La Celula

movimiento de las moleculas a travez de las membranas celulares

Estructura general de la célula

Flujo masivo y difusión

Flujo masivo/Difusión

Permeabilidad de la membrana

Difusión a través de las membranas celulares / Estructura molecular y permeabilidad

Sistemas de transporte intervenidos

Propiedades que distinguen el transporte intervenido, de la difusión / Especificidad / Saturación / Competencia La hipótesis de los transportadores / Difusión facilitada / Transporte activo / Pinocitosis y fagocitosis

Osmosis

Estructura de la membrana

Uniones de la membrana

Con el desarrollo del microscopio en el siglo XVII, se reveló por primera vez la existencia de organismos vivos tan pequeños que no podían percibirse a simple vista. Robert Hooke, (1635-1703) introdujo el microscopio en Inglaterra, y el 13 de abril de 1663 demostró ante la Sociedad Real de Londres los alcances notables de dicho instrumento. Entre sus demostraciones, colocó en el microscopio una lámina de corcho (tejido vegetal), y describió sus observaciones de la manera siguiente: "El microscopio nos informa que la sustancia del corcho se encuentra llena de aire, y que el aire está perfectamente encerrado en cajitas o células diferentes unas de otras". A partir de esta descripción de Hooke, se introdujo el término célula en la literatura biológica. Hooke calculó que debían existir más de mil millones de tales cajitas por pulgada cúbica de tejido de corcho, pero no llegó a darse cuenta de que tales recintos llenos de aire habían estado alguna vez ocupados por una célula viva. Todo lo que quedaba era la rígida pared celular exterior de la celulosa que había rodeado la célula viva de una planta.

El examen cuidadoso de muchos órganos y tejidos dife­rentes ha revelado que todos los seres vivos,están compuestos de compartimientos microscópicos o células. Los organismos unicelulares cumplen todas sus funciones vitales dentro de los confines de una sola célula. En el hombre, el funcionamiento total del cuerpo comprende las interacciones de una cantidad de células que se estima en 40 billones, cada una de las cuales posee vida propia. El común denominador de todos los sistemas vivos, la unidad funcional de la vida, es la célula.

Estructura general de la célula

En un principio, los biólogos dieron el nombre de protoplasma al material que se encuentra dentro de una célula, y estudiaron sus propiedades como si fuera una sustancia que poseyera propiedades específicas propias, y‑‑‑dentro de la cual residiera aquella calidad inigualable de la vida. Se consideró que el protoplasma era un mezcla coloidal granular, de as­pecto de gel, formada por compuestos químicos que realizaban todas las transformaciones asociadas con los procesos vitales. Con el desarrollo de las técnicas que permiten examinar porciones cada vez más pequeñas de la célula, desapareció lentamente el concepto según el cual la célula era como una matriz protoplásmica semihomogénea, de aspecto como de caldo espeso contenido dentro de una bolsa; dicho cambio de concepto se produjo al evidenciarse la diversidad de estructuras y funciones dentro de una sola célula. El interior de la célula, lejos de ser un medio semiuniforme, está dividido estructuralmente en cierto número de conpartimientos conocidos como organelos celulares, los cuales tienen composiciones químicas diferentes y realizan funciones específicas. Las interacciones combinadas de estos organelos dentro de la célula contribuyen a la condición total que denominamos vida



Si se examina una célula viva mediante el microscopio, pueden apreciarse numerosos gránulos y partículas que flo­tan en su interior, algunas de las cuales parecen ser estructuras filamentosas alargadas (Figura 2-1). La mayor estructura visible es el núcleo, el cual ocupa una posición central. La mayoría de los organelos granulares de la célula se encuentran fuera del núcleo, en el área denominada citoplasma. Cuando, durante varios minutos, se observa de cerca una Célula viva, puede notarse que los organelos que hay dentro del citoplasma se mueven lentamente, lo cual indica que el medio intracelular es líquido. Dicho medio está compuesto principalmente de agua, la cual constituye aproximadamente el 80 por ciento del peso de la célula. Además del agua intracelular, todas las células están rodeadas de un medio acuoso extracelular. Esta abundancia de agua que es altamente transparente a la luz, hace que la célula sea casi invisible cuando se la observa mediante un microscopio de luz ordinario, y han de utilizarse por lo tanto muchos dispositivos para hacer más visible la estructura celular. La fotografía de la Figura 2-1 se tomó como un microscopio especial de contraste de fase, el cual se vale de las diferencias de velocidad de la luz cuando ésta pasa a través de materiales de composición o espesor ligeramente diferentes, para producir una imagen de la célula. Los colorantes que se aplican comúnmente a la célula se combinan con las moléculas que componen los elementos estructurales de la célula, dándoles color y hacién­dolos visibles al microscopio de luz ordinario.

