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La células son las unidades anatómicas, fisiológicas y genéticas de cualquier ser vivo. La utilización de los instrumentos ópticos –microscopio- no se descubrió que las partes y órganos  que forman los animales y las plantas estaban constituidos por la asociación, de elementos estructurales más sencillos: las células. Están fueron observadas por primera vez en 1565 por Robert Hooke al examinar una lámina fina de corcho con el microscopio que el mismo había construido, son elementos anatómicos, microscópicos y constituyentes de los animales y vegetales compuesto de protoplasma y líquido intracelular y un núcleo.

Morfología

La forma y el tamaño de las células varían dependiendo de las funciones específicas que desempeñan. De esta forman mientras que ciertos microorganismos unicelulares miden menos de  0,3 micras, los huevos de las aves que constituyen una única célula pueden llegar a medir más de 3cm. No  obstante, la mayoría de las células presentan numerosas formas y características, ya que pueden ser alargadas, aplanadas, cubicas, prismáticas, cilíndricas, etc. A pesar de las diferencias externas, las células poseen idénticas características estructurales; una célula típica consta de tres partes esenciales: membrana, citoplasma y núcleo. La membrana celular aísla  a la célula del medio externo, es una estructura semipermeable, es decir, se trata de una membrana selectiva que permite o no el paso de determinadas sustancias. En el interior de la membrana celular se  encuentra el citoplasma, en cuyo interior se sitúan los orgánulos subcelulares: aparato de Golgi, ribosomas, mitocondrias, retículo endoplásmatico, y el núcleo, parte esencial en la célula donde tiene lugar la función reproductora o de división celular.

Membrana plasmática y pared celular

La membrana plasmática

La membrana citoplasmática, también llamada membrana plasmática o membrana celular, es la estructura que rodea a todas las células y les confiere su individualidad con respecto al medio externo, llamado extracelular. Su función principal es regular el  intercambio de materias y energía entre el interior y el exterior celular. La estructura de la membrana plasmática se repite en las membranas de los orgánulos citoplasmáticos, de aquí que los citólogos hayan propuesto el concepto de membrana unitaria, membrana elemental o membrana universal para referirse a todo tipo de membrana celular. La estructura de la membrana aceptada actualmente es la del modelo del mosaico fluido, propuesto en 1972 por Singer y Nicolson. Según este modelo, la membrana, con un espesor de alrededor de unos 90 angstrom, consta de una bicapa lipídica más o menos fluida en la que están en bebidas varias proteínas globulares. La bicapa lipídica está compuesta por moléculas de fosfolípidos, glucolípidos y colesterol, caracterizadas por ser anfipáticas, es decir, que tienen un extremo hidrófilo (afín al agua)  muy polar y otro hidrófobo, no polar. Las cadenas hidrófobas (cadena de los ácidos grasos de los lípidos), denominadas colas, están dirigidas hacia el interior de la bicapa, mientras que las hidrófilas, las cabezas, se orientan hacia el exterior. Las proteínas inmersas en la bicapa presentan la parte activa de la membrana, realizan el transporte químico y la transmisión de mensajes entre el interior y el exterior celular. Según su localización en la membrana se distinguen dos tipos de proteínas: las integrales, proteínas anfipáticas que penetran profundamente en la capa de lípidos; y las periféricas, proteínas hidrosolubles débilmente unidas a la superficie de la membrana. Entre las proteínas situadas en la cara externa de la membrana plasmática se encuentra las glucoproteínas con función de receptores de membrana ya que se ligan de forma específica a sustratos del exterior celular, transmitiendo así información selecta hacia el interior de la célula. Otras proteínas actúan como transportadoras, favoreciendo el paso de determinados compuestos  a través  de la membrana.

La pared celular

Es una gruesa envoltura o membrana de secreción que recubre la membrana plasmática de las células vegetales y de las bacterias. Compuesta principalmente por moléculas de celulosa, hemicelulosa y pectinas segregadas a partir del citoplasma celular, confieren rigidez y protección a la célula. Otros componentes de la pared celular son la cutina, suberina y lignina. La cutina y la suberina impiden la deshidratación de las células al ser impermeables al agua, mientras que la lignina es una sustancia que endurece las células de la madera. La pared celular puede presentar distintos grados de espesor y a menudo existen dos paredes celulares. El proceso que sigue su formación es el siguiente: la pared primaria se forma  durante el crecimiento de la célula, estirándose y engrosándose a lo largo de su crecimiento gracias a su bajo contenido en celulosa; la pared secundaria empieza a formarse al detenerse el crecimiento de la célula, carece de pectina y su componente mayoritario es la celulosa.

