Célula: Estructuras y Funciones

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Célula: Estructuras y Funciones

La biología es el estudio de los organismos vivos. La descripción detallada de su forma y apariencia solo resalta su diversidad. Es la teoría celular la que enfatizó la unidad subyacente a esta diversidad de formas, es decir, la organización celular de todas las formas de vida. Se proporciona una descripción de la estructura y el crecimiento celulares por división en los capítulos que conforman esta unidad. La teoría celular también creó un sentido de misterio en torno a los fenómenos vitales, es decir, los procesos fisiológicos y de comportamiento. Este misterio era el requisito de la integridad de la organización celular para que se demostraran u observaran los fenómenos vitales. Al estudiar y comprender los procesos fisiológicos y de comportamiento, se puede seguir un enfoque fisicoquímico y utilizar sistemas sin células para investigar. Este enfoque nos permite describir los diversos procesos en términos moleculares. El enfoque se establece mediante el análisis de tejidos vivos en busca de elementos y compuestos. Nos dirá qué tipos de compuestos orgánicos están presentes en los organismos vivos. En la siguiente etapa, se puede hacer la pregunta: ¿Qué hacen estos compuestos dentro de una célula? Y de qué manera llevan a cabo procesos fisiológicos importantes como la digestión, la excreción, la memoria, la defensa, el reconocimiento, etc. En otras palabras, respondemos a la pregunta: ¿Cuál es la base molecular de todos los procesos fisiológicos? También puede explicar los procesos anormales que ocurren durante cualquier condición de enfermedad. Este enfoque fisicoquímico para estudiar y comprender los organismos vivos se llama 'Biología Reduccionista'. Se aplican conceptos y técnicas de física y química para comprender la biología. En el Capítulo 9 de esta unidad, se proporciona una breve descripción de las biomoléculas.

G.N. RAMACHANDRAN, una destacada figura en el campo de la estructura de proteínas, fue el fundador de la 'escuela de Madrás' de análisis conformacional de biopolímeros. Su descubrimiento de la estructura triple hélice del colágeno, publicado en Nature en 1954, y su análisis de las conformaciones permitidas de las proteínas a través del uso del 'gráfico Ramachandran', se encuentran entre las contribuciones más destacadas en biología estructural. Nació el 8 de octubre de 1922, en una pequeña ciudad no lejos de Cochin en la costa suroeste de la India. Su padre era profesor de matemáticas en un colegio local y tuvo una considerable influencia en la formación del interés de Ramachandran por las matemáticas. Después de completar sus años escolares, Ramachandran se graduó en 1942 como el estudiante mejor calificado en el curso de Física (Honores) de la Universidad de Madrás. Obtuvo un Ph.D. de la Universidad de Cambridge en 1949. Mientras estuvo en Cambridge, Ramachandran conoció a Linus Pauling y fue profundamente influenciado por sus publicaciones sobre modelos de las estructuras de la α-hélice y la lámina β, lo que dirigió su atención a resolver la estructura del colágeno. Falleció a la edad de 78 años, el 7 de abril de 2001.

Capítulo 8

CÉLULA: LA UNIDAD DE LA VIDA

Cuando miras a tu alrededor, ves tanto cosas vivas como no vivas. Debes haberte preguntado y te habrás preguntado: "¿qué es lo que hace que un organismo esté vivo, o qué es lo que una cosa inanimada no tiene y que un ser vivo sí tiene?" La respuesta a esto es la presencia de la unidad básica de la vida, la célula, en todos los organismos vivos. Todos los organismos están compuestos por células. Algunos están compuestos por una sola célula y se llaman organismos unicelulares, mientras que otros, como nosotros, están compuestos por muchas células y se llaman organismos multicelulares.

 8.1 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA?

 Los organismos unicelulares son capaces de (i) existir de manera independiente y (ii) realizar las funciones esenciales de la vida. Cualquier cosa que sea menos que una estructura completa de una célula no garantiza una vida independiente. Por lo tanto, la célula es la unidad estructural y funcional fundamental de todos los organismos vivos. Anton Von Leeuwenhoek fue el primero en ver y describir una célula en vivo. Robert Brown descubrió más tarde el núcleo. La invención del microscopio y su mejora, que condujo al microscopio electrónico, reveló todos los detalles estructurales de la célula.

8.2 TEORÍA CELULAR

 En 1838, Matthias Schleiden, un botánico alemán, examinó una gran cantidad de plantas y observó que todas las plantas están compuestas por diferentes tipos de células que forman los tejidos de la planta. Alrededor de la misma época, Theodore

Schwann (1839), un zoólogo británico, estudió diferentes tipos de células animales y informó que las células tenían una delgada capa externa que hoy se conoce como la 'membrana plasmática'. También concluyó, basándose en sus estudios sobre tejidos vegetales, que la presencia de la pared celular es una característica única de las células vegetales. Sobre la base de esto, Schwann propuso la hipótesis de que los cuerpos de animales y plantas están compuestos por células y productos de células.