Aún valiéndose de microscopios especiales y técnicas refinadas de coloración, con elmicroscopio de luz sólo puede verse una parte de la estructura celular. Se requiere una amplificación considerable para que el ojo tenga acceso a estas estructuras. El objeto más pequeño que el ojo, por sí mismo, puede apreciar (resolución óptica) es aproximadamente de 0,1 mm (0,0039 pulgadas) de diámetro. El microscopio de luz puede amplificar un objeto aproximadamente 2.000 veces, de tal manera que una célula de 10 ¼m de diámetro, aparece con un diámetro aproximado de 0,8 de pulgada. Pero aún con esta amplificación, muchas estructuras celulares son demasiado pequeñas para que se las pueda ver. La membrana celular y las membranas que rodean muchós de los organelos tienen un espesor de 75 Å . Después de aumentarlas 2.000 veces, las membranas celulares aparecen solamente con un espesor de 0,0006 de pulgada, y son todavia

invisibles al microscopio de luz. La gran diversidad de estructuras existentes dentro de la célula sólo se descubrió con el desarrollo del microscopio electrónico a finales de la década del 40.

Así como un microscopio de luz puede enfocar un rayo de luz, así también puede un microscopio electrónico enfocar un rayo de electrones para formar una imagen de un espécimen. La capacidad de amplificación del microscopio de luz está limitada por la longitud de onda de la luz. La longitud de onda de un electrón de alta velocidad es aproximadamente de 0,05 A, unas 100.000 veces menor que la longitud de onda de la luz verde. La menor longitud de onda de los electrones au­menta la capacidad de amplificación del microscopio electrónico aproximadamente 200 veces más que la del microscopio de luz, alcanzando así una amplificación total de 400.000. En la actualidad, los microscopios electrónicos pueden resolver estructuras hasta de 5 a 10Å. Algunas moléculas grandes, tales como el DNA y las proteínas, pueden verse realmente con un microscopio electrónico.

Para interpretar correctamente la imagen de las estructuras celulares obtenida con un microscopio electrónico, debernos conocer algo del mecanismo de dicho instrumento. Dentro del microscopio electrónico, se aceleran los electrones a altas velocidades mediante campos eléctricos de alto voltaje, y se los enfoca sobre el espécimen mediante lentes magnéticas. Si un electrón no choca con ninguno de los átomos del espécimen, pasa a través de éste y se lo puede enfocar sobre una placa fotográfica, donde reacciona con los átomos de plata de la placa, originándose así una mancha blanca en,la fotografía final. Si, por el contrario, el electrón‑ choca con una estructura del espécimen y es capturado o desviado hacia un lado, no reacciona con la placa fotográfica, y el resultado es el de una mancha negra o sombra que aparece en tal área.

En vista de que los electrones se dispersan muy fácilmente con los átomos del aire, debe desalojarse éste del interior del microscopio, creando así el vacío alrededor del espécimen. Dado que las células vivas no pueden sobrevivir en el vacío, no se las puede examinar mediante el microsco­pio electrónico. Las células son tan grandes, en comparación con los electrones, que solamente unos pocos de éstos logran pasar a través de toda una célula. Esta, por consiguiente, debe tajarse en múltiples secciones finas, algunas de sólo 200 Åde espesor. Son dichas láminas las que se examinan, y no toda la célula. A fin de conservarla estructura de la célula durante el proceso de división, se la encierra en material plástico y se la trata con un metal pesado, el cual aumenta el contraste de la imagen al bloquear de manera más efectiva los electrones, produciendo así un efecto muy similar al de los colorantes ordinarios que aumentan el contraste. El espécimen colocado en el microscopio electrónico está pues lejos de ser una célula viva. Quizá sorprenda que la imagen de una célula obtenida en tal forma conserve siquiera alguna similitud con las células vivas del mundo real. Se sospecha, en efecto, que casi cualquier estructura vista a través del microscopio electrónico resulta artificial por razón del método empleado en la preparación de las células para su examen. Aunque al examinar las estructuras biológicas mediante el microscopio electrónico debe tenerse siempre en cuenta tal posibilidad, los métodos independientes utilizados para estudiar las estructuras celulares han confirmado la presencia de la mayoría de las estructuras observadas

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