que el organismo sobreviva. Las personas somos seres multicelulares.
 
 
 
2- Estructura básica de la célula
 
Las células pueden tener formas y tamaños muy distintos; sin embargo, todas presentan tres partes que son comunes y fundamentales:
 
– La membrana: Es una cubierta que rodea la célula y la separa del exterior.
 
– El núcleo: Es la parte que controla el funcionamiento de la célula. Tiene forma redondeada y se encuentra dentro del citoplasma.  De manera particular dirige el proceso de reproducción.

Está delimitado por una doble membrana (membrana nuclear) con características semejantes a las de la membrana celular. La membrana nuclear separa el material nuclear del citoplasma.

Debes saber que de acuerdo con la presencia de un núcleo bien diferenciado, es decir, delimitado por la membrana, y la existencia de organelos de doble membrana en la célula, se distinguen los tipos de células eucariotas y procariotas definidas anteriormente.

 
– El citoplasma: Es un material gelatinoso.  Es la parte que queda entre la membrana y el núcleo. Está formado por agua con numerosas sustancias disueltas. Además en él encontramos diversos orgánulos, que son todas las estructuras presentes en las células eucarióticas. Están distribuidos en el citoplasma y desempeñan diversas funciones.
 
 

Partes de la célula

 

3- ¿Qué características tiene la célula?

A partir de la teoría celular, también es posible llegar a dos conclusiones fundamentales sobre la célula.

– En primer lugar, las células están vivas, y sus características y las necesidades de un organismo realmente van a representar las características y necesidades de las células que forman dicho organismo.

En base a lo anterior, es que los citólogos han descubierto que las células son muy similares, a pesar de la diversidad de formas que es posible encontrar.

– Todas están hechas de moléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. 

Estos elementos también son parte de la materia no viva, pero las células se diferencian de ellos por la forma en que se organizan, por tener límites que las separan del medio y por su capacidad para regular sus propias actividades.

La presencia de un límite se debe a que poseen una membrana plasmática, formada de una doble capa o también denominada bicapa de fosfolípidos y diferentes tipos de proteínas. Además, pueden tener cadenas de carbohidratos, denominadas oligosacáridos unidas a proteínas o carbohidratos unidos a lípidos, lo que se conoce como glicolípidos.

Las células poseen un material semi-líquido en su interior, denominado citoplasma, y un material genético que se transmite de generación en generación mediante moléculas de ADN y ARN que contienen la información para la síntesis de proteínas. 

 

4- ¿Qué tipos de células hay?

La principal clasificación que se le puede dar a las células, es en base a la presencia o ausencia de estructuras internas rodeadas por su propia membrana y suspendidas en el citoplasma, llamadas organelos celulares.

Las células se pueden clasificar en células procariontes y eucariontes (animal y vegetal). Observa en la siguiente imagen las principales características que cada una posee, también pueden apreciar que las células procariontes poseen un tamaño menor en comparación a las células eucariontes.  

 

 

 

4.1- Células procariontes
Las células que no presentan núcleo ni organelos, se denominan procariotas o procariontes. Las bacterias presentan células de este tipo.

 

 

La célula procariota no posee núcleo, por lo tanto, el material genético se encuentra distribuido en el citoplasma.  El ADN en este tipo de células está formado por una sola molécula circular.

Además, posee una pared celular, que corresponde a una envoltura rígida compuesta por polisacáridos y proteínas. Bajo la pared celular, se encuentra la membrana plasmática, que regula la entrada y salida de sustancia, y que a veces se pliega, formando mesosomas, que participan en procesos metabólicos.

También, hay presentes ribosomas que participan en la fabricación de proteínas, y en algunos casos flagelos, que les permiten desplazarse y fimbrias que son estructuras cortas para fijarse.

 

 

4.2- Células eucariontes
Las células con núcleo y que poseen organelos, se denominan eucariotas o eucariontes. Corresponden a organismos que poseen este tipo de células, las amebas, los paramecios, las levaduras, los hongos, las plantas y los animales.

 

 

La célula eucarionte, se clasifican en animales y vegetales, pero todas contienen los siguientes organelos:

a- El núcleo: que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular y la herencia genética en forma de ADN. El material genético se encuentra dentro de él en forma de cromatina.

Es en el núcleo donde se llevan a cabo procesos tan importantes como la replicación del ADN.

En su interior, se encuentra una estructura más pequeña llamada nucléolo. A su vez, el núcleo se encuentra protegido por una envoltura nuclear, formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares, a través de las cuales se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma. El lugar donde se encuentra el resto de los componentes nucleares se denomina nucleoplasma. 

