Morfología celular
La forma de una célula depende de sus componentes, de cómo se organizan estos y del medio en el que se encuentra.
Distinguimos:
Células procariotas: tienen una organización sencilla. La carencia del núcleo. Las bacterias son células de este tipo.
Célula eucariota: presentan el ADN protegido dentro de una estructura membranosa que constituye el núcleo. Dos tipos de célula eucariota: las animales y las vegetales.
La célula eucariota
Estructuras no comunes
Centriolos: solo en la célula animal. Se encargan de organizar las fibras del huso mitótico durante la división celular.
Cloroplastos: orgánulos con doble membrana presentes sólo en la célula vegetal. En ellos tiene lugar la fotosíntesis.
Pared vegetal: estructura rígida de celulosa que envuelve la membrana plasmática de las células vegetales.
La célula procariota: las bacterias
Se caracterizan por la ausencia de núcleo diferenciado. Distinguimos estos componentes:
Pared celular: estructura que la confiere rigidez y la protege del medio.
Membrana plasmática: a partir de ellas se forman una estructura llamadas mesosomas.
Citoplasma: contenido líquido viscoso. Contiene numerosos ribosomas.
Cromosoma: es el material genético bacteriano.
Algunas bacterias presentan estructuras que las protegen de ciertas reacciones externas, como la cápsula, o que facilitan su desplazamiento, como los flagelos, o que aumentan su adherencia al medio.
Estructuras comunes
Membrana plasmática: delimita la célula y regula el intercambio de sustancias con el exterior.
Citoplasma: contenido líquido viscoso en el que se hallan inmersos los componentes celulares.
Núcleo: compartimento con membrana que envuelve y protege el ADN. Lo trataremos más ampliamente en los siguientes apartados.
Citoesqueleto: conjunto de fibras proteicas que da forma a la célula y que permite el movimiento de los orgánulos y otros elementos en su interior.
Orgánulos
Mitocondrias: presentan una doble membrana. Se encargan de la respiración celular. Tienen ADN propio.
Retículo endoplasmático: compartimento de membrana cuya forma es aplanada. Se encarga de la síntesis y el transporte de lípidos y proteínas. Puede ser rugoso (RER) o liso (REL).
Ribosomas: estructuras formadas por proteínas y ARN. Se encuentran en el RER o bien dispersos por el citoplasma.
Aparato de Golgi: orgánulos de membrana plana situados cerca del retículo endoplasmático. Participa en la organización del transporte celular y en la maduración de las proteínas.
Vacuolas: vesículas de membrana cuya función es almacenar sustancias.
Lisosomas: son compartimentos de membrana en los que se produce la digestión celular.
El núcleo eucariota
Nucléolo
Se trata de una acumulación de proteínas unidas al ADN donde tiene lugar la producción del ARN. El ARN es una molécula que participa en la transmisión y la expresión de la información genética que contiene el ADN.
ADN
Es la molécula que contiene la información genética.
Envoltura nuclear
Protege y separa el contenido del núcleo del ambiente del citoplasma.
Los cromosomas
Los cromosomas son la forma condensada que toma el ADN al empezar la división celular. En ellos podemos observar las siguientes estructuras:
Cromátidas: el ADN se replica antes de empezar la división celular. Las cromátidas son cada una de las copias resultado de esta replicación. Un cromosoma, al empezar la división celular, presenta dos cromátidas idénticas que se llaman cromátidas hermanas.
Centrómero: es la zona de unión de dos cromátidas hermanas.
Telómero: cada uno de los brazos de un cromosoma.
La dotación cromosómica
La dotación cromosómica de una célula es el número total de cromosomas que contiene en su núcleo. Una célula puede ser diploide o haploide.
Diploide
En este tipo de células los cromosomas están presentes por parejas o pares de cromosomas homólogos.
Dos cromosomas homólogos son iguales en estructura y tamaño si su ADN contiene información para las mismas características del individuo. Cada cromosoma del par de homólogos procede de uno de los progenitores que dieron lugar al individuo.
Haploide
En estas células solo tenemos un cromosoma de cada tipo y, por tanto, no presenta parejas de cromosomas homólogos.
El cariotipo humano
El cariotipo es la presentación gráfica de todos los cromosomas de una célula.
Las células del ser humano, excepto los óvulos y los espermatozoides, son diploides.
El ciclo celular
Las células realizan las funciones vitales propias de los seres vivos: la nutrición, la relación y la reproducción.
Llamamos ciclo celular al conjunto de fenómenos que tienen lugar en la vida de una célula, desde que se origina dicha célula hasta que se reproduce.
El ciclo celular consta de dos fases de duración desigual: la interfase y la división celular.
Interfase
La interfase celular representa el 90% de la duración del ciclo celular. Durante la interfase la célula crece en tamaño y tiene lugar la diferenciación celular. La diferenciación celular es el proceso mediante el cual cada célula se especializa en el desarrollo de la función propia del tejido del que forma parte. Al final de la interfase se llevan a cabo los procesos de preparación para la división celular.
La interfase celular comprende tres etapas: G1, S y G2.
