La Biología Celular: Un Vistazo al Interior de la Vida

La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos. La biología celular es la rama de la biología que se encarga del estudio de las células desde su origen, evolución, estructura y funciones que realizan. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos; en ellas se llevan a cabo procesos vitales tales como absorción de nutrientes, metabolismo, producción de energía, movimiento, crecimiento, reproducción, respuestas a estímulos, etc.

Historia de la Célula: Descubriendo los Bloques de Construcción de la Vida

Robert Hooke observó las celdillas de un corte de corcho, que era el tejido vegetal vacío y muerto. Anton Van Leeuwenhoek construyó un mejor microscopio con el que pudo observar bacterias. Los microscopios de luz permitieron la mejor observación de tejidos animales y vegetales (que descubrieron eran compuestos por células). Matthias Schleiden y Theodor Schwann hicieron los primeros postulados de la teoría celular y Rudolf Virchow años más tarde la complementó.

Postulados de la teoría celular:

• Todos los organismos están compuestos de células.
• La célula es la unidad estructural de la vida.
• Todas las células provienen de otras preexistentes.
• Las células contienen información hereditaria que es pasada de una generación a otra.

Niveles de Organización: De lo Simple a lo Complejo

Entre el mundo inerte y el viviente existen niveles de complejidad (las propiedades de un nivel pueden no aparecer en niveles inferiores):

• Los átomos se asocian para formar pequeñas moléculas.
• Estas forman polímeros grandes.
• Estos forman organelos subcelulares.
• Estos en conjunto forman células.
• Las células forman tejidos, etc.

Límites de la Observación:

Los límites de la observación están determinadas por la resolución del:

• Ojo humano (0.1 mm)
• Microscopio de luz (0.2 μm)
• Microscopio electrónico (0.4 nm)

Ejemplos de lo que se puede observar con cada instrumento:

• Visión humana: célula nerviosa de jirafa, yema de huevo de avestruz.
• Microscopio de luz: amiba, célula humana, núcleo de célula hepática humana, bacteria.
• Microscopio electrónico: ribosoma, poro nuclear, membrana plasmática.

Origen de la Vida: La Aparición de las Primeras Células

Todas las células proceden de un antecedente común (tal vez apareció hace 3800 o 3500 millones de años) resultado de un envolvimiento de ARN autoreplicante por una membrana de fosfolípidos.

• Molécula de fosfolípidos: con 2 cadenas hidrofóbicas, unidas a un grupo hidrofílico (cabeza).
• Experimento de Stanley Miller: para la formación de moléculas de forma espontánea (vapor de agua a través de un tubo de una atmósfera de CH4, NH3 y H2 con descargas eléctricas).

Primeras Reacciones Metabólicas:

Las primeras reacciones para la generación de energía metabólica fueron a través de una glucólisis anaeróbica, porque al no haber abundancia de nutrientes, aparece la fotosíntesis y el metabolismo oxidativo.

• Glucólisis: Glucosa (C6H12O6) –> Ácido láctico (2C3H6O3) Genera 2 ATP
• Fotosíntesis: (6CO2 + 6H2O) —-> luz solar (C6H12O6) + 6O2
• Metabolismo oxidativo: C6H12O6 + 6O2 —-> 6CO2 + 6H2O Genera 36-38 ATP

Células Eucariotas: Complejidad en Evolución

Las células eucariotas son más complejas, se cree que vienen de una asociación simbiótica de las procariotas. Las células multicelulares evolucionaron de asociaciones entre eucariontes unicelulares y la división de trabajo condujo al desarrollo de muchas células especializadas que forman parte de plantas y animales. Las células procariotas se encuentran solo en las bacterias, en los otros organismos (hongos, protistas, animales y plantas) son compuestos de eucariotas.

Células Procariotas:

• Células simples, carecen de núcleo, citoesqueleto, organelos.
• Sí tienen pared celular, membrana plasmática, ribosomas y molécula circular de ADN.
• Incluye todas las bacterias y se dividen en 2:
  • a) Arqueobacterias (bacterias primitivas, metanógenos, viven en medios extremadamente salinos, viven en manantiales calientes y ácidos).
  • b) Eubacterias (micoplasmas, cianobacterias (algas azul verdosas)).

Células Eucariotas:

• Células más grandes y complejas que tienen núcleo (tiene una membrana que cubre las moléculas lineales de DNA).
• Tienen membrana plasmática, citoesqueleto, pared celular además de organelos membranosos (retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondria, cloroplastos, lisosomas, peroxisomas) que sirven para producción de energía, síntesis de proteínas y lípidos, procesamiento, modificación y transporte de materiales a diferentes destinos, fotosíntesis, compartimientos para almacén, digestión de sustancias, etc.

Los Reinos de la Vida: Clasificando la Diversidad

Entre las células eucariotas se encuentran:

1. Hongos
2. Protistas (propuesto por Ernst Haeckel)
3. Plantas
4. Animales

Y se propuso otro reino:

5. Monera (que abarca bacterias y cianobacterias)

Características de cada reino:

• Monera: Carecen de núcleo (todo su ADN está disperso), algunas se mueven, otras son estáticas, algunas son autótrofas y otras heterótrofas, carecen de organelos, unicelulares, paredes celulares.
• Fungi: Eucariotas, heterótrofos, absorben nutrientes, no hacen fotosíntesis, pared celular de quitina, cuerpo compuesto de hifas con forma de hilo, pluricelulares.
• Protista: Unicelulares o multicelulares, eucariotas, autótrofos y heterótrofos, reproducción asexual y sexual, algunas con movilidad, sin pared celular.
• Vegetal: Eucariotas, autótrofas, pluricelulares, reproducción sexual y asexual, pared celular, organelos, no tienen movilidad.
• Animal: Eucariota, pluricelulares, heterótrofas, reproducción sexual, no tiene pared celular, tiene organelos, tiene movilidad, sistemas orgánicos complejos.