 

b- Las mitocondrias: que son las responsables de la respiración celular, con la que la célula obtiene la energía necesaria para sobrevivir. Posee dos membranas separadas, la externa que no se pliega, y la interna que se pliega para formas unas proyecciones llamadas crestas mitocondriales

En las crestas ocurren algunas reacciones químicas que liberan la energía de los alimentos. Las células que trabajan continuamente, como las del músculo cardíaco, tienen miles de mitocondrias. 
 

c-  El retículo endoplasmático: que corresponde a un sistema de membranas que se extiende a través del citoplasma, desde la membrana nuclear hasta la membrana celular. Las membranas del retículo endoplasmático proveen vías para el movimiento de materiales a través de la célula.

Algunas de las membranas del retículo endoplasmático tienen una apariencia rugosa, debido a la presencia de los ribosomas, denominándose retículo endoplasmático rugoso. 

Las membranas del retículo endoplasmático que no tienen ribosomas, reciben el nombre de retículo endoplasmático liso, y algunos tipos de lípido se forman en sus membranas. 

 

d- Los ribosomas: que corresponden a los organelos donde se sintetizan las proteínas. Las proteínas que se forman en el retículo endoplasmático rugoso pueden transportarse por la célula, hasta pasar por la membrana celular y ser liberadas fuera de la célula 
 
También es posible encontrar ribosomas libres en el citoplasma, en los cuales, las proteínas que se forman en ellos pasan directamente al citoplasma. 
 
 
e- El aparato de Golgi: se parece a una distribución de sacos vacíos. Estos sacos están formados por membranas. Es en este organelo donde los materiales se preparan para ser liberados desde la célula hacia el espacio intercelular, mediante el proceso de secreción.
 
Las proteínas y los lípidos que se sintetizan en el retículo endoplasmático llegan al aparato de Golgi para ser concentradas, quitándoles el exceso de agua, y los productos se empaquetan en una vesícula  y se mueven hacia la membrana celular donde se liberan. 
 
 
f- Las vacuolas: son estructuras llenas de fluido que contienen varias sustancias. Generalmente, son más pequeñas en las células animales que en las vegetales, y su principal función es la de almacenar sustancias.
 
En los organismos unicelulares, tienen además, otras funciones más especializadas, como la de digerir alimentos, bombear y retirar el exceso de agua o de materiales de desecho del interior de la célula. 
 
 

g- Los lisosomas: contienen enzimas digestivas que facilitan el rompimiento de moléculas de gran tamaño, tales como el almidón, los lípidos y las proteínas. Además, son capaces de digerir las partículas extrañas que entran a la célula, como por ejemplo, bacterias, y destruir partes gastadas de las células, cuyos productos se pueden volver a utilizar.

En algunos casos, la membrana que rodea al lisosoma puede romperse, lo que hace que la célula se digiera a sí misma.

 

h- Los microfilamentos: corresponden a fibras muy finas que están hechas de proteínas. Con frecuencias se encuentran en hojas o agrupaciones, debajo de la membrana celular. Son los encargados de producir el flujo citoplasmático y, en esta forma, permiten el movimiento de las sustancias dentro de la célula.

En el caso de los organismos unicelulares, este flujo, permite que se muevan de un sitio a otro. 

 

i- Los microtúbulos: son estructuras huecas, en forma de tubo, compuestas de proteínas. Su disposición ayuda a dar forma a las células, y se asocian con la habilidad de la célula para moverse de un sitio a otro. 
Los cilios y los flagelos que poseen algunas células se deben a los microtúbulos. 
 
Organelos específicos:

 En las células animales es posible encontrar organelos, llamados centriolos, que no están presentes en las células vegetales, que intervienen en la división celular y en el movimiento de la célula. 

En las células vegetales, por otro lado, hay organelos que no están presentes en la célula animal, tales como:

– La vacuola central, que es grande y puede ocupar casi todo el espacio y empujar el citoplasma contra la membrana celular, pues, almacena una gran cantidad de sustancias, tales como, azúcares, minerales y proteínas, que frecuentemente están disueltas en agua. 
 
– La pared celular, que es tal vez, la característica más distintiva de las células vegetales de plantas y hongos, dado que, le confiere la forma a la célula, cubriéndola, y dándole la textura a cada tejido, siendo el componente que le otorga protección y sostén a la planta. Está compuesta principalmente de celulosa. 
 
– Los peroxisomas, que tienen enzimas y llevan a cabo funciones similares a los lisosomas. 
 
– Los cloroplastos, que son organelos rodeados por dos membranas, que atrapan la energía derivada de la luz solar y la convierten en energía química mediante la fotosíntesis, utilizando dicha energía para sintetizar azúcares a partir del dióxido de carbono.
 