Schleiden y Schwann formularon juntos la teoría celular. Sin embargo, esta teoría no explicaba cómo se formaban nuevas células. Rudolf Virchow (1855) fue el primero en explicar que las células se dividen y que nuevas células se forman a partir de células preexistentes (Omnis cellula-e cellula). Modificó la hipótesis de Schleiden y Schwann para darle a la teoría celular su forma final. La teoría celular tal como se entiende hoy en día es:

(i) todos los organismos vivos están compuestos por células y productos de células. (ii) todas las células provienen de células preexistentes.

8.3 UN RESUMEN DE LA CÉLULA

Anteriormente has observado células en una cáscara de cebolla y/o células de mejilla humana bajo el microscopio. Recordemos su estructura. La célula de cebolla, que es una célula vegetal típica, tiene una pared celular distinta como su límite exterior y justo dentro de ella está la membrana celular. Las células de la mejilla humana tienen una membrana externa como estructura delimitante de la célula. Dentro de cada célula hay una estructura densa delimitada por membranas llamada núcleo. Este núcleo contiene los cromosomas, que a su vez contienen el material genético, el ADN. Las células que tienen núcleos delimitados por membranas se llaman eucariotas, mientras que las células que carecen de un núcleo delimitado por membranas son procariotas. Tanto en las células procariotas como en las eucariotas, una matriz semilíquida llamada citoplasma ocupa el volumen de la célula. El citoplasma es el principal escenario de las actividades celulares en las células vegetales y animales. En él ocurren diversas reacciones químicas para mantener la célula en un estado de vida.

Además del núcleo, las células eucariotas tienen otras estructuras distintas delimitadas por membranas llamadas orgánulos, como el retículo endoplásmico (RE), el complejo de Golgi, lisosomas, mitocondrias, microcuerpos y vacuolas. Las células procariotas carecen de orgánulos delimitados por membranas.

Los ribosomas son orgánulos no delimitados por membranas que se encuentran en todas las células, tanto eucariotas como procariotas. Dentro de la célula, los ribosomas se encuentran no solo en el citoplasma, sino también dentro de dos orgánulos: los cloroplastos (en las plantas) y las mitocondrias, y en el RE rugoso.

Las células animales contienen otro orgánulo no delimitado por membranas llamado centrosoma, que ayuda en la división celular.

Las células difieren mucho en tamaño, forma y actividades (Figura 8.1). Por ejemplo, las micoplasmas, las células más pequeñas, miden solo 0,3 de longitud, mientras que las bacterias podría ser de 3 a 5 ml. La célula única aislada más grande es el óvulo de un avestruz. Entre los organismos multicelulares, los glóbulos rojos humanos tienen un diámetro de aproximadamente 7.0 ml. Las células nerviosas son algunas de las células más largas. Las células también varían mucho en su forma. Pueden ser parecidas a discos, poligonales, columnares, cúbicas, en forma de hilo o incluso irregulares. La forma de la célula puede variar según la función que desempeñen.

8.4 CÉLULAS PROCARIOTAS

Las células procariotas están representadas por las bacterias, las algas verde-azuladas, las micoplasmas y los PPLO (Organismos Pleuropneumoniales Similares a la Pleuroneumonía). Por lo general, son más pequeñas y se multiplican más rápidamente que las células eucariotas (Figura 8.2). Pueden variar mucho en forma y tamaño. Las cuatro formas básicas de las bacterias son bacilo (similar a un bastón), coco (esférica), Vibrio (forma de coma) y espirilo (en espiral).

La organización de la célula procariota es fundamentalmente similar, aunque los procariotas muestran una amplia variedad de formas y funciones.

Todos los procariotas tienen una pared celular que rodea la membrana celular, excepto las micoplasmas. La matriz fluida que llena la célula es el citoplasma. No hay un núcleo bien definido. El material genético es básicamente desnudo, no está envuelto por una membrana nuclear. Además del ADN genómico (el cromosoma único/ADN circular), muchas bacterias tienen pequeños fragmentos circulares de ADN fuera del ADN genómico. Estos fragmentos de ADN más pequeños se llaman plásmidos. El ADN del plásmido confiere ciertas características fenotípicas únicas a estas bacterias. Una de esas características es la resistencia a los antibióticos. En clases posteriores aprenderás que este ADN del plásmido se utiliza para supervisar la transformación bacteriana con ADN extranjero. La membrana nuclear se encuentra en los eucariotas. No se encuentran orgánulos, como los de los eucariotas, en las células procariotas, excepto por los ribosomas. Los procariotas tienen algo único en forma de inclusiones. Una forma especializada y diferenciada de membrana celular llamada mesosoma es característica de los procariotas. Son fundamentalmente pliegues de la membrana celular.

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