La célula: unidad estructural, fisiológica y reproductora de los seres vivos

La célula se define como la unidad estructural, fisiológica y reproductora de los seres vivos y es la unidad mínima de un organismo capaz de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

Si decimos que todo ser vivo está formado por células, queremos decir:

• Que la célula es la unidad anatómica de los seres vivos.
• Que la célula es la unidad fisiológica de los seres vivos.
• Que la célula es la unidad reproductora de los seres vivos.

En el interior de las células se producen numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, reproducirse, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas acciones se llama metabolismo.

La forma y la función celular

Si, como hemos dicho, la forma y función celular están muy relacionadas. ¿Qué función realizarán las siguientes células?

• La neurona, como ves, presenta una forma estrellada, lo que nos permite pensar que debe comunicarse con muchas células mediante sus prolongaciones: su forma ayuda a transmitir el impulso nervioso.
• El glóbulo rojo presenta una forma de disco bicóncavo. Su función es el transporte.
• La tercera imagen corresponde a espermatozoides: Si te fijas en su estructura, presenta una cola, llamada flagelo, que le permite moverse para poder llegar al óvulo y fecundarlo.

Otras células, que aparecen formando tejidos, presentan forma variada según el lugar donde se encuentren. Así por ejemplo encontramos células planas en la piel, con pliegues como las que recubren la pared del intestino o alargadas como las que forman los músculos. Se puede generalizar, por tanto, que la forma de la célula está estrechamente relacionada con la función que realiza.

En relación al tamaño celular

Éste puede ser muy variado. Como has podido comprobar, la gran mayoría de las células son muy pequeñas y, como sabes, para poder verlas necesitamos un microscopio ya que no son observables a simple vista. Una célula promedio mide unas 7μm (7 micrómetros o micras) de diámetro. Te será fácil saber cuanto es esto en metros si conoces las siguientes equivalencias:

• Un micrómetro (μm) son 0,000001 metros.
• Un nanómetro (nm) son 0,000000001 metros.
• Un angstrom (Å) son 0,0000000001 metros.

El tamaño celular es muy variado, por ejemplo una bacteria tiene un tamaño medio de 1 micra, una célula animal entre 7 y 20 μ y una célula vegetal 100 μ. El ovocito humano mide excepcionalmente unos 100 μ, un óvulo de gallina 25 mm y un óvulo de avestruz 100 mm, visibles fácilmente a simple vista.

Células modelo: eucariotas y procariotas

Todas las células pueden clasificarse en función de su estructura celular en dos grandes grupos, uno de ellos lo formarían entre otros, las bacterias, con una organización más sencilla. En el otro grupo, ya con estructuras más complicadas encontraríamos células que forman animales y células que forman vegetales.

VIRUS

Claro, es fácil de entender ya que los clasificaríamos en función de su complejidad, pero en este caso ¿los virus, como los que causan el SIDA o la varicela, en qué grupo se encuentran? Visitar estas páginas: Proyecto Biosfera.

A los virus se les considera situados en el umbral de la vida, ya que no tienen metabolismo propio y para poder vivir necesitan parasitar a las células. Los virus son estructuras sólo visibles a microscopio electrónico, que pueden infectar a células procariotas y eucariotas, están constituidos por una molécula de ácido nucleico (ADN o ARN) que está cubierta de una cápsula proteica que protege este material genético. En algunos virus aparece, también, una envuelta membranosa que procede de la membrana plasmática de la célula a la que parasitan. No tienen organización celular sino que son partículas supramoleculares que para vivir necesitan células ya que carecen de metabolismo propio, son como parásitos intracelulares obligados. Se encuentran formados por un genoma vírico que puede ser ARN, envuelto por una cápsida y que procede de las células hospedadoras.

En base al modelo de organización interno que presenten podemos diferenciar dos tipos:

• La célula procariota, como por ejemplo una bacteria.
• La célula eucariota, como una célula de un vegetal o animal.

Sabemos, que por complejidad, las células eucariotas están más evolucionadas que las procariotas y que las eucariotas podrían haberse formado al evolucionar algunas procariotas semejantes a las bacterias. Existe una teoría llamada teoría endosimbiótica que explica cómo hace unos 2500 millones de años, la atmósfera que existía tenía suficiente oxígeno gracias al proceso de la fotosíntesis que realizaban organismos procariotas, como las cianobacterias. Estas células fueron comidas por células de mayor tamaño, sin que existiera una digestión posterior. Así la pequeña célula que realizaba la fotosíntesis se transformó en un orgánulo llamado cloroplasto. Gracias a esta asociación se pudo conquistar nuevos ambientes. De la misma manera, células que utilizaban el oxígeno fueron ingeridas por células de mayor tamaño, convirtiéndose en los precursores de otros orgánulos llamados mitocondrias.

La célula procariota

Las bacterias son células de organización procariota. Este tipo de organización lo presentan también micoplasmas y cianofíceas. La teoría endosimbiótica nos explica cómo, a partir de células simples se formaron células que presentaban una organización más compleja. Las células precursoras de las eucariotas actuales se llamaron urcariotas (se cree que eran bacterias que aumentaron de tamaño y que perdieron la cápsula que las envolvía). Una vez que conoces esta teoría te será fácil responder estas preguntas.

¿Por qué los orgánulos nombrados, mitocondrias y cloroplastos, tienen información genética propia?

Las mitocondrias y los cloroplastos, según esta teoría, eran células procariotas que fueron comidas, pero no digeridas por células de gran tamaño, por lo que conservan la información genética propia. Los orgánulos de origen endosimbiótico al conservar el genoma propio pueden multiplicarse de manera autónoma.