Las plantas, algas y algunos protistas son los únicos organismos que poseen cloroplastos, y al igual que las mitocondrias, estos organelos poseen ADN y se dividen independientemente de la célula. 
 
 
Célula vegetal
 

A modo de resumen, observa la siguiente tabla que señala las principales diferencias entre las células procariontes y eucariontes. 

 

Característica

Célula eucarionte

Célula procarionte

Organización celular

Pluricelular y unicelular.

Unicelular (bacterias).

Pared celular

Sólo las células vegetales presentan pared celular.

Presente en la mayoría.

Material genético

Presenta la información genética del núcleo organizada en cromosomas.

Presenta la información genética dispersa en el citoplasma en forma circular.

Organelos

Poseen organelos membranosos como cloroplastos, mitocondrias, Aparato de Golgi, Retículo endoplasmático.

No presentan.

Envoltura nuclear

Poseen un núcleo bien definido y delimitado por una doble membrana nuclear.

No presentan, ya que no poseen núcleo.

 

 
5- ¿Qué procesos se realizan en la célula?

En la célula se llevan a cabo, tres procesos que están íntimamente relacionados con su funcionamiento y crecimiento; la nutrición celular, la relación celular y la reproducción celular.

La nutrición celular engloba los procesos destinados a proporcionar a la célula energía para poder realizar todas sus funciones y actividades, y materia orgánica para crecer y renovarse.

Es posible distinguir dos tipos de nutrición: la nutrición heterótrofa, que es realizada por los animales; y la nutrición autótrofa, que se produce en células vegetales.

 

a) En la nutrición heterótrofa, la membrana de la célula permite el paso de algunas sustancias que ella necesita, y para ello, puede incorporar partículas de mayor tamaño a través del proceso de fagocitosis, para posteriormente utilizarlas en el metabolismo celular.

 

b) En la nutrición autótrofa, la célula atrapa la energía de la luz del Sol, para luego, incorporar agua, dióxido de carbono y sales minerales, y fabricar sus propios alimentos en el proceso llamado fotosíntesis. Una vez que estas sustancias son fabricadas, se utilizan en el metabolismo celular.

– El metabolismo celular corresponde al conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula con la finalidad de obtener energía y moléculas para crecer e ir renovándose.

– La respiración celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar, en las mitocondrias.

 

6- ¿Qué moléculas se pueden encontrar en las células?

Los elementos químicos que forman parte de los seres vivos se denominan bioelementos.

Los bioelementos se clasifican en primarios, que son aquellos que representan cerca del 99% de la masa de las células, y corresponden al carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, y en menor proporción al azufre y el fósforo; secundarios, que se encuentran en cantidades inferiores a los anteriores, inclusive a veces por debajo del 0,1%; y los oligoelementos, que aparecen en cantidades inferiores al 0,1%, pero que sin embargo, son fundamentales para el funcionamiento de la célula.

Estos bioelementos se combinan para dar lugar a las moléculas presentes en los seres vivos, y se clasifican en biomoléculas inorgánicas y biomoléculas orgánicas.

 

7- Teoría de la endosimbiosis 

A principios de la década de 1970, la científica estadounidense Lynn Margulis estudió células eucariontes y publicó su teoría endosimbiótica, la cuál explica el origen de estas células. 

Las primeras células eucariontes surgieron hace 1.500 millones de años y eran similares a ciertas algas unicelulares. Se postula que las células eucariontes provienen de una gran célula procarionte. 

Esta gran célula procarionte fue capaz de incorporar en su citoplasma otras células aerobias y fotosintetizadoras, las cuales después con el paso del tiempo, dieron origen a los organelos celulares. 

Entonces, algunos de los organelos celulares, como las mitocondrias y los cloroplastos, en el pasado fueron organismos procariontes de vida libre (bacterias) y que, luego de ser ingresados al citoplasma de la gran célula procarionte, no fueron digeridos y se acoplaron, estableciendo una relación dependiente con la célula hospedera
 

 

De esta manera, las mitocondrias debieron ser bacterias aeróbicas que, al ingresar al citoplasma de la célula, mejoraron el metabolismo, ya que se incorporó la capacidad respiratoria. Luego, a partir de cianobacterias se dio origen a los cloroplastos, que generó organismos con dos metabolismos complementarios (fotosíntesis y respiración celular aeróbica). De esta manera, en la célula hospedera se conformó el núcleo celular. 

Las pruebas que apoyan esta teoría son las siguientes: 

– Las mitocondrias y cloroplastos poseen su propio material genético. 

– Los ribosomas de las mitocondrias y de los cloroplastos son más parecidos a los ribosomas de los procariontes, que de las células eucariontes. 
 

 

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Fecha de publicación: 06/03/2024

Última edición: 06/03/2024

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