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4 LA CÉLULA
procariotas R. Moneras No núcleo Unicelulares R. Protoctistas Algas (autótrofos) y protozoos (heterótrofos) Uni/pluricelulares eucariotas R. Fungi Setas, mohos, levaduras, líquenes (alga +^ hongo) Uni/pluricelulares R. Plantas Pluricelulares R. Animales Pluricelulares 1 ESTRUCTURA CELULAR Y FUNCIONES En 1838, el botánico alemán Mathias Schleiden y su compatriota, el zoólogo Theodor Schwann, enunciaron la teoría celular. Gracias a los avances y a los desarrollos técnicos y científicos, dicha teoría se ha ido completando y, actualmente, se resume en los siguientes aspectos:
- Todos los seres vivos están formados por una o más células
- La célula es el ser vivo más sencillo y pequeño
- Todas las células proceden de otras células preexistentes
- Cada una de las células que constituyen los organismos pluricelulares realiza su propia actividad, aunque existe una coordinación entre ellas. 1.1 Estructura celular Existen muchos tipos de células, pero todas ellas tienen una estructura básica común, constituida por:
- Un límite que la independiza de su entorno: la membrana
- Un espacio interior donde tienen lugar las reacciones químicas que constituyen la actividad vital: el citoplasma
- Un sistema de control y dirección de todas las funciones: el material genético Membrana: es una fina lámina que separa la célula del medio externo. A través de ella, entran las sustancias necesarias para su nutrición y salen los productos de deshecho. En realidad se trata de una zona de intercambio entre la célula y el medio que la rodea. Material genético: está constituido por las moléculas que contienen la información para dirigir todas las actividades celulares y las características propias de cada
célula. La información genética es imprescindible para el mantenimiento de las células. Citoplasma: es el interior celular, que contiene todas las moléculas biológicas con las cuales se realizan las funciones vitales. 1.2 Las funciones celulares Al ser las unidades básicas de la vida, las células realizan las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Todas las células las llevan a cabo, desde aquella que constituye un organismo unicelular, como la bacteria, a las que forman un ser pluricelular, como el ser humano. 1.2.1 La nutrición Mediante el proceso de nutrición, la célula toma moléculas del medio externo (nutrientes) y las transforma, bien en energía para llevar a cabo sus funciones o en moléculas propias, con el fin de renovar las estructuras celulares. Hay dos tipos de nutrición; la autótrofa, en la que las células producen su propia materia orgánica a partir de la inorgánica, y la heterótrofa, en la que utilizan materia orgánica ya elaborada. El conjunto de estas transformaciones, que se realiza en el citoplasma, se denomina metabolismo y constituye la base de la vida celular. Al final del proceso de nutrición se originan productos de desecho (dióxido de carbono, urea, agua, etc.) que, generalmente, son expulsados fuera de las células. 1.2.2 La relación Esta función permite la comunicación de las células con el medio exterior. Gracias a ello, se adaptan a los cambios ocurridos en su entorno y mantienen la estabilidad. Las células no podrían sobrevivir si esta función no existiera, ya que no serían capaces de accionar los mecanismos necesarios para mantener, con pocas variaciones, su actividad vital. 1.2.3 La reproducción
3. LA CÉLULA PROCARIOTA
La principal característica de las células procariotas es que no poseen estructuras de membrana por lo que carecen de orgánulos membranosos y, por supuesto, de membrana nuclear. Esto hace que el material nuclear se encuentre disperso por el citoplasma. Las células procariotas también se caracterizan por:
- Ser pequeñas, de 3 a 30 micras
- Rodeando su membrana plasmática, poseen una pared celular característica.
- Tienen un único cromosoma circular
- En su citoplasma hay ribosomas aislados
- Unas invaginaciones de su citoplasma realizan las funciones de las mitocondrias
- Presentan organización celular procariota los organismos que pertenecen al reino Moneras: las arqueobacterias, las cianobacterias y las bacterias Las arqueobacterias son las más antiguas. Actualmente viven en condiciones ambientales muy extremas, por lo que se les llama extremófilas. *Termoacidófilas: vive en lugares en los que hace mucho calor. Buscan lugares en los que halla más de 80ºC y PH< *Metanógenas: capaces de vivir en lugares donde no hay oxígeno. Fabrican metano (CH4) *Halófilas: viven en salmuera saturada. Hacen la fotosíntesis (pigmento fotosíntesis) Las cianobacterias son procariotas primitivas capaces de realizar la fotosíntesis. Se trata de los primeros organismos autótrofos del planeta. Su actividad durante millones de años enriqueció la atmósfera en oxígeno, lo que cambió las condiciones de la Tierra. Las bacterias son organismos que habitan en casi todos los medios del planeta. Pueden tener nutrición autótrofa o heterótrofa. Se clasifican según su forma en cocos, bacilos, espirilos y vibrios. Coco Diplococo Estafilococos Vibrios estreptococos Enfermedades bacterianas Neumonía Salmonelosis Meningitis Anginas Tuberculosis Caries Conjuntivitis Otitis Infección de orina
bacilos Espirilos
4. LA CÉLULA EUCARIOTA Las células eucariotas surgieron más tarde que las eucariotas, son más complejas y presentan varias ventajas. - Su citoplasma contiene diversas estructuras que realizan distintas funciones, es decir, existe una división del trabajo celular. Estas estructuras se denominan orgánulos citoplasmáticos y cada uno desarrolla su tarea de una forma óptima. - El material genético está contenido en el núcleo; de esta forma, queda protegido y da mayor estabilidad a la célula - En su interior encontramos el citoesqueleto celular, una compleja red de filamentos de proteínas que se encarga del mantenimiento de la forma celular, de la organización interna y de los movimientos.
Los orgánulos energéticos proporcionan energía a la célula para que esta realice sus funciones vitales: son las mitocondrias y los cloroplastos.
- Mitocondrias: son orgánulos cilíndricos o alargados compuestos por una doble membrana: la externa, lisa, y la interna, con una serie de repliegues denominados crestas mitocondriales. En su interior está la matriz mitocondrial, que contiene principalmente material genético, ribosomas y enzimas. Se consideran las centrales energéticas de las células eucariotas, ya que su función consiste en la obtención de energía mediante la respiración celular. Se encuentran en todas las células eucariotas.
- Cloroplastos: son orgánulos elipsoidales constituidos por una doble membrana con una serie de sáculos membranosos, los tilacoides, en cuya membrana se encuentra la clorofila. Este pigmento les da su característico color verde. En ellos se produce la fotosíntesis, es decir, la síntesis de moléculas orgánicas a partir de otras inorgánicas utilizando la energía química que se obtiene a partir de energía luminosa. Solo están presentes en las células de los organismos fotosintéticos (plantas y algunos protistas) 4.2 Estructuras para el movimiento
Algunas células eucariotas son capaces de moverse; pueden hacerlo de dos formas distintas: a través de cilios o flagelos o mediante cambios en la viscosidad del citoplasma. 4.2.1 Por medio de cilios y flagelos Los cilios y los flagelos son unos orgánulos móviles formados a partir de fibras de proteínas del citoesqueleto, que constituyen apéndices externos. Su movimiento está dirigido y coordinado por una estructura que se conoce con el nombre de centriolo. El centriolo está formado por unos túbulos de proteínas dispuestos de forma semejante a los que forman los cilios y flagelos. También participa en el reparto de los cromosomas durante la división celular. 4.2.2 Por cambios en la viscosidad del citoplasma Los cambios en la viscosidad del citoplasma los provocan las proteínas del citoesqueleto, que se agrupan o se separan. De este modo, se producen unas prolongaciones cambiantes, llamadas pseudópodos, que modifican la forma celular. Los pseudópodos también sirven para rodear y capturar ciertos materiales del medio exterior (microbios, partículas alimenticias…) Este proceso se denomina fagocitosis. 4.3 El núcleo
(gametos) son haploides porque tienen este número de cromosomas. Todas las demás, denominadas somáticas, son diploides, ya que sus cromosomas están en parejas (2n cromosomas), es decir, un número diploide (dos copias de cada cromosoma). En nuestro cuerpo todas las células son diploides menos los gametos. 4.4 La célula animal y la célula vegetal La mayoría de los orgánulos citoplasmáticos son comunes a todas las células eucariotas; sin embargo, algunos son diferentes en las células animales y en las vegetales. Célula animal Célula vegetal pared no sí cloroplastos no sí centriolos sí no Cilios y flagelos Pueden existir no 5 LA DIVISIÓN CELULAR La división celular se produce para obtener nuevos individuos, en el caso de los organismos unicelulares, o reponer tejidos, en los pluricelulares. 5.1La mitosis En todas las células, excepto las sexuales, resulta fundamental que las células hijas obtenidas a partir de una inicial sean iguales a ella y entre sí. Para ello, es imprescindible que la misma información genética se transmita a cada una de forma exacta. Como el material genético se encuentra en el núcleo, el proceso más importante de la reproducción celular es el que afecta a la división de este: la división del núcleo se denomina mitosis. Para poder repartir la misma cantidad de material genético a las células hijas, la célula madre debe disponer de dos copias. Por ello, antes de comenzar la mitosis la información genética se duplica. La mitosis sirve para proporcionar una copia a cada célula hija. Las células obtenidas mediante la mitosis poseen el mismo número de cromosomas que la célula madre. El proceso de la mitosis puede subdividirse en cuatro etapas básicas: profase, metafase, anafase y telofase.
2n Célula madre diploide 2n 2n Dos células hijas diploides Profase: En esta primera etapa ocurren cuatro procesos fundamentales: *Las fibras de la cromatina se espiralizan. Como consecuencia, se forman los cromosomas *El nucléolo desaparece *Entre los dos polos celulares, aparecen unas fibras de proteínas (huso acromático) *Al terminar esta etapa, la membrana nuclear desaparece y los cromosomas quedan libres en el citoplasma Anafase: *Las fibrillas del huso acromático se rompen por la mitad, es decir, a la altura del plano ecuatorial. Esto provoca la rotura del centrómero del cromosoma unido a la fibrilla. Como consecuencia, cada media fibrilla se queda con medio cromosoma unido a ella (es decir, con una cromátida). *Las medias fibrillas del huso se contraen y arrastran hacia los polos a las cromátidas que llevan unidas (que, a partir de este momento, se consideran cromosomas independientes). Metafase: *En ella los cromosomas se unen, por su centrómero, a las fibras del huso acromático *Esta unión se produce en el plano medio de la célula (plano ecuatorial). Se llama la llamada placa ecuatorial. *Las cromátidas hermanas de cada cromosoma están orientadas hacia los polos opuestos de la célula Telofase: *Una vez terminada la emigración de las cromátidas, desaparecen los restos del huso acromático. *Aparece una membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromátidas. Se forman, así, los núcleos hijos. *Las cromátidas se descondensan progresivamente convirtiéndose en cromatina. *Aparece el nucléolo.
La mitosis y la meiosis son dos delicados mecanismos cuyo fin es lograr que la reproducción celular no tenga fallos y las células obtenidas conserven la información genética que deben poseer
- La mitosis es un proceso cuya finalidad es conservar exactamente la información genética de la célula madre. Está ligado a la reproducción asexual. Tiene lugar cuando es preciso reponer tejidos, si estos se han deteriorado, o formar otros nuevos, cuando hay crecimiento, así como originar células idénticas a las ya existentes. Es un proceso conservador. Cualquier cambio en la información genética tendría graves consecuencias. Un ejemplo de problemas que tienen lugar durante la mitosis es el cáncer, una enfermedad en la que las células de los tejidos afectados crecen de forma desordenada y perjudicial.
- La meiosis, por el contrario, está ligada a la reproducción sexual. Su finalidad es obtener células hijas con modificaciones respecto a la información genética de los progenitores, que se combina y enriquece.