¿Por qué se eligió este nombre para esta teoría?

La palabra endosimbiótica hace referencia a una asociación estrecha entre especies (simbiosis), en la que unos individuos residen dentro de otros.

La célula procariota se caracteriza porque no presenta núcleo. Dentro de este grupo aparecen los micoplasmas, las bacterias y las cianobacterias. Además, podemos reconocerlas gracias a estas características:

• Son principalmente unicelulares y de tamaño muy pequeño (1-10 μm).
• La estructura que presentan las células procariotas es muy simple y primitiva y las hace muy diferentes a las células eucariotas.

En relación a su tamaño microscópico, sabemos que es muy variado y que depende del tipo de procariota y de las condiciones ambientales. ¡Se calcula que en un centímetro cúbico cabe alrededor de un millón de billones de bacterias de tamaño medio! Como ya hemos visto, su estructura es muy sencilla, podemos diferenciar en ella tres partes: envueltas celulares, el citoplasma y el material genético.

a.- Envueltas celulares

• La membrana plasmática, es una capa continua y a veces presenta pliegues hacia el interior llamados mesosomas, a los que puede unirse el ácido nucleico y donde se encuentran enzimas y pigmentos fotosintéticos, en el caso de bacterias fotosintéticas.
• Pared celular. Por fuera de la membrana plasmática encontramos una capa gruesa y rígida, que da resistencia a la bacteria y se llama pared celular.
• Cápsula. Algunas bacterias por fuera de la pared pueden presentar una cápsula mucosa. Muchas bacterias pueden presentar flagelos rígidos para desplazarse por líquidos. Pueden existir varios o sólo tener uno y ocupar distinta posición en la célula. Pueden poseer también fimbrias o pili, que son filamentos finos de proteínas, numerosos y cortos, que se distribuyen sobre la superficie de la célula y que le sirven como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra.

b.- Citoplasma

Presentan un líquido viscoso llamado citoplasma, flotando en él aparecen unos orgánulos llamados ribosomas, de 70S (formados por ARN y proteínas) y también inclusiones, como vesículas de gas.

c.- Material genético

En el centro del citoplasma, en una región llamada nucleoide, aparece el ADN bacteriano. En algunas bacterias aparecen, dispersos por el citoplasma, unos fragmentos circulares de ADN con información genética llamados plásmidos. Se caracterizan, además, por no presentar nucléolo. La mayoría de los procariotas se reproducen por división celular simple, también llamada fisión binaria, la célula madre se divide en dos células hijas de igual tamaño. Una vez que se produce la replicación del ADN, se forma la pared transversal por crecimiento de la membrana y de la pared celular. También dos bacterias pueden intercambiar material genético mediante procesos parasexuales.

La célula eucariota

Las eucariotas son células que pueden aparecer unidas formando los tejidos, pero también pueden formar organismos unicelulares. Son fáciles de distinguir de las procariotas, ya que su tamaño es mayor, miden entre 10 y 100 μ y tienen formas muy variadas. La palabra eucariota quiere decir verdadero núcleo. Estas células se caracterizan por tener una membrana plasmática, que rodea a un citoplasma en el que se encuentran un sistema endomembranoso, orgánulos productores de energía y estructuras sin membrana. Además, en su interior aparece el núcleo que aisla al material genético (ADN) del resto de la célula.

a.- La membrana plasmática

De todas las células eucariotas es muy similar y tan fina, que sólo es posible verla a microscopio electrónico. Es una estructura dinámica que separa a la célula del medio que la rodea. Algunas células eucariotas animales pueden presentar, por fuera de la membrana plasmática, otra membrana llamada matriz extracelular. Todas las células vegetales, por fuera de la membrana plasmática, presentan una pared gruesa de celulosa.

b.- Citoplasma

En su interior aparece un citoplasma, que contiene el citoesqueleto, que da a las células eucariotas una movilidad intracelular y los orgánulos celulares: retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas y vacuolas que sirven de almacén. En el citoplasma aparecen, también, orgánulos con doble membrana que generan energía: los cloroplastos y las mitocondrias. Las estructuras sin membrana que aparecen en el citoplasma son los ribosomas y los centriolos.

c.- Material genético. El núcleo

Está rodeado por una doble cubierta llamada envoltura nuclear con poros, en cuyo interior se encuentra un líquido llamado nucleoplasma que contiene, disperso en él, material hereditario (ADN) y unas condensaciones llamadas nucléolos. El material genético que aparece en las células eucariotas es ADN lineal y de doble hélice y aparece unido a unas proteínas llamadas histonas. Al condensarse la hebra de ADN se forman los cromosomas. La célula eucariota se divide por mitosis o meiosis, lo que le permite formar células exactamente iguales a la célula madre o células llamadas gametos, que participan en la reproducción sexual.

Diferencias:

Aquí tienes, en resumen, las principales diferencias:

Células procariotas:

• No tienen núcleo.
• Miden menos de 10 micrómetros.
• Poseen pocos orgánulos.
• No tienen citoesqueleto.
• Siempre son unicelulares.
• Pertenecen a los reinos Bacteria y Archaea.
• Son de reproducción asexual.

Células eucariotas:

• Sí tienen núcleo.
• Miden más de 10 micrómetros.
• Sí poseen organelos.
• Sí tienen citoesqueleto.
• Las hay unicelulares y pluricelulares.
• Pertenecen a los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia.
• Las hay de reproducción sexual y asexual.