La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

La célula es la unidad mínima de materia que cumple con las funciones vitales, siendo la base de la estructura y función de los seres vivos. Es la organización supramolecular más pequeña capaz de vivir de forma aislada, autorregularse, autoperpetuarse y evolucionar. Las células realizan funciones esenciales como la reproducción, nutrición y relación.

Las células presentan diversas formas, como cilíndricas, planas, estrelladas, alargadas, redondeadas o esféricas. Aunque comparten elementos estructurales y funciones básicas, sus diferentes formas se deben al grado de especialización que alcanzan. Todas tienen una composición química y estructural similar, algunas permanecen indiferenciadas y otras se especializan en funciones específicas.

Por ejemplo:

• Leucocitos y eritrocitos (células sanguíneas).
• Neuronas (especializadas en la transmisión de impulsos nerviosos).
• Fibras musculares lisas (especializadas en la contracción de los músculos de las vísceras).

Componentes y Organelos Celulares

• Membrana plasmática: Barrera semipermeable que delimita la entrada y salida de sustancias de la célula. Tiene un espesor de 75 Å (4-5 nanómetros) y está compuesta por una bicapa de fosfolípidos con proteínas y carbohidratos insertos o unidos a su superficie. Este modelo de membrana se conoce como Mosaico Fluido.

• Núcleo: Orgánulo rodeado por una envoltura nuclear que contiene el material genético (ADN), el cual determina las características del organismo. Es el compartimento más grande de la célula y donde el ADN controla y regula las funciones celulares.

  • Envoltura nuclear: Capa porosa que delimita el núcleo y regula la transcripción de ADN a ARN (en el núcleo) y de ARN a proteínas (en el citoplasma). Permite el intercambio de información entre el núcleo y el retículo endoplasmático.

  • Nucléolo: Región del núcleo que contiene ARN ribosomal y donde se lleva a cabo la transcripción de este ARN y el ensamblaje de los precursores de los ribosomas.

  • Jugo nuclear: Medio interno del núcleo que alberga las estructuras nucleares.

  • Cromatina: Complejo de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se encuentra en el núcleo. Está organizada en cromosomas; en el ser humano, hay 46 cromosomas (23 pares).

• Retículo endoplasmático: Conjunto de sacos aplanados. El retículo endoplasmático liso sintetiza lípidos y tiene una superficie lisa. El retículo endoplasmático rugoso o granular (también conocido como ergatoplasma) tiene ribosomas adheridos y participa en la síntesis de proteínas extracelulares.

• Aparato de Golgi: Se ubica cerca del núcleo y está formado por sacos aplanados. Recibe los productos sintetizados en el retículo endoplasmático, los empaqueta y los distribuye dentro de la célula o los secreta al exterior.

• Mitocondrias: Orgánulos ovales con una doble membrana, la interna plegada para aumentar la superficie de captación de oxígeno. En las mitocondrias se lleva a cabo la respiración celular. La matriz mitocondrial contiene su propio ADN.

• Ribosomas: Organelos esféricos formados por dos subunidades de ARN, donde se sintetizan las proteínas. Si están asociados al retículo endoplasmático rugoso (RER), las proteínas sintetizadas se transportan a la membrana plasmática o fuera de la célula. Si están libres, sintetizan proteínas intracelulares.

• Lisosomas: Vesículas originadas en el aparato de Golgi que contienen enzimas digestivas. En ellos ocurre la digestión celular.

• Vacuolas: Estructuras en forma de bolsa que almacenan nutrientes, desechos celulares y agua (por ejemplo, en los adipocitos).

• Citoplasma: Espacio comprendido entre la membrana plasmática y el núcleo celular. Está compuesto principalmente por agua y alberga los orgánulos celulares. En él se encuentra el citoesqueleto.

Transporte a Través de la Membrana Celular

Todas las células están rodeadas por una membrana plasmática que regula el paso de sustancias. El transporte puede ser pasivo (sin gasto de energía) o activo (con gasto de energía).

Transporte Pasivo

El transporte pasivo no requiere energía y ocurre a favor de un gradiente de concentración.

• Difusión: Movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración. La ósmosis es un tipo especial de difusión que se refiere al movimiento de agua a través de la membrana.

  La difusión y la ósmosis buscan igualar las concentraciones de las sustancias dentro y fuera de la célula.

• Difusión facilitada: Transporte de sustancias a través de proteínas transportadoras especializadas (carriers o permeasas). Las permeasas pueden ser uniportadoras (transportan una sola sustancia), simportadoras (transportan dos sustancias en la misma dirección) o antiportadoras (transportan dos sustancias en direcciones opuestas).

Transporte Activo

El transporte activo requiere energía (ATP) y ocurre en contra de un gradiente de concentración, cuando las sustancias son insolubles en lípidos o cuando se trata de moléculas grandes.

• Transporte primario: La energía proviene directamente de la hidrólisis de ATP.

• Transporte secundario: La energía proviene de un gradiente electroquímico creado por un transporte primario.

• Translocación de grupos: Las moléculas transportadas se modifican químicamente (generalmente por fosforilación) durante el transporte.

• Transporte en masa: Mecanismo para transportar moléculas grandes. La membrana se invagina para incorporar material (endocitosis) o para expulsarlo (exocitosis).

  • Fagocitosis: Incorporación de partículas grandes mediante la formación de seudópodos que rodean la partícula y forman una vesícula.

  • Pinocitosis: Incorporación de macromoléculas en suspensión mediante la formación de pequeñas vesículas.

Reproducción Celular: Mitosis

La mitosis es un proceso de reproducción celular que produce dos células hijas idénticas a partir de una célula madre. Cada célula hija recibe una copia exacta del ADN y el mismo número de cromosomas.

Fases de la mitosis:

• Interface: Periodo de preparación donde la célula crece, duplica su ADN y se prepara para la división.

• Profase: La cromatina se condensa en cromosomas, se forma el huso mitótico y la envoltura nuclear se desintegra.

• Metafase: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial de la célula, unidos al huso mitótico.

• Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula.

• Telofase: Los cromosomas llegan a los polos, se forman nuevas envolturas nucleares y los cromosomas se descondensan.

• Citocinesis: División del citoplasma, resultando en dos células hijas con la misma cantidad de cromosomas.