La célula

Composición

Membrana Celular o Membrana Plasmática:

Todas las células, tanto las procariotas como las eucariotas están rodeadas por una membrana que aísla al citosol del resto del medio. Es esencial para la vida celular, ya que además permite que la célula exista como una entidad diferente de su entorno. Esta membrana regula el tránsito de sustancias hacia fuera y dentro de la célula. En las eucariotas, además, define los compartimentos y organelas, lo que permite mantener las diferencias entre su contenido y el citosol.

La membrana celular, como todas las membranas biológicas, consiste en una delgada capa de fosfolípidos y proteínas. Las membranas están generalmente rodeadas por un medio acuoso, lo que hace que las moléculas de fosfolípidos se dispongan formando una bicapa. Los fosfolípidos se ubican en la bicapa con sus colas hidrofóbicas apuntando hacia el exterior. En esta red de fosfolípidos se encuentran inmersas moléculas de colesterol y de proteína. Las moléculas de colesterol se encuentran insertas entre las colas hidrofóbicas y algunas proteínas quedan embutidas en la bicapa, denominándose, en esos casos, proteínas integrales de membrana.

La presencia de colesterol es importante en la fluidez de la membrana, aumentan la rigidez de las mismas y agrega orden a la bicapa porque deja una zona más rígida, debida a la presencia de sus anillos, y una zona más flexible, correspondiente a su cadena lateral que interactúa con las cadenas de carbono de los fosfolípidos. También previene el congelamiento de la célula.

Las superficies interior y exterior de la membrana celular difieren considerablemente en su composición química. Las dos capas generalmente tienen concentraciones diferentes de distintos tipos de moléculas lipídicas. En muchas clases de células, la capa externa es particularmente rica en moléculas de glucolípidos. También difiere la composición de las dos capas de proteínas. El lado que da al citoplasma, hay moléculas de proteínas adicionales, conocidas como proteínas periféricas de membrana.

Este modelo de membrana se lo conoce como Modelo de Mosaico Fluido, ya que las moléculas de lípidos y proteínas pueden, en general, desplazarse lateralmente por la bicapa.

La pared celular:

La pared celular solo se encuentra presente en las células vegetales. La pared se encuentra por fuera de la membrana plasmática y es construida por la célula. Cuando una célula vegetal se divide, se forma una capa delgada de material aglutinante entre las dos células nuevas; ésta construirá la laminilla media. La laminilla media mantiene juntas a células contiguas. Luego, cada célula vegetal construye su pared celular primaria a cada lado de la laminilla media, la cual puede expandirse. A medida que la célula madura, puede construirse una pared secundaria. Esta pared no es capaz de expandirse de la misma manera que la pared primaria. En estas células, el material que en un principio estaba vivo, a menudo muere, dejando solamente la pared externa como una obra de arquitectura de la célula.

Las paredes celulares que contienen celulosa también se encuentran en muchas algas. Los hongos y los procariotas también tienen paredes celulares, pero usualmente no contienen celulosa. Las paredes celulares procarióticas contienen polisacáridos y polímeros complejos conocidos, formados a partir de aminoácidos y azúcares.

El Núcleo:

Es un cuerpo grande, frecuentemente esférico y, por lo común, es la estructura más voluminosa dentro de las células eucarióticas. Está rodeado por la envoltura nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una bicapa lipídica. Estas membranas están separadas por un intersticio (espacio perinuclear), pero a intervalos frecuentes, las membranas se fusionan creando pequeños poros nucleares, por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma. Los poros nucleares forman canales estrechos que atraviesan las bicapas lipídicas fusionadas.

Las células eucarióticas, el material genético -DNA- es lineal y está fuertemente unido a proteínas especiales llamadas histonas y a otras no histonas. Cada molécula de DNA con sus proteínas históricas y no históricas constituyen un cromosoma. Los cromosomas se encuentran en el núcleo. Cuando una célula no se está dividiendo, los cromosomas se ven como una maraña de hilos delgados llamada cromatina. Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles como entidades independientes. El cuerpo más conspicuo dentro del núcleo es el nucleolo. Hay típicamente dos nucleolos por núcleo, aunque frecuentemente sólo uno es visible en una microfotografía. El nucleolo es el sitio en el que se construyen las subunidades que constituyen los ribosomas. El nucleolo aparece como un conjunto de delicados gránulos y fibras diminutas. Estos gránulos y fibras están constituidos por filamentos de cromatina, ARN ribosómico que está siendo sintetizado y partículas de ribosomas inmaduros. Los nucleolos pueden variar en tamaño en relación con la actividad sintética de la célula, y pueden llegar a representar un 25% del volumen total nuclear.