El citoplasma

Es el material celular situado entre la membrana plasmática y el núcleo, en su interior se producen la mayoría de las funciones metabólicas, y en él se encuentran los diferentes orgánulos celulares. El citoplasma está constituido por una sustancia coloidal, el hialoplasma también denominado citosol, formado mayoritariamente por agua – aproximadamente el 90% de su composición-, y diferentes iones y biomoleculas disueltas en ella. Observando el microscopio electrónico, el hialoplasma muestra una estructura fibrilar de micro túbulos y micro filamentos, permanentes o transitorios, formados por una polimerización de ciertas  proteínas. Estas estructuras filamentosas constituyen el cito esqueleto, cuya función es mantener la forma celular y dirigir los movimientos de los orgánulos celulares en el interior de la célula, siendo patente su función en los procesos de mitosis y meiosis.

A continuación, pasaremos a describir los distintos orgánulos celulares.

Retículo endoplásmico

El retículo endoplásmico es un sistema de membranas a modo de canales, limitados por una membrana de tipo de la membrana plasmática. Estos canales, denominados cisternas, se encuentran interconectados entre si formando una especie de laberinto en el interior del citoplasma. Sirven como sistema de transporte y almacén de materiales dentro de la célula. Su forma y extensión varía dependiendo del grado de actividad de la célula. Se distinguen dos tipos de retículo endoplásmico: rugoso o granular (RER), Y liso (REL). El retículo endoplásmico rugoso presenta la superficie externa de las membranas asociada a ribosomas y continuada con la membrana nuclear, mientras que los ribosomas Faltan en el retículo endoplásmico liso. En el primero se almacenan las proteínas sintetizadas por los ribosomas, mientras que en el segundo se sintetizan los lípidos y las hormonas esteroides.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi está formado por un conjunto de membranas que delimitan unas vesículas aplanadas y discoidales denominadas sáculos, apilados en paquetes generales de cuatro a cinco cada uno conectados entre sí, llamados dictiosomas, encargados de concentra las secreciones –glúcidos y, sobre todo, lípidos y proteínas- producidas en el retículo endoplásmatico para empaquetarlas y exportarlas al citoplasma o al exterior celular. De la superficie de los dictiosomas de desprenden continuamente una serie de vesículas cargadas de secreciones. En sus cisternas finalizan, además, los procesos de síntesis de las glucoproteínas de membrana con el proceso de la glicoxilación (unión de glúcidos a proteínas).

Ribosomas

Son orgánulos globulares de pequeño tamaño, apenas visibles al microscópico óptico. Esta formados por ácido ribonucleico (ARN) y proteínas carecen de membrana limitante. Su función es la de sintetizar proteínas. Los ribosomas están constituidos por dos subunidades de diferente masa y tamaño, que se caracterizan por su diferente grado de sedimentación en la ultracentrífuga. En las células procariotas los ribosomas están formados por dos subunidades de 30S y 50S, respectivamente, siendo S el coeficiente de sedimentación; en las células eucariotas las dos subunidades son, respectivamente, de 40S y 60S.

los ribosomas inactivos se encuentran aislados repartidos por el citoplasma celular, cuando están participando en la síntesis de proteínas se encuentran agrupados sobre el ARN mensajero, constituyendo los polisomas o polirribosomas, o asociados con el retículo endoplásmico constituyendo el retículo endoplásmico rugoso.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos generalmente elípticos distribuidos por todo el citoplasma de las células eucariotas, cuyo conjunto se denomina condrioma.

Su número y tamaño dependen de la actividad y tamaño de la célula, siendo más numerosas en las células con mayores requerimientos energéticos,  ya que contienen  las enzimas necesarias para la respiración celular. Las mitocondrias están rodeadas por una doble membrana: la membrana externa e s lisa, mientras que la interna se invagina plegándose en una serie de repliegues o crestas mitocondriales. Entre ambas membranas

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existe un espacio intermembranoso. Al espacio interno  delimitado por la membrana interna se le denomina matriz. La membrana mitocondrial presenta la misma estructura que el resto de las membranas celulares con algunas variaciones, por ejemplo, no presenta colesterol, es rica en proteínas (80% de su contenido) y pobre en lípidos. Entre sus proteínas se encuentran las proteínas de la cadena de transporte de electrones;  partículas F o factores de acoplamiento, proteínas encargadas de la fosforilación oxidativa (formación de ATP a expensas de ADP); y proteínas transportadoras, que permiten el paso de iones y moléculas, a través de la membrana.

La matriz mitocondrial contiene agua, iones Ca+2, fosfato, ATP y ADP, coenzima A, pequeños ribosomas, ARN de los tres tipos, ADN mitocondrial y las enzimas que participan en las reacciones del ciclo de Krebs. El ADN mitocondrial es doble, circular y se duplica de forma autónoma, sin relación con la actividad nuclear de la célula. En las mitocondrias tiene lugar la respiración celular (oxidación de glucosa, liberando energía, almacena en forma de ATP), que ocurre en dos etapas: el ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial, mientras que la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa tienen lugar en las crestas dela membrana interna.

