Introducción

Las células son las unidades fundamentales de la vida, responsables de llevar a cabo las funciones necesarias para la supervivencia de los organismos. Realizan procesos como crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo.

Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN).

Definición de Célula

Célula: unidad morfológica y fisiológica que compone a todo ser vivo.

Características Estructurales

• Individualidad: Cada célula es una entidad propia.
• Medio interno: Poseen un ambiente interno regulado.
• Enzimas y proteínas: Contienen las moléculas necesarias para llevar a cabo sus funciones.

Características Funcionales

• Nutrición: Obtienen y procesan nutrientes.
• Crecimiento: Aumentan en tamaño y complejidad.
• Multiplicación: Se reproducen para generar nuevas células.
• Exploración: Responden a estímulos del entorno.

Tipos de Células

Célula Eucariota

Las células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado dentro de una doble capa lipídica: la envoltura nuclear. Esta envoltura es porosa y contiene su material hereditario, fundamentalmente su información genética.

Célula Procariota

Las células procariotas no poseen un núcleo celular definido. Su material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoide.

Diferencias entre Células Eucariotas y Procariotas

• La célula procariota no tiene núcleo protector del material genético. La célula eucariota sí presenta núcleo.
• El citoplasma de la célula eucariota se encuentra compartimentado, mientras que en la procariota no aparece esta compartimentación.
• Las células procariotas son organismos más primitivos que las células eucariotas.
• El ADN de células procariotas es circular, mientras que el ADN de eucariotas es lineal.

Organelos Celulares

Ribosomas

Complejos supramoleculares encargados de ensamblar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero.

Retículo Endoplasmático

Orgánulo vesicular que forma cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, detoxificación, así como el tráfico de vesículas.

Aparato de Golgi

Orgánulo formado por apilamientos de sáculos. Recibe las vesículas del RER que han de seguir siendo procesadas.

Lisosomas

Orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas.

Vacuolas Vegetales

Orgánulos exclusivos de los representantes del mundo vegetal.

Inclusiones Citoplasmáticas

Acúmulos nunca delimitados por membrana de sustancias de diversa índole.

Mitocondrias

Orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que intervienen en el ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y en la cadena de transporte de electrones de la respiración.

Cloroplastos

Orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintéticos se ocupan de la fotosíntesis.

Peroxisomas

Orgánulos muy comunes en forma de vesículas que contienen abundantes enzimas de tipo oxidasa y catalasa.

Citoesqueleto

Base que permite el mantenimiento de su forma y estructura, sus elementos mayoritarios son: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios.

Centriolos

Los centriolos son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto de células animales. Sus funciones son participar en la mitosis, durante la cual generan el huso acromático.

Cilios y Flagelos

Se trata de especializaciones de la superficie celular con motilidad.

Importancia del Transporte Celular

El proceso de transporte es importante para la célula para:

• Expulsar de su interior los desechos del metabolismo.
• Expulsar sustancias que sintetiza.
• Adquirir nutrientes del medio externo.
• La membrana celular permite el proceso de salida de sustancias.

Tipos de Transporte Celular

Transporte Pasivo

Permite el paso de moléculas a través de la membrana sin que la célula gaste energía. Se realiza mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos.

• Osmosis: Transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática.
• Difusión Facilitada: Necesaria la presencia de un transportador para que las sustancias atraviesen la membrana.
• Difusión Simple: La molécula tiene que pasar directamente a través de la membrana.

Transporte Activo

Requiere energía de una reacción acoplada. Requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un líquido a otro de la membrana.

• Primario: La energía liberada del ATP empuja la sustancia para que cruce la membrana.
• Secundario: Los iones tienen tendencia a entrar a la célula a través de los poros, esta energía es aprovechada para cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentración.

Exocitosis y Endocitosis

Exocitosis:

• Soltar enzimas, hormonas, proteínas y glucosa para utilizarlas en otras partes del cuerpo.
• Neurotransmisores (en el caso de las neuronas).
• Comunicar las medidas de defensa contra una enfermedad.
• Expulsar residuos celulares.

Endocitosis:

• Recibir nutrientes.
• Entrada de patógenos.
• Migración y adhesión celular.
• Receptores de señal.

Potencial de Membrana y Polaridad

Es el cambio del potencial de membrana que aparece en respuesta a entradas de corriente subumbral.

Una corriente subumbral es aquella que produce un potencial de acción. Hablaremos de estímulos que no generan potencial de acción sino potenciales locales.