Las funciones:

Existen dos funciones fundamentales del núcleo en la célula:

• Lleva la información hereditaria que determina si un tipo particular de célula se desarrollará en, o será parte de, un paramecio, un roble o un ser humano, y no simplemente cualquier paramecio o roble o ser humano, sino en aquel que se asemeje al padre o a padres de ese organismo único en particular.

• El núcleo ejerce una influencia continua sobre las actividades de la célula, asegurando que las moléculas complejas que ella requiere se sinteticen en la cantidad y el tipo necesarios.

El Citoplasma:

Principalmente es contenedor de muchas organelas que desempeñan funciones vitales para la célula. Como las que vienen a continuación.

Ribosomas: son las organelas más numerosas. No están rodeados por una membrana pero sí están constituidos por dos subunidades, cada una de las cuales formada por un complejo de ARN ribosómico y proteínas. Tanto en células procarióticas como en las eucarióticas, los ribosomas tienen una estructura similar, pero los ribosomas de las células eucarióticas son un poco más grandes. Los ribosomas son los sitios donde ocurre el acoplamiento de aminoácidos en una secuencia específica para formar la proteína. Cuanto más proteína esté fabricando una célula, más ribosomas tendrá. Los ribosomas se distribuyen en la célula eucariótica respecto al lugar donde se utilizan las proteínas recién sintetizadas. EN las células que están elaborando nuevo material de membrana o proteínas que deben ser exportadas, se encuentra una gran cantidad de ribosomas unidos a un sistema complejo de membranas internas, el retículo endoplasmático.

Sistemas de endomembranas: existen organelas dentro de las células que se encuentran rodeadas por membranas. Cada una lleva a cabo una función diferente, defiriendo también en el contenido de las mismas. Si bien los distintos compartimientos están físicamente separados, veremos que están interconectados funcionalmente. Las organelas que constituyen el sistema de endomembranas son:

• Vacuolas y vesículas

• Complejo de Golgi

• Retículo endoplasmático

• Lisosomas

Vacuolas y vesículas: estas organelas son sacos rodeados de membranas cuyas principales funciones son el almacenamiento temporario y el transporte de materiales, tanto dentro de la célula como hacia el interior y el exterior. Se distinguen por su función, tamaño y composición. La mayoría de los hongos y plantas poseen un tipo de vesícula llamado vacuola, cuya membrana se conoce en las células vegetales como tonoplasto. Las vacuolas son las encargadas de mantener la turgencia celular, y por otra parte, pueden almacenar temporariamente nutrientes o productos de deshecho y funcionar como un compartimiento de degradación de sustancias. En una misma célula pueden coexistir distintas vacuolas con diferentes funciones.

Retículo endoplasmático: constituye la mayor parte del sistema de endomembranas. Es una red de sacos aplanados, tubos y canales conectados entres sí, que caracteriza a las células eucarióticas. La cantidad de retículo endoplasmático de una célula no es fija, sino que aumenta o diminuye de acuerdo con la actividad celular.

Hay dos categorías generales de retículo endoplasmático:

• Rugoso (con ribosomas adheridos)

• Liso (sin ribosomas adheridos)

y son continuos unos con el otro. El rugoso está presente en todas las células eucarióticas y predomina en aquellas que fabrican grandes cantidades de proteínas para exportar. Es continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear, que también tiene ribosomas adheridos. El retículo endoplasmático rugoso a menudo contiene sacos aplanados llamados cisternas.

Complejos de Golgi:

Cada complejo de Golgi está formado por sacos aplanados, limitados por membranas, apilados en forma laxa unos sobre otros y rodeados por túbulos y vesículas. Recibe vesículas del retículo endoplasmático, modifica sus membranas y sus contenidos e incorpora los productos terminados en vesículas de transporte que los llevan a otras partes del sistema de endomembranas, a la superficie celular y al exterior de la célula. Sirven como centros de compactación y distribución. Se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Un proceso importante es la construcción de material que conformará las membranas de las células y del propio sistema de endomembranas. Dentro de las cisternas del complejo de Golgi ocurre la asociación final de carbohidratos con proteínas (para formar glucoproteínas) y con lípidos (para formar glucolípidos.) Compactan y procesan materiales que son liberados fuera de la célula.