Etapa G1
Al inicio de la etapa, la célula acaba de pasar por la división celular. La célula aumenta el tamaño, se producen proteínas y se duplican las mitocondrias y los orgánulos.
Si la célula no tiene suficientes nutrientes, detiene el ciclo en esta etapa.
Etapa S
Es la etapa de la síntesis del ADN, ya que es el momento en el que este se replica. También se duplican los centriolos en las células animales.
Etapa G2
La célula acumula energía en forma de ATP para poder llevar a cabo la división.
Hacia el final de esta etapa empiezan a hacerse visibles los cromosomas.
Si el ADN no se ha replicado correctamente, la célula detiene el ciclo en esta etapa.
La división celular
La división celular es el mecanismo mediante el cual una célula madre genera dos células hija. Estas células hijas son idénticas a la célula progenitora.
Distinguimos en la división celular dos procesos: la mitosis y la citocinesis.
La mitosis
La mitosis es el conjunto de procesos que tienen como objetivo la repartición equitativa del material que se encuentra en el núcleo de la célula madre. Para que se inicie la mitosis, durante la interfase se deben haber producido una serie de sucesos:
La replicación del ADN. Se manifiesta en la presencia de las dos cromátidas de cada cromosoma.
La duplicación de los centriolos, en el caso de la célula eucariota animal.
La síntesis de las proteínas que forman las estructuras tubulares del huso mitótico.
La mitosis tiene cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
Profase
Es la etapa más larga. Ocupa aproximadamente el 60% de la duración total de la mitosis. Se observan los siguientes cambios:
El ADN se condensa y se hacen visibles los cromosomas.
Se degrada la envoltura nuclear y deja de apreciarse el nucléolo.
En la célula animal, los centriolos empiezan a separarse dirigiéndose hacia uno de los polos de la célula.
Entre los dos centriolos empiezan a formarse unas estructuras tubulares que más tarde servirán de guías para el movimiento de los cromosomas. El conjunto de centriolos más esta estructura se denomina huso mitótico.
En la célula vegetal también se forma el huso mitótico a pesar de no tener centriolos.
Metafase
En esta etapa:
Los centriolos, en la célula animal, ya se encuentran en los polos de la célula y el huso mitótico está completamente formado.
Los cromosomas están alineados en el centro o ecuador de la célula formando la placa metafásica. Cada cromosoma está unido por el centrómero a las fibras del huso mitótico.
Anafase
En esta etapa, la más rápida de la mitosis:
Las fibras del huso mitótico unidas a los cromosomas empiezan a acortarse. La tensión provoca que las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separen.
Cada cromátida se desplaza a un extremo o polo de la célula. Todas lo hacen a la misma velocidad.
Telofase
La etapa final de la mitosis:
Los dos grupos de cromátidas formados durante la anafase llegan a los polos de la célula.
La envoltura nuclear primero se aprecia en fragmentos de dicha envoltura alrededor de los cromosomas. Después, estos fragmentos van creciendo hasta fusionarse, formando la envoltura nuclear completa.
La estructura del ADN pasa de cromosoma a cromatina. Aparece el nucléolo dentro de cada núcleo.
En el citoplasma van diluyéndose las fibras que forman el huso mitótico.
La citocinesis
Todo el material que contiene la célula madre, fuera y dentro del núcleo, tiene que repartirse por igual entre las dos células hijas. La citocinesis es la división y la repartición del citoplasma y de todos los orgánulos que contiene.
La citocinesis en la célula animal
En la parte central se produce un estrechamiento de la célula que va progresando hacia el interior, de forma que condiciona el estrangulamiento del citoplasma.
Una vez completada la separación, se obtienen dos células hijas de tamaño similar.
Citocinesis en la célula vegetal
Las células vegetales presentan una pared vegetal rígida que las rodea. La división del citoplasma se da a partir de unas vesículas de membrana especiales que van apareciendo en el centro de la célula. Esta estructura se llama fragmoplasto.
El fragmoplasto sirve de andamiaje sobre el que se irá construyendo la pared celular que separará a las dos células hijas.
Los fragmoplastos van progresando hacia el exterior hasta que se fusionan y se separan las dos células hijas.
La reproducción sexual
La reproducción es una de las funciones básicas para el desarrollo de la vida.
Podemos distinguir dos grandes grupos: reproducción asexual y reproducción sexual.
La reproducción sexual se caracteriza por la participación de dos células especializadas, los gametos, que proceden de dos progenitores diferentes.
Las células reproductoras deben unirse para poder originar un nuevo individuo. La fecundación es el proceso de fusión de los dos gametos.
La célula resultante de la fecundación es el cigoto que, mediante divisiones celulares sucesivas, dará lugar a un nuevo individuo o descendiente.
El descendiente puede parecerse a los progenitores o ser diferente de ellos. Las características del nuevo individuo varían al generarse descendientes.
