La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Métodos de Estudio de la Célula

Los métodos de estudio de la célula se pueden agrupar en dos grupos:

1. Técnicas Bioquímicas

Permiten aislar orgánulos, determinar su tamaño, aislar moléculas componentes, identificarlas, etc.

2. Técnicas Microscópicas

Permiten visualizar las células y sus componentes:

2.1. Microscopio Óptico

Las células se cortan en delgadas capas, se tiñen con colorantes y se observan dejando que la luz las atraviese, por un sistema de dos lentes. Las células procariotas se ven muy pequeñas y en las eucariotas podemos ver el núcleo y los orgánulos más grandes.

2.2. Microscopio Electrónico de Contraste

Las células se cortan en delgadas láminas, se tiñen con metales pesados y se bombardean con un haz de electrones que son dispersados por condensadores. Se ven mucho más aumentadas que con el óptico y con mucho más detalle.

2.3. Microscopio Electrónico de Barrido

Se tiñe con metales pesados la superficie celular, los electrones son reflejados en esa capa superficial y se consigue una imagen casi tridimensional de la superficie observada.

La Teoría Celular

1. La célula es la unidad de estructura y función de todos los seres vivos: todos los seres vivos están formados por células y por productos celulares. Algunos están formados solo por una célula (unicelulares), y otros por muchas (pluricelulares). Todas las células poseen la maquinaria enzimática necesaria para mantenerse vivas y reproducirse, realizando las tres funciones vitales: nutrición (intercambio de materia y energía con el medio), relación (capacidad de notar cambios en el medio y reaccionar frente a ellos) y reproducción (capacidad de originar otras células).
2. Toda célula procede de la división o reproducción de una célula anterior. Esto elimina la generación espontánea de las células a partir de materiales no celulares.

La Célula Procariota

Estructura, Orgánulos y Funciones

Este es el tipo celular más antiguo. Los seres vivos que la presentan se agrupan en el reino Monera y colonizan todos los hábitats del planeta. Son todos organismos unicelulares. Es más pequeña y más simple que la célula eucariota, carece de núcleo celular diferenciado y de muchos orgánulos citoplasmáticos.

Tamaño y Forma

Es mucho más pequeña que la célula eucariota. El tamaño es muy variable, pero un bacilo medio por ejemplo mide 1,5 µm x 0,5 µm. Según su forma puede agruparse en cuatro tipos: cocos, bacilos, vibrios y espirilos.

Cápsula

Capa de consistencia gelatinosa de 30 a 40 nm de espesor que aparece en algunas bacterias patógenas. Está compuesta de glucoproteínas muy hidrófilas. Se dispone en forma de estuche por fuera de la pared celular y su función es defensiva y protectora: de algunos virus bacteriófagos, para evitar la deshidratación y para defenderlas de la acción de los anticuerpos.

Pared Celular

Envoltura presente por fuera de la membrana en todas las células procariotas. Es rígida y tiene un espesor entre 5 y 10 nm. Está compuesta de peptidoglicano (mureína), que son moléculas lineales de polisacárido formado por una alternancia de N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico unidos mediante enlaces β-1,4 glucosídicos y enlazadas transversalmente por pequeños péptidos. En su estructura existen dos tipos:

1. Gram+: Monoestratificada por una gruesa capa de peptidoglicano.
2. Gram-: Biestratificada: Delgada capa de peptidoglicano y por fuera de ella una envoltura con estructura de membrana llamada membrana externa. Esta membrana está atravesada por proteínas llamadas porinas que le dan gran permeabilidad.

Tiene como función mantener la forma de la célula, impedir que estallen en medios hipotónicos y regula el paso de algunos iones.