• Producidos por estímulos que no llegan a formar un potencial de acción.
• Obedecen a las propiedades pasivas de la membrana.
• R tiene valor constante, es decir, la resistencia del circuito es fija o que los canales siempre están abiertos.
• Un mismo estímulo produce distintas respuestas en neuronas distintas.

Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con características distintas.

El sodio es mayor en la capa extracelular y el potasio es mayor en la intracelular.

El espacio extracelular tiene carga positiva, debido a la positividad del Na+, pero el espacio intracelular, tiene carga negativa debido a que hay menor concentración K+ dentro de la célula que Na+ fuera de ésta. Estas cargas intra y extra celulares le dan a la membrana una polaridad, positiva en su cara extracelular y negativa en su cara intracelular.

Génesis de los Potenciales de Acción

También llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica.

Se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas.

Es un cambio muy rápido en la polaridad de la membrana de negativo a positivo y vuelta a negativo.

Transporte a través de la Membrana

El transporte de elementos dentro y fuera de la célula se da gracias a la permeabilidad de algunos componentes ya sean proteínas receptores o vesículas de la membrana.

Los procesos en los que los elementos entran fácilmente y no hay gasto de energía es transporte pasivo.

Los procesos que necesitan de alguna proteína, receptor o vesícula así como gasto de energía para ingresar es el transporte activo.

Distribución de Iones y Substancias a través de las Membranas

Transporte de moléculas por medio de proteínas integrales:

• Transporte por difusión simple
• Transporte por proteínas
• Transporte por vesículas mejor conocida como ENDOCITOSIS

Permeabilidad Selectiva

La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva.

Cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia.

Depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:

• Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos penetran con facilidad dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
• Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.
• Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.

Canales Iónicos

Los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de iones específicos a través de la membrana de toda célula viva.

Existen diferentes tipos de canales para la entrada de iones para tener una función necesaria:

Canales Regulados por Voltaje

Su principal función es la trasmisión de impulsos eléctricos, las probabilidades de cierre y apertura de estos canales iónicos son controladas por un sensor que puede ser eléctrico, mecánico y químico.

Canales de Cloro

Hay dos funciones importantes de los canales del Cl una se da en la sinapsis neuronal, es interrumpir un impulso para preparar otro impulso, otra función sucede en los eritrocitos entra Cl y sale Bicarbonato.

Canales de Sodio

La entrada de Na+ a través de canales activados es por cambios de voltaje y esto se da en células musculares (esqueléticas, lisas y cardiacas).

Canales Mecanosensibles

Canales iónicos regulados por un impulso mecánico que abren en respuesta a una acción mecánica.

Canales de Potasio

Tienen un importante papel en el mantenimiento del reposo celular, secreción de insulina, transporte de electrolitos y la contracción del musculo liso.

Periodo Refractario

El periodo refractario es una situación de inexcitabilidad de la membrana cuando una célula acaba de ser estimulada y acaba de generar un potencial de acción, ya que el potencial de acción inmediatamente no puede generar otro.

• Absoluto: tiempo inmediatamente después de un potencial de acción, no hay respuesta.
• Relativo: Tiempo después del periodo absoluto, donde si hay respuesta.
• Potencial Local: cambio en el potencial de estado estacionario al aplicar un estímulo a una célula.

Composición de la Membrana

Las membranas biológicas están compuestas de lípidos, proteínas, y carbohidratos. Los hidratos de carbono de las membranas se unen a lípidos formando glicolípidos de diversas clases, o de proteínas que forman las glicoproteínas. Las concentraciones de proteínas puede oscilar entre un 20% hasta un 70% de la masa total de una membrana especial.

Los lípidos que constituyen los componentes de las membranas son de tres clases principales que incluye glicerofosfolípidos, esfingolípidos y colesterol.

Las membranas biológicas también contienen proteínas, glicoproteínas y lipoproteínas, las proteínas asociadas con las membranas son de dos tipos: integrales y periféricas.

Las integrales de membrana o intrínsecas) están estrechamente vinculados a la membrana a través de interacciones hidrofóbicas y se insertan en y / o penetran en la bicapa lipídica. En contraste, las proteínas de membrana periférica o extrínsecas) sólo están estrechamente asociados con la membrana.

Canales de Membrana

Estructura de una proteína que facilita la translocación de moléculas o iones a través de la membrana mediante la creación de un canal central acuoso de la proteína.

Transportadores de Membrana

Catalizan los movimiento de los iones y moléculas físicamente la unión y movimiento de la sustancia través de la membrana.

La acción de los transportadores se divide en dos clasificaciones: pasiva mediada por el transporte (también llamado difusión facilitada) y activos de transporte.