Reproducción asexual | Reproducción sexual | |
Células iniciales | Se parte de una célula o un grupo de células que no están especializadas en la reproducción. | Se parte de dos células especializadas llamadas gametos que se han formado mediante un tipo de división diferente de la mitosis. |
Ventajas | Como es un mecanismo sencillo, es más rápido y permite un aumento también rápido del número de nuevos individuos. | Es una fuente de variabilidad. |
Inconvenientes | Todos los descendientes son iguales y, por tanto, no genera variabilidad. | Como es un mecanismo más complejo, el número de nuevos individuos aumenta más lentamente. |
La producción de gametos: la meiosis
En la especies con reproducción sexual, todos los individuos tienen el mismo número de cromosomas en todas las células, excepto en sus gametos. Si los gametos tuvieran el mismo número de cromosomas que el resto de las células del organismo, en cada fecundación se obtendría un cigoto con el doble de cromosomas que los progenitores y sería inviable.
El proceso de división celular que permite reducir a la mitad el número de cromosomas en los gametos es la meiosis. Durante la meiosis se parte de una célula diploide y, después de dos divisiones consecutivas, obtendremos cuatro células haploides.
División meiótica I
Se parte de una célula diploide en la que el ADN, al igual que en la mitosis, ya se ha replicado. Por tanto, cada cromosoma presenta dos cromátidas hermanas.
Cada división meiótica consta de las mismas fases que la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase. Para diferenciar entre las fases de la primera y la segunda división meióticas, se añade el ordinal I o II según corresponda.
Profase I
En la célula animal, los centriolos empiezan a moverse hacia los polos celulares.
Comienza a formarse el huso mitótico y desaparece la envoltura nuclear.
Los cromosomas se hacen visibles.
Se obtienen cromosomas con nuevas combinaciones de ADN.
Metafase I
En la célula animal, los centriolos se encuentran en los polos celulares.
El huso mitótico está completamente formado.
Los cromosomas están alineados en el centro de la célula, cada uno de ellos emparejado con su homólogo, y dan lugar a la placa ecuatorial.
Cada cromosoma de la pareja de homólogos está unido a un extremo diferente de la célula mediante las fibras del huso mitótico.
Anafase I
Las fibras del huso mitótico unidas a los cromosomas empiezan a acortarse. La tensión provoca que los cromosomas homólogos se separen en sentido opuesto.
Cada grupo de cromosomas se desplaza a un extremo o polo de la célula.
En la mitosis se separan cromátidas hermanas, mientras que en la primera división meiótica se están separando cromosomas homólogos.
Telofase I
Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas, llegan a los polos celulares.
Se forma la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas.
Al final de la telofase, el ADN pasa a la estructura de cromatina.
División meiótica II
El proceso de la división meiótica II es como el de una mitosis, pero con la particularidad de que se parte de una célula con solo un cromosoma de cada pareja de homólogos.
Profase II
Los cromosomas son perfectamente visibles.
Se disuelve la envoltura nuclear.
Inicia la formación del huso mitótico.
Metafase II
Los cromosomas se sitúan en el ecuador de la célula para formar la placa ecuatorial.
Los cromosomas permanecen unidos al huso mitótico por los centrómeros.
Anafase II
Se acortan las fibras del huso que están unidas a los cromosomas.
Se separan las cromátidas hermanas de cada cromosoma.
Telofase II
Las cromátidas llegan a los polos celulares.
Se regenera la envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromátidas.
Mitosis | |
Objetivo | El objetivo principal es la proliferación celular y, por tanto, las células resultantes tienen la misma dotación cromosómica que la célula madre que las ha generado. |
Célula inicial | La célula inicial es una célula madre diploide. |
Células resultantes | Se generan dos células somáticas diploides. |
Número de divisiones | Después de replicarse el ADN, tiene lugar una sola división. |
La gametogénesis humana
El proceso completo de la formación de gametos se llama gametogénesis y varía según la especie.
En la gametogénesis humana tenemos que distinguir entre la ovogénesis y la espermatogénesis. La ovogénesis es el proceso de la formación de los óvulos; la espermatogénesis, el proceso de formación de los espermatozoides.
Ovogénesis humana
En los ovarios encontramos unas células llamadas ovogonias que, por mitosis consecutivas, dan lugar a los ovocitos primarios.
Cada ovocito primario, después de la división meiótica I, da lugar a un ovocito secundario y un corpúsculo polar. El ovocito secundario, después de la división meiótica II, da lugar a la ovótida y un segundo corpúsculo polar. El segundo corpúsculo polar también es más pequeño e, igualmente, degenera.
La ovótida se convierte en el óvulo después de un proceso de maduración. Cada ovulación determina el inicio del ciclo ovárico.
Espermatogénesis humana
En los túbulos seminíferos de los testículos se encuentra la célula precursora, la espermatogonia, que, por mitosis, se activa y da lugar a los espermatocitos primarios.
Cada espermatocito primario origina dos espermatocitos secundarios después de la división meiótica I.
A continuación, se da la división meiótica II, en la que cada espermatocito secundario da lugar a dos espermátidas. Las espermátidas maduran y se convierten en espermatozoides. En la espermatogénesis, de cada espermatogonia se obtienen cuatro espermatozoides. La espermatogénesis se inicia en la pubertad.