Membrana Plasmática

Delgada película fluida que limita el contenido celular. Tiene un espesor de 60 Å. Su composición química es de lípidos y proteínas. Los lípidos anfipáticos forman una bicapa con sus regiones apolares en el interior y las polares en el exterior. En esta bicapa se sitúan las proteínas de la membrana. En las células procariotas la membrana plasmática es la única membrana celular y presenta algunas diferenciaciones regionales:

1. Repliegues hacia el interior celular llamados mesosomas que participan en la duplicación del ADN previa a la división celular y en el reparto de los dos cromosomas.
2. Repliegues hacia el interior en las bacterias aerobias: en ellos se presentan las proteínas de la cadena respiratoria, lo que significa que ahí ocurre la fase final de la respiración celular.
3. En las bacterias fotosintéticas: presentan invaginaciones de la membrana plasmática hacia el interior de la célula que presentan superficies membranosas en las que se sitúan los pigmentos fotosintéticos.

Tiene como función regular la entrada y salida de las moléculas a la célula: las sustancias liposolubles atraviesan la membrana por difusión y las hidrosolubles lo hacen a través de proteínas transportadoras específicas. Los mesosomas participan en la división celular. En las bacterias aerobias ocurre la respiración celular en la membrana plasmática. Las membranas fotosintéticas de las bacterias fotosintéticas contienen los pigmentos fotosintéticos y el resto de las moléculas de la fase luminosa de la fotosíntesis.

Citoplasma

Contenido celular dentro de la membrana plasmática. Es la suma del citosol, inclusiones, ribosomas y cromosoma principal y plásmidos.

Citosol

Disolución coloidal en la que están incluidas las estructuras citadas. El disolvente es el agua y los solutos son moléculas muy variadas: pequeñas moléculas como los iones, medianas como la glucosa y aminoácidos, y grandes como las proteínas. Todo el metabolismo bacteriano ocurre en el citosol. Su función principal es ser el sitio donde ocurre casi todo el metabolismo, ya que es el único compartimento celular. La excepción son las reacciones que ocurren a nivel de la membrana.

Inclusiones

Aparecen como gránulos de sustancias de reserva o sustancias de desecho que aparecen dispersas por el citoplasma bacteriano sin membrana que las limite. Su función es reservar sustancias.

Ribosomas

Orgánulos de apariencia globular semejantes a los de las células eucariotas pero más pequeños (70S) que se ocupan de la síntesis de proteínas. Están compuestos de ARNr y proteínas. Su estructura es más pequeña que la de las células eucariotas (80S). Están formados por dos subunidades, una mayor y otra menor. Su función es la biosíntesis de proteínas: lee la información contenida en una molécula de ARNm y con los aminoácidos que traen los ARNt sintetiza una proteína.

Genoma

Situado en el nucleoide, que incluye un único cromosoma principal bacteriano formado por ADN bicatenario y cerrado en anillo, desnudo. El anillo adopta una estructura terciaria por superenrollamiento. Está unido a los mesosomas. También puede haber varios cromosomas accesorios llamados plásmidos. Son también circulares pero más pequeños que el principal y pueden insertarse en el cromosoma principal. Su función es almacenar la información genética, dirigir la actividad bacteriana mediante la activación y desactivación de genes, transmitir la información genética de una célula a la siguiente. En los plásmidos R residen genes que le dan resistencia a algunos antibióticos y en los plásmidos F residen genes que favorecen el intercambio genético entre bacterias.

Flagelos

Apéndices filiformes encargados del movimiento. Son diferentes en composición química y estructura a los de las células eucariotas. Son mucho más simples. Están formados por fibrillas proteicas construidas con una proteína globular llamada flagelina que forma un delgado y largo látigo. Surge de un codo rígido y se ancla en la pared celular y en el citoplasma mediante un corpúsculo basal por debajo de la membrana plasmática. Este corpúsculo realiza movimientos rotacionales gastando ATP. Hay flagelaciones:

• Monotrica: de un solo flagelo.
• Lofotrica: varios flagelos en un extremo.
• Anfitrica: grupos de flagelos a ambos lados.
• Peritrica: flagelos rodeando la bacteria.

Fimbrias

Estructuras tubulares huecas que aparecen ancladas en la pared de muchas células Gram -. Están compuestas de cilindros huecos de naturaleza proteica y tienen como función la adherencia a sustratos y el intercambio de material genético en la conjugación bacteriana.