Lisosomas:

Es un tipo de vesícula relativamente grande, formada en el complejo de Golgi. Son fundamentalmente bolsas membranosas que contienen enzimas hidrolíticas a las que aíslan del resto de la célula. Estas enzimas degradan proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos. Su pH interno es ácido, lo que facilita la acción de las enzimas hidrolíticas en la degradación de compuestos.

Peroxisomas:

Es una vesícula relativamente grande en las células eucarióticas, contiene enzimas oxidativas. Estas organelas forman peróxido de hidrógeno, que es escindido por otra enzima inmediatamente a agua. También intervienen en la degradación de ácidos grasos.

Mitocondrias:

Las mitocondrias se encuentran entre las organelas más grandes de la célula. Allí se degradan moléculas orgánicas liberando la energía química contenida en sus enlaces mediante un proceso que consume oxígeno: la respiración celular. En este proceso la energía se almacena en moléculas de ATP que luego será utilizada en otros procesos celulares. Cuanto mayor sea el requerimiento de energía de una célula eucariótica, mayor cantidad de mitocondrias poseerá.

Pueden adoptar formas diferentes, desde casi esféricas, como una papa, hasta de cilindros muy alargados. Están siempre rodeadas de dos membranas, la más interna de las cuales se pliega hacia adentro. Estos pliegues, conocidos como crestas, son superficies de trabajo para las reacciones mitocondriales. Se reproducen por fisión binaria, como las bacterias (procarióticas), y tienen un pequeño cromosoma que codifica para algunas de sus proteínas y además posee ribosomas similares a los de los procariotas.

Plástidos:

Los plástidos son organelas delimitadas por membrana que se encuentra solamente en las células de plantas y de algas. Están rodeados por membranas concéntricas, al igual que las mitocondrias, y tienen un sistema de membranas internas que pueden estar intrincadamente plegadas. Son de tres tipos: leucoplastos, cromoplastos y cloroplastos. Al igual que las mitocondrias, los plástidos contienen múltiples copias de un pequeño cromosoma, así como ribosomas propios.

El citoesqueleto:

Son intrincadas estructuras que rellenan la célula, interconectados entre sí. Estas estructuras forman un esqueleto celular que mantiene la organización de la célula, le permite moverse, posiciona sus organelas y dirige el tránsito intracelular. Se conforma por tres tipos diferentes de filamentos: los microtúbulos, los filamentos de actina (microfilamentos) y los filamentos intermedios. El citoesqueleto es, entonces, un entramado denso de haces de fibras proteicas que se extiende a través del citoplasma. Aunque la red resultante da a la célula una estructura tridimensional altamente ordenada, no es rígida ni permanente. El citoesqueleto es una estructura dinámica, que cambia y se desplaza de acuerdo con las actividades de la célula.

Cilios y flagelos:

Son estructuras largas y delgadas, que se extienden desde la superficie de muchos tipos de células eucarióticas. Son básicamente iguales: cuando son más cortos y aparecen en cantidades grandes, se conocen como cilios. Cuando son más largos y más escasos se los llama flagelos. Las células procarióticas también tienen flagelos, pero su composición química es muy diferente. Sus funciones, generalmente, son motrices. Los espermatozoides eucarióticos poseen un cilio que les permite atravesar medios acuosos. Los óvulos humanos son impulsados hacia abajo por los oviductos a causa del batir de los cilios que tapizan las superficies internas de estos tubos. Generalmente los cilios y flagelos eucarióticos están compuestos por nueve pares de microtúbulos fusionados que forman un anillo que rodea a otros dos microtúbulos solitarios situados en el centro, unidos por proteínas como la dineína.

Cuerpos basales y centríolos:

En la base de cada cilio hay una estructura que se conoce como cuerpo basal, que tiene el mismo diámetro que un cilio. En ellos se originan los cilios y flagelos. Los centríolos tienen una estructura idéntica a los cuerpos basales, pero con una distribución en la célula diferente; se hallan en pares, con sus ejes longitudinales formando ángulo recto, en la región del citoplasma próxima a la envoltura nuclear, el centrosoma, desde donde irradian los microtúbulos del citoesqueleto.