La Teoría Celular - LA CELULA (MODULO COMUN)

MODULO 1: LA CELULA (MODULO COMUN)

La Teoría Celular

El descubrimiento y el estudio de la célula solo fue posible gracias a la invención del microscopio óptico. Aunque no existe acuerdo sobre quién fue el inventor del microscopio, las primeras publicaciones biológicas importantes basadas en estudios que utilizaban este instrumento aparecieron a mediados del siglo XVII: En 1660, Malpighi describió el funcionamiento de los capilares sanguíneos y en 1665 Robert Hooke publicó su obra Micrographia. Fue precisamente este último investigador quien acuñó el concepto de célula (del latín cellulae, que significa pequeño compartimiento o celda) para denominar a las múltiples y diminutas cavidades, similares a las celdillas de un panal, que observó, a través del microscopio, en la corteza del alcornoque (árbol del corcho).

Sin embargo, Hooke solo observó células muertas (paredes celulares), por lo que no logró apreciar estructuras en su interior. Posteriormente, otros investigadores comprobaron que las células también estaban presentes en los tejidos vivos y se observaban llenas de líquido.

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Fuente: www.biologia.arizona.edu

Las observaciones, que condujeron a la formulación de la Teoría Celular, se hicieron utilizando microscopios ópticos, muy rudimentarios en un comienzo. Con la invención del microscopio electrónico, a mediados del siglo XX, fue posible conocer los detalles de la ultraestructura celular (estructura de los organelos y de componentes tan pequeños como los ribosomas).

En los años sucesivos, el mejoramiento del microscopio óptico, el desarrollo de técnicas de tinción y las numerosas investigaciones llevadas a cabo en relación con la estructura y el funcionamiento celular, condujeron a la formulación de la Teoría Celular, que es una de las bases sobre las que se sustenta la Biología. Esta teoría fue enunciada en 1838 por dos biólogos alemanes: el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann.

Inicialmente, la Teoría Celular planteaba que la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, es decir, todos los seres vivos están formados por células, las que tienen la misma estructura esencial y representan la parte más pequeña de la materia viva que puede realizar las funciones básicas de la vida, como producir energía y reproducirse.

Posteriormente, la teoría celular fue extendida por Rudolf Virchow, quien, en 1855, postuló que las células se originaban solo a partir de otras células preexistentes. Esta aseveración descartó los postulados de la generación espontánea, una idea que había prevalecido por muchos siglos, desde los tiempos de Aristóteles y que suponía que la materia viva se podía generar a partir de materia inerte.

Años más tarde, en 1880, August Weismann agregó que todas las células existentes actualmente tienen un origen común. Esta idea se fundamenta en la similitud de características estructurales y moleculares que comparten las células de todos los seres vivos, lo que llevó a plantear que es posible rastrear su origen a partir de un ancestro común hasta tiempos remotos. En términos muy concisos, la teoría celular establece, entonces, que la célula es la unidad estructural, funcional y de origen de los seres vivos.

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Fuente: www.biologia.arizona.edu

Estructura Celular

Como vimos anteriormente, todos los seres vivos, desde los más simples hasta los más complejos y desde los más pequeños hasta los más grandes, están formados por células que son similares en estructura y función.

De acuerdo a las características estructurales de las células, se reconocen dos tipos: las células procarióticas, que carecen de núcleo y organelos, y las células eucarióticas, que poseen tanto núcleo como organelos. Las células procarióticas surgieron antes que las eucarióticas, hace unos 3.500 millones de años. Dentro de la gran diversidad de seres vivos que existen en la naturaleza, hay algunos formados por células eucarióticas y otros por células procarióticas; algunos formados por una sola célula (unicelulares) y otros formados por muchas células (multicelulares).

Tabla 1. Características celulares de los organismos 
de los distintos reinos de la naturaleza.

