La moderna teoría celular

La Célula

En 1655, el científico inglés Robert Hooke realizó una observación que cambiaría para siempre la teoría básica biológica y la investigación. Mientras que examinaba una parte seca de un alcornoque con un tosco microscopio de luz, el observó pequeñas cámaras y las llamó células. En una década, los investigadores determinaron que las células no estaban vacías, sino llenas de una substancia acuosa llamada citoplasma.

En el curso de los siguientes 175 años, la investigación desembocó en la teoría celular, primero propuesta por el botánico alemán Matthias Jacob Schleiden y el fisiólogo alemán Theodore Schwann en 1831 y formalizada por el investigador alemán Rudolf Virchow en 1858. En su forma moderna, este teorema tiene cuatro partes básicas:

1. La célula es la unidad básica estructural y funcional; todos los organismos están compuestos de células.

2. Todas las células están producidas por la división de células preexistentes (en otras palabras, a través de la reproducción). Cada célula contiene material genético que se transmite durante este proceso.

3. Todas las funciones químicas y fisiológicas básicas, por ejemplo, la reparación, el crecimiento, el movimiento, la inmunidad, la comunicación, y la digestión, ocurren al interior de la célula.

4. Las actividades de las células dependen en las actividades sub-celulares (estas estructuras sub-celulares incluyen orgánulos, membrana plasmática, y, sipresente, el núcleo).

La teoría celular lleva a dos muy importantes generalidades sobre las células y la vida en general:

A. Las células están vivas. Las células separadas de sus órganos están tan "vivas" como lo está usted, aunque no puedan vivir independientemente. Esto quiere decir que las células pueden tomar energía (que, dependiendo del tipo de célula, puede ser en forma de luz, azúcar, u otros compuestos), y materiales de construcción (proteínas, carbohidrato y grasa) y usar éstos para restablecerse y formar nuevas generaciones de células (reproducción).

B. Las características y necesidades de un organismo son en realidad las características y necesidades de la células que hacen el organismo. Por ejemplo, usted necesita agua porque sus células necesitan agua.

La mayoría de las actividades de la célula (restauración, reproducción, etc.) se llevan a cabo a través de la produccion de proteínas. Las proteínas son moléculas grandes hechas de orgánulos específicos dentro de la célula usando las instrucciones contenidas dentro del material genético de la célula.

La citología es el estudio de las células y los citólogos son científicos que estudian las células. Los citólogos han descubierto que todas las células son similares. Todas están compuestas mayormente de moléculas que contienen carbón, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, y sulfuro. Aunque muchas de las estructuras no vivientes también contienen estos elementos, las células son diferentes en su organización y el mantenimiento de un límite, su habilidad de regular su propia actividad, y su metabolismo controlado.

Figura 1: Membrana de plasma

Todas las células contienen tres características básicas.

1. Una membrana plasmática consiste en un fosfolípido de dos capas, la cual es un membrana adiposa que encierra la célula. Esta membrana contiene varias estructuras que le permiten a la célula desarrollar labores necesarias; por ejemplo, canales que le permiten a las substancias moverse dentro y fuera de la célula, antígenos que le permiten a la célula poder ser reconocida por otras células, y proteínas que le permiten a las células unirse unas a otras.

2. Un citoplasma contiene citosol y orgánulos. Citosol es un fluído que consiste mayormente de agua y nutrientes disueltos, desechos, iones, proteínas, y otras moléculas. Los orgánulos son pequeñas estructuras suspendidas en el citosol. Los orgánulos tienen las mismas funciones básicas de la célula, incluyendo la reproducción, el metabolismo, y la síntesis de las proteínas.

3. Material genético (DNA y RNA), que tiene las instrucciones para la producción de las proteínas.

Aparte de estas tres similitudes, la estructura y la forma de la célula son muy diversas, y por consiguiente dificiles de generalizar. Algunas células son unidades solas e independientes y pasan su existencia entera como células individuales (estos son los organismos de células solas -unicelulares- como las amebas y las bacterias). Otras células son parte de organismos multicelulares, y no pueden sobrevivir solas.

Una diferencia mayor dentro de las células es la presencia o la ausencia de un núcleo, que es una estructura sub-celular que contiene material genético. Las células procarióticas (que incluyen a la bacteria) no tienen un núcleo, mientras que las células (eucarióticas que incluyen a los protozoos y a las células animales y las de las plantas) contienen un núcleo.

Figura 2: Una bacteria (I) y un protozoario (D)

Hay otras diferencias mayores en la estructura y función de la célula entre diferentes tipos de organismo. Por ejemplo:

• Las células de organismos autotróficos (la mayoría de plantas y algunos protozoos) contienen un orgánulo llamado cloroplasto, que contiene clorofilia y que le permite a la célula producir glucosa usando energía proveniente de la luz en el proceso conocido como fotosíntesis.

• Las células de las plantas, protistas y hongos están rodeadas de una célula compuesta mayormente de la celulosa del carbohidrato; la pared de la célula ayuda a estas células a mantener su forma. Las células animales no tienen una pared pero tienen en cambio un citoesqueleto, una red de largas y fibrosas trenzas de proteínas que se atan a la superficie interna de la membrana de plasma y que les ayuda a mantener su forma.

Figura 3: Célula Animal (I) y de planta (D)

Hay todavía mayores diferencias en la células dentro del mismo organismo, que reflejan la diferentes funciones que las células tienen dentro del organismo. Por ejemplo, el cuerpo humano consiste de trillones de células, incluyendo unos 200 tipos de células diferentes que varían en gran manera en tamaño, forma y función. ¡Las células humana más pequeña, la celulas espermatozoides, tienen unos pocos micrómetros de ancho (1/12,000 de una pulgada) mientras que las células más largas, las neuronas que corren desde la punta del dedo gordo del pie hasta la columna vertebral, son de más de un metro de largo en un adulto promedio! Las células humanas también varian significativamente en estructura y función, por ejemplo:

• Sólo las células musculares contienen miofilamentos, estructuras que contienen proteínas que le permiten a las células contraerse (acortarse) y por consiguiente causar movimiento.

• La células especializadas llamadas fotoreceptores dentro del ojo tienen la habilidad de detectar la luz. Estas células contienen químicos especiales llamados pigmentos que pueden absorber la luz y orgánulos especiales que pueden convertir la luz absorbida en corriente eléctrica que es enviada al cerebro y es percibida como visión.

Teoria celular

Teoría celular

Los conceptos de materia viva y célula están estrechamente ligados. La materia viva se distingue de la no viva por su capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, además de contar con las estructuras que hacen posible la ocurrencia de estas dos funciones; si la materia metaboliza y se autoperpetúa por sí misma, se dice que está viva.

La célula es el nivel de organización de la materia más pequeño que tiene la capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos.

En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse; asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen; esto, finalmente es lo que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo.

Quienes postularon la Teoría celular formaron parte de este grupo y entre ellos podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, Mathias Schleiden y Rudolph Virchow. Es importante hacer notar que el estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590; algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550,mientras que otros opinan que lo hizo Zaccharias Jannsen hacia 1590.

A Robert Hooke se le menciona porque fue el primero en utilizar la palabra "célula", cuando en 1665 hacía observaciones microscópicas de un trozo de corcho. Hooke no vio células tal y como las conocemos actualmente, él observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas, ordenadas de manera semejante a las celdas de una colmena; para referirse a cada una de estas celdas, él utiliza la palabra célula.

Imagen observada por Robert Hooke

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