Plastos y cloroplastos

Los plastos, también denominados plastidios, son orgánulos exclusivos de las células vegetales. De forma muy variable su función es la síntesis o almacenamiento de materiales alimenticio. Aparecen rodeados por una doble membrana y presentan en su interior ADN doble circular que les dota de información genética propia. Se distinguen tres tipos de plastos con diferentes funciones: los cromoplastos contienen pigmentos amarillos o anaranjados y sirven únicamente para dar color a frutos y flores; los leucoplastos son incoloros y funcionan como centros de reservas de almidón, aceites y proteínas (abundan en las raíces); y los cloroplastos, de color verde  debido a la presencia de un pigmento, la clorofila, son de gran importancia para el metabolismo delas plantas, ya que es aquí donde se realiza la fotosíntesis. Los cloroplastos son orgánulos con forma de lenteja –vesículas aplanadas-, apareciendo del orden de unos cincuenta por célula. Estas vesículas están limitadas por dos membranas: la externa o lisa y la interna que se pliega y desarrolla invaginaciones formando unas laminillas llamadas lamelas o tilacoides. Los tilacoides forman  a su vez vesículas discoidales que se superponen como pilas de monedas que reciben el nombre de grana (plural de granum). El espacio interno que limita la membrana interna se denomina estroma. En la membrana de los tilacoides se encuentran los pigmentos fotosintéticos, y es le lugar donde ocurre la primera fase o fase luminosa de la fotosíntesis. El estroma es un gel con gran riqueza en proteínas, ribosomas, acúmulos de almidón y grasas y es donde se encuentran las moléculas de ADN y ARN.

Es en el estroma donde tiene lugar la fase oscura de la fotosíntesis.

Citocentro

Este orgánulo, también denominado centrosoma, está situado cerca del núcleo y formado por una porción de citoplasma, llamada centrosfera, en el interior de la cual se halla dos gránulos o centriolos. En cada célula hay un par de centriolos que se disponen por perpendiculares entre sí, en forma de L. los centriolos están constituidos por dos cilindros también perpendiculares entre sí; cada uno de estos cilindros está formado por nueve tripletes de microtúbulos. El centrosoma representa el orgánulo cinético dela célula, ya que los centriolos forman el uso acromático durante la mitosis, el cual dirige los movimientos de los cromosomas hacia los polos de la célula. Además, el patrón estructural de los centriolos es muy similar al que se observa en los orgánulos locomotores, como los silicios y flagelos que presenta muchas células.

Lisosomas

Los lisosomas son pequeñas vesículas globulares dispersas por todo el citoplasma que se forman por diferenciación de vesículas del aparato de Golgi y del retículo endoplásmico. En su interior s en encuentran enzimas digestivas, o hidrolíticas, que acelera la velocidad de las reacciones de hidrolisis (rotura química de una molécula grande en otras más pequeñas por medio del agua) y se desprenden por gemación.

La membrana que limita  a estos orgánulos impide que la célula sea digerida por estas sustancias. Su principal función es la digestión, que puede ser: extra celular, si el contenido del lisosoma se vierte al exterior de la célula durante un proceso de exocitosis; o intracelular, se ocurre en el interior de la célula, endocitosis.

Vacuolas

Son vesículas rodeadas por una membrana muy fina donde se acumulan sustancias de reserva o de desecho. Abundan en las células vegetales en las que alcanzan un gran desarrollo. En las células vegetales jóvenes las vacuolas son muchas y pequeñas; al ir madurando la célula, estas vacuolas se van fusionando hasta formar una única vacuola que ocupa prácticamente todo el citoplasma. Al conjunto de vacuolas se le denomina el vacuoma. En las células de los animales superiores son muy escasas.

El núcleo

Es un orgánulo esférico u ovalado que se sitúa generalmente en posición central en la célula, es un componente esencial de toda célula y contiene el material hereditario. Privada de su núcleo, la célula muere. La mayoría de las células tienen un solo núcleo, aunque en casos excepcionales pueden ser polinucleadas.

El núcleo celular consta de un nucleoplasma rodeado por una envoltura o membrana nuclear. La membrana nuclear es doble con números poros nucleares y se forma a partir del retículo endoplásmatico, con el que se mantiene conectada. El nucleoplasma es una sustancia coloidal viscosa similar al hialoplasma en la que se hallan inmersos los cromosomas o la cromatina – sustancia filamentosa que corresponde al material genético ADN, asociado a proteínas-, dependiendo de si el núcleo se encuentra en fase de división o en fase de reposo, respectivamente, y uno o dos cuerpos esféricos que no están rodeados por ninguna membrana, los nucléolos. Las células de cada especie presentan un número fijos de nucléolos.

En él se sintetiza el ARN de los ribosomas o ARN ribosomal (ARNr) que se une con las proteínas para formar las dos subunidades de los ribosomas. Los nucléolos se desorganizan al iniciarse la división de la célula, para volver a aparecer tras la mitosis como las regiones específicas de los cromosomas que reciben el nombre de organizadores maleolares. Al iniciarse el proceso de división celular la cromática se condensa formando los cromosomas y desaparecen el resto de las estructuras del núcleo.

Célula animal

célula animal

Célula vegetal

célula vegetal

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