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Las células eucariontes, en general,  son más grandes y más complejas que las bacterias. Algunas llevan una vida independiente como organismos unicelulares, por ejemplo amebas y levaduras, mientras que otras forman agrupaciones pluricelulares.  Los organismos pluricelulares más complejos, como plantas, animales y hongos, están formados por célula eucariontes.

Se denomina eucarionte a todas las células que tienen su material hereditario,  encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que delimita un núcleo celular. La existencia del núcleo conlleva la presencia de una serie de organelos, la mayoría de los cuales son comunes a todos los organismos eucariontes.

El núcleo es generalmente el organelo más destacado de las células eucariontes. Está formado por una doble membrana concéntrica que forma la envoltura nuclear. Contiene el ADN de la célula.

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De los organelos más visibles del citoplasma es la mitocondria. Está presente en prácticamente todas las células eucariontes. Son vermiformes. Están formados por dos membranas. Tienen ADN propio y se dividen por bipartición. Las mitocondrias son generadoras de energía química para la célula, a través de la oxidación de moléculas orgánicas, para producir ATP. Para su funcionamiento las mitocondrias consumen oxígeno y producen dióxido de carbono, proceso que se denomina respiración celular.

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Los cloroplastos son organelos grandes verdes que se encuentran sólo en células vegetales (plantas y algas). Presentan dos membranas y agregan un sistema interno de ellas donde se ubica la clorofila. Este pigmento resulta esencial para el proceso de fotosíntesis. Los cloroplastos son los que permiten que las plantas aprovechen directamente la energía solar. Además, desempeñan una tarea mucho más importante que las mitocondrias, retienen la energía solar en moléculas orgánicas y en este proceso liberan oxígeno al ambiente. Contienen su propio ADN, se reproducen por bipartición al igual que las mitocondrias.

Las membranas internas crean compartimientos intracelulares con diferentes funciones. El citoplasma contiene muchos organelos rodeados por una membrana y que efectúan gran diversidad de funciones.

El retículo endoplasmático constituye un laberinto irregular de espacios interconectados rodeados por una membrana plegada. Es el lugar donde se forman la mayor parte de los componentes de la membrana, así como las sustancias que serán exportadas de la célula.

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El aparato o complejo de Golgi, constituido por pilas de sacos aplanados envueltos por membrana, recibe y a menudo modifica químicamente las moléculas producidas en el retículo endoplasmático y luego las saca de la célula u otras localizaciones.

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Los lisosomas son organelos pequeños de forma irregular en los cuales ocurre la digestión intracelular, con liberación de nutrientes y degradación de moléculas de desecho para su reciclaje o excreción.

Los peroxisomas son vesículas pequeñas cubiertas de membrana que proporcionan el ambiente parea la degradación del peróxido de hidrógeno, una sustancia peligrosamente oxidativa.

Existen, además, una serie de vesículas que participan del intercambio continuo entre organelo y la membrana celular.

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En la organización de la célula se distinguen tres componentes principales: la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma. Las células eucariontes están dotadas en su citoplasma de un citoesqueleto complejo, muy estructurado y dinámico, formado por diversos filamentos proteicos. Además puede haber pared celular, que es lo típico de plantas, hongos y protistas pluricelulares, o algún otro tipo de recubrimiento externo al protoplasma.

El citoplasma se puede dividir entre sectores: los organelos que se han mencionado anteriormente, el citosol y el citoesqueleto.

El citosol es un gel acuoso concentrado de moléculas grandes y pequeñas. En la mayor parte de las células el citosol ocupa el compartimiento más grande. En él ocurren muchas reacciones químicas, como las de la respiración celular. Por la consistencia de gel puede cambiar de estado, entre sol y gel, lo que genera los movimientos de ciclosis o corrientes citoplasmáticas.

El citoesqueleto corresponde a un conjunto de filamentos proteicos que participan de diversas funciones, tales como la determinación de la forma y movimientos celulares, la contracción muscular. En las células animales se diferencia una estructura tubular compuesta a base de microtúbulos, que son los centríolos, un par dispuestos en ángulo recto entre sí.

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