La célula

La célula: idea central

La célula es la unidad fundamental de los seres vivos. Puede formar organismos unicelulares (como paramecio, amiba, euglena o bacterias) y también organismos pluricelulares, donde existen muchas células organizadas en tejidos.

Cada unidad está limitada por una membrana celular y posee material genético y metabolismo, lo que le permite cumplir funciones metabólicas y de reproducción; por ello es una unidad anatómica, estructural y funcional capaz de realizar funciones vitales y reproducirse.

Teoría celular

Postulados resumidos

• Unidad de estructura: todos los seres vivos están formados por células; pueden ser unicelulares o pluricelulares.
• Unidad fisiológica: las funciones vitales giran en torno a las células o su contacto inmediato; cada célula es un sistema abierto que intercambia materia y energía con el medio.
• Unidad de origen: los seres vivos se originan a través de las células; no surgen espontáneamente, proceden de otras anteriores.
• Herencia: las células contienen material genético que permite la transmisión hereditaria de generación a generación.

Concepto moderno

La teoría celular moderna incorpora que la célula también es unidad de reproducción, herencia y función. Se destaca que todas las células comparten esencialmente la misma composición química en organismos unicelulares y pluricelulares, y que la principal diferencia entre los seres vivos está en el material genético.

Microscopios y estudio celular

Microscopio óptico

• Su invención se remonta a 1590, atribuida a Zacharías y Jans Janssen (microscopio compuesto).
• En el microscopio óptico compuesto, la luz visible atraviesa la muestra y las lentes refractan la luz ampliando la imagen.
• Dos características determinan la observación: aumento (tamaño de imagen vs. tamaño real) y poder de resolución (capacidad de distinguir detalles finos; distancia mínima entre dos puntos vistos separados).
• La resolución depende de la calidad de lentes y de la longitud de onda; a menor longitud de onda, mayor resolución.

Microscopio electrónico

• Construido en 1937 por Max Knoll y Ernst Ruska.
• Usa un haz de electrones y campos magnéticos para enfocar.
• MET: el haz atraviesa una muestra delgada; puede aumentar hasta 300 mil veces y lograr resolución de 0.2 nm; permite ver detalles celulares y virus, pero generalmente se observan células muertas por el corte en capas finas.
• MEB: rebota electrones sobre un espécimen recubierto con metales; produce imágenes tridimensionales de la superficie y permite observar desde insectos completos hasta organelos; se menciona la fotografía de especímenes vivos con este tipo.

Tipos de células

Procariotas vs eucariotas

• Procariotas: no poseen organelos rodeados por membranas; su material genético no está englobado por membrana y se encuentra libre en el citoplasma, concentrado en el nucleoide. Son más pequeñas y sencillas (aprox. 1 a 10 μm) y presentan ribosomas, una cadena de ADN y membrana plasmática; muchas tienen plásmidos y, salvo micoplasmas, pared celular. Algunas presentan cápsula, esporas, flagelos y pili/fimbrias.
• Eucariotas: poseen organelos membranosos; el material genético está dentro del núcleo. El interior se divide en núcleo y citoplasma (citosol + organelos). Contienen una red de sostén llamada citoesqueleto. Incluyen organelos como núcleo, retículo endoplásmico, ribosomas, aparato de Golgi, mitocondrias y vesículas; suelen medir entre 5 y 100 μm.

Origen de células con núcleo: propuestas

• Teoría endosimbiótica (Lynn Margulis, 1967): células pequeñas fagocitadas establecieron una relación mutualista y habrían dado origen a mitocondrias (y cloroplastos desde cianobacterias fagocitadas). Se sustenta, entre otros puntos, en ADN circular propio en mitocondrias y similitudes en enzimas y genes con procariotas.
• Teoría de plegamiento de la membrana: propone invaginación de la membrana plasmática para originar sistema de membranas (aparato de Golgi y retículo endoplásmico), pero no explica el origen de mitocondrias y cloroplastos.

Células vegetales: rasgos distintivos

• Poseen pared celular (celulosa) que rodea la membrana plasmática para proteger y sostener.
• Tienen plastos como el cloroplasto, con clorofila, para atrapar energía solar y sintetizar carbohidratos u otras moléculas orgánicas.
• Presentan grandes vacuolas (vacuola central), mientras en animales son pequeñas o pueden no existir.
• Las células animales poseen un par de centríolos cerca del núcleo; las vegetales carecen de ellos.

Pared celular, cloroplastos y vacuolas

• Pared celular: da rigidez, soporte y resistencia; en plantas se compone principalmente de celulosa, pectina o lignina; en hongos de quitina; en bacterias de péptido glucano.
• Cloroplastos: orgánulos grandes (1 a 10 μm), numerosos en hojas (20 a 100 por célula), parte de plastidios; poseen ADN con ~250 genes. Participan en la conversión de energía luminosa en energía química con clorofila, ATP sintasa y RUBISCO.
• Fotosíntesis: fase luminosa en la membrana del tilacoide (gradiente de protones, síntesis de ATP y producción de NADPH) y fase oscura en el estroma (fijación de CO₂ en azúcares fosfatados de tres carbonos por RUBISCO).
• Vacuola central: puede ocupar gran parte del volumen celular; almacena sustancias de reserva (almidón, proteínas, grasas, pigmentos) y aporta firmeza y turgencia.