Las células constituyen la unidad básica de los tejidos y órganos. Además de proporcionar la estructura, ingieren nutrientes, los convierten en energía y contienen el código genético hereditario.

Organización General de la Célula

La célula se organiza en dos compartimentos principales: el núcleo y el citoplasma. Estos están separados por la membrana nuclear. A su vez, el citoplasma está separado del entorno por la membrana celular (también conocida como membrana plasmática).

El conjunto de sustancias que componen la célula se denomina protoplasma. El protoplasma está compuesto principalmente por:

• Agua: Es el principal medio líquido, representando entre el 70-85% de la masa celular en la mayoría de las células (excepto en los adipocitos). Muchos componentes químicos se encuentran disueltos en el agua, mientras que otros están en suspensión como micropartículas sólidas.
• Electrolitos: Incluyen potasio (K), magnesio (Mg), fosfato, sulfato, bicarbonato y pequeñas cantidades de sodio (Na), cloro (Cl) y calcio (Ca). Los iones son fundamentales para las reacciones celulares y el funcionamiento de diversos mecanismos celulares.
• Proteínas: Constituyen aproximadamente el 20% de la masa celular. Se clasifican en dos tipos principales:
  • Estructurales: A menudo se presentan en forma de filamentos, como los microtúbulos que forman el citoesqueleto. También se encuentran fuera de la célula (colágeno y elastina).
  • Funcionales: Generalmente tienen una estructura tubular y actúan como enzimas. Son móviles en el líquido celular o están adheridas a estructuras membranosas, catalizando reacciones químicas intracelulares específicas.
• Lípidos: Representan alrededor del 2% de la masa celular. Son solubles en disolventes grasos e insolubles en agua. Forman barreras en la membrana celular y en las membranas intracelulares, y también sirven como almacén de nutrientes energéticos. Los lípidos más importantes son los fosfolípidos, el colesterol y los triglicéridos (grasas neutras).
• Carbohidratos: No desempeñan una función estructural significativa (excepto en las glucoproteínas). Se encuentran principalmente en forma de glucosa disuelta en el líquido extracelular (LEC) y como glucógeno almacenado en el líquido intracelular (LIC). Son esenciales para la nutrición celular. Representan aproximadamente el 1% de la masa total, aunque este porcentaje puede aumentar en células musculares (hasta un 3%) y en hepatocitos (hasta un 6%).

Membranas Celulares: Barreras y Vías de Transporte

Las membranas celulares están compuestas principalmente por lípidos y proteínas. Los lípidos proporcionan una barrera que impide el movimiento de agua y sustancias hidrosolubles, mientras que las proteínas crean vías especializadas (canales) para el paso de sustancias específicas. Esta estructura se aplica a la membrana celular, la membrana nuclear, la membrana del retículo endoplasmático (RE), de las mitocondrias, de los lisosomas y del aparato de Golgi.

La membrana celular es una estructura elástica, fina y flexible, con un grosor de 7.5-10 nm. Su composición aproximada es: 55% proteínas, 25% fosfolípidos, 13% colesterol, 4% otros lípidos y 3% hidratos de carbono. La estructura básica es una bicapa lipídica formada por fosfolípidos (con un extremo fosfato hidrofílico y una porción de ácidos grasos hidrofóbica), esfingolípidos y colesterol. El colesterol regula la permeabilidad y la fluidez de la membrana. La bicapa lipídica es impermeable a sustancias hidrosolubles comunes como iones, glucosa y urea.

Las proteínas de membrana, en su mayoría glucoproteínas, se presentan como masas globulares que flotan en la bicapa lipídica. Existen dos tipos principales:

• Proteínas integrales: Atraviesan toda la membrana. Forman canales para la difusión de agua y sustancias hidrosolubles, actúan como proteínas transportadoras (incluso en contra de gradientes electroquímicos, en el transporte activo) y funcionan como receptores para señales químicas hidrosolubles.
• Proteínas periféricas: Se unen a una sola superficie de la membrana.

Los hidratos de carbono de la membrana, a menudo unidos a proteínas (glucoproteínas) o lípidos (glucolípidos), desempeñan varias funciones:

• Proporcionan una carga negativa a la superficie celular, repeliendo otras moléculas con carga negativa.
• El glucocáliz (capa de hidratos de carbono) de una célula puede unirse al glucocáliz de otras células, facilitando la adhesión celular.
• Muchos actúan como componentes de receptores para la unión de hormonas.

Estructura Interna de la Célula: Citoplasma y Orgánulos

El citoplasma es la porción gelatinosa de la célula, también llamada citosol. Contiene proteínas, electrolitos, glucosa y otros compuestos disueltos. Además, alberga diversos orgánulos:

• Retículo endoplasmático (RE): Red de túbulos y vesículas interconectadas, cuyas paredes están formadas por membranas de bicapa lipídica con proteínas. El espacio interior, la matriz endoplasmática, contiene un líquido diferente al citosol. El RE posee sistemas enzimáticos que coordinan funciones metabólicas.
• Ribosomas: Pequeñas partículas granulares que se encuentran en la superficie exterior del RE rugