Teoría Celular: Postulados y Conceptos Fundamentales
La teoría celular es un conjunto de postulados propuestos a mediados del siglo XIX por M. Schleiden, T. Schwann y, unos años más tarde, R. Virchow. Estos postulados son fundamentales para la biología moderna:
- La célula es la unidad estructural de los seres vivos: Todos los seres vivos están formados por células.
- La célula es la unidad funcional de los seres vivos: Realiza las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
- La célula es la unidad de origen de los seres vivos: Toda célula procede de otra célula preexistente.
- La célula es la unidad de herencia: La célula transmite sus caracteres hereditarios a sus descendientes.
Postulado: Afirmación basada en la experimentación y el razonamiento.
La Célula: Unidad Básica de la Vida
La célula es la unidad básica de todos los seres vivos, con capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
- Membrana plasmática: Orgánulo que aísla el contenido de la célula del medio externo y delimita su extensión. Su estructura consiste en una bicapa lipídica en la que se insertan moléculas de colesterol y proteínas.
- Citoplasma: Fluido acuoso (citosol) que ocupa todo el interior celular y en el que se encuentran los orgánulos celulares.
- Material genético: Moléculas de ADN que contienen la información hereditaria y regulan el funcionamiento de la célula.
Existen dos tipos principales de células:
- Célula procariota: El material genético se encuentra libre en el citoplasma.
- Célula eucariota: El material genético está contenido dentro del núcleo celular.
Célula Procariota: Estructura y Características
Las células procariotas aparecieron hace al menos 3.500 millones de años y constituyen el reino Monera. Son organismos unicelulares, de entre 1 y 10 micras, que carecen de un núcleo verdadero.
- Flagelos: Estructuras filamentosas que proporcionan movimiento a la bacteria.
- Nucleoide: Región del citoplasma donde se encuentra el material genético (ADN).
- Citoplasma: Medio interno de la célula.
- Fimbrias: Prolongaciones que anclan la bacteria al sustrato.
- Pili: Estructuras que permiten el intercambio de plásmidos (fragmentos de ADN) entre bacterias.
- Cápsula: Capa gelatinosa externa con función protectora (no presente en todas las bacterias).
- Ribosomas: Orgánulos encargados de la síntesis de proteínas.
- Plásmidos: Pequeños anillos de ADN extracromosómico.
- Pared celular: Envoltura externa que proporciona forma y resistencia a la bacteria.
- Membrana plasmática: Delimita la célula y regula el intercambio de sustancias.
Célula Eucariota: Estructura, Tipos y Orgánulos
Las células eucariotas surgieron hace unos 2.000 millones de años. Son organismos unicelulares o pluricelulares que constituyen los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Su tamaño oscila entre 10 y 100 micras y poseen un núcleo verdadero que contiene el material genético.
La biología celular es la disciplina científica encargada del estudio de la célula, mientras que la histología se encarga del estudio de los tejidos.
Tipos de Células Eucariotas
Existen diferencias significativas entre las células eucariotas vegetales, fúngicas y animales:
| Característica | Célula Vegetal | Célula Fúngica | Célula Animal |
|---|---|---|---|
| Pared celular (composición) | Sí (celulosa) | Sí (quitina) | No |
| Cloroplastos | Sí | No | No |
| Vacuola | Grande | Pequeña | Pequeña o ausente |
| Centriolos | No | No (en la mayoría) | Sí |
Orgánulos Celulares Comunes
- Mitocondrias: Poseen una doble membrana; la interna forma crestas. Realizan la respiración celular, que consiste en la oxidación de nutrientes para obtener energía, dióxido de carbono y agua.
- Ribosomas: Pequeñas partículas formadas por dos subunidades, sin membrana. Se encuentran libres en el citoplasma o adheridos al retículo endoplasmático rugoso. Se encargan de la síntesis de proteínas.
