ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA
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, 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.
- 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 distintas partes de la célula, cada una con una función.
2. ¿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 célula 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.
3. ¿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.
3.1 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.
3.2- 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.
4. ¿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.
5. ¿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.
FUNCIONES VITALES DE
LA CÉLULA:
Todos
los seres vivos realizan una serie de funciones vitales para mantenerse vivos y
generar individuos como él. La célula es el ser vivo más simple y, por lo
tanto, realiza sus tres funciones vitales:
·
Función
de nutrición.
·
Función
de relación.
·
Función
de reproducción.
a) Función de
nutrición
La función de nutrición comprende todos los
procesos que necesita la célula para tomar la materia y energía que necesita
para vivir, crecer, reponer sus estructuras dañadas, dividirse, y expulsar al
medio externo las sustancias de desecho tóxicas para la célula.
La nutrición puede ser de dos tipos:
Nutrición
autótrofa.
Las células pueden fabricar la materia orgánica que forma su alimento, a partir
de sustancias inorgánicas sencillas (H2O, CO2 y sales minerales) a partir de
una fuente de energía externa (el Sol, por ejemplo). En la fotosíntesis, la
energía procedente del Sol es captada por un pigmento existente en los
cloroplastos llamado clorofila.
Nutrición
heterótrofa.
Las células no puden sintetizar la materia orgánica que constituye su alimento,
y es necesario que la obtengan del medio. Tienen que alimentarse de otros seres
vivos, de sus productos o sus restos.
b) Función de relación
La función de relación permite la interacción
de la célula con su entorno. Puede captar estímulos (luminosos, químicos o
mecánicos) del medio y responder ante ellos, como por ejemplo, desplazándose o
realizando cualquier otro tipo de movimiento.
c)
Función de reproducción
La función de reproducción es la que permite
que las células puedan originar dos o más descendientes semejantes a ellas. Las
células tienen el mismo material genético que la célula de la que proviene.
Aunque los seres vivos pueden tener
reproducción sexual, la reproducción de las células es asexual, es decir, sin
intercambio de material genético entre dos progenitores.
Distinguiremos en el modo de reproducirse de
las células procariotas y eucariotas.
Reproducción
en células procariotas. Se produce una división simple por bipartición. Se
duplica el ADN circular de la bacteria formándose dos copias exactamente
iguales. Se separan estas moléculas de ADN, y la célula procariota se divide en
dos mitades que formarán las dos células hijas, más pequeñas, pero
genéticamente iguales a la célula progenitora.
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