- Retículo endoplasmático (RE): Conjunto de sacos aplanados interconectados y adheridos a la membrana nuclear. El RE rugoso (con ribosomas) almacena y transporta proteínas. El RE liso interviene en la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos.
- Aparato de Golgi: Conjunto de cisternas apiladas (dictiosomas) que reciben y emiten vesículas. Se encarga de recibir sustancias del RE y empaquetarlas en vesículas para su uso en la célula o secreción.
- Lisosomas y peroxisomas: Vesículas con enzimas digestivas. Su función es degradar moléculas grandes o dañinas.
Orgánulos Celulares Específicos
- Cloroplastos (Célula vegetal): Doble membrana y tilacoides (sacos apilados) en el interior. Realizan la fotosíntesis: síntesis de materia orgánica y oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua, usando energía solar.
- Vacuolas (Principalmente en células vegetales): Grandes vesículas. Almacenan agua, sales minerales y sustancias de reserva o desecho. Contribuyen a la forma celular.
- Pared celular (Célula vegetal y fúngica): Capa protectora que cubre la membrana plasmática. Proporciona rigidez y forma poligonal a la célula vegetal.
- Centrosoma (Célula animal): Formado por un par de centriolos. Organiza el citoesqueleto, interviene en la división celular y en la formación de cilios y flagelos.
- Citoesqueleto (Más desarrollado en la célula animal): Red de fibras proteicas. Permite la formación de pseudópodos, el movimiento de orgánulos y la división celular.
- Cilios y flagelos (Célula animal): Extensiones del citoesqueleto recubiertas por membrana. Permiten el movimiento celular o del medio externo.
Comparación Célula Eucariota y Procariota
| Característica | Célula Animal (Eucariota) | Célula Vegetal (Eucariota) | Célula Procariota |
|---|---|---|---|
| Pared celular | Ausente | Presente | Presente (generalmente) |
| Nutrición | Heterótrofa | Autótrofa | Autótrofa o heterótrofa |
| Vacuolas | Pequeñas (una o más) | Grandes/central | Ausentes o muy pequeñas |
| Centriolos | Presentes | Ausentes | Ausentes |
| Cloroplastos | Ausentes | Presentes | Ausentes (excepto en cianobacterias) |
| Membrana plasmática | Contiene colesterol | No contiene colesterol | Generalmente no contiene colesterol |
Teoría Endosimbiótica
La teoría endosimbiótica explica el origen de las mitocondrias y los cloroplastos en las células eucariotas. Postula que estos orgánulos fueron originalmente bacterias de vida libre que fueron englobadas por una célula eucariota ancestral, estableciendo una relación de simbiosis.
- Inicialmente, el metabolismo de las bacterias era anaerobio (no requería oxígeno).
- Las cianobacterias desarrollaron la fotosíntesis, liberando oxígeno y permitiendo la formación de la capa de ozono.
- Surgieron bacterias con respiración celular, un proceso más eficiente energéticamente que utiliza oxígeno.
- Una célula eucariota ancestral fagocitó (englobó) a estas bacterias, pero en lugar de digerirlas, estableció una relación simbiótica.
Anaerobio: Organismo que no necesita oxígeno para su metabolismo.
Fagocitosis: Mecanismo por el cual la célula captura partículas sólidas grandes del exterior.
Endosimbiosis: Asociación en la que un organismo vive dentro de otro.
Ciclo Celular
El ciclo celular es una secuencia de eventos que conducen al crecimiento y división de la célula. Consta de varias fases:
- G1 (Gap 1): Crecimiento celular y síntesis de proteínas y ARN. Algunas células permanecen en un estado de reposo (G0).
- S (Síntesis): Replicación del ADN.
- G2 (Gap 2): Preparación para la división celular; se sintetizan proteínas esenciales.
- M (Mitosis o Meiosis): División celular. Incluye:
- Cariocinesis: División del núcleo.
- Citocinesis: División del citoplasma.
El núcleo celular es el orgánulo membranoso que contiene el ADN en las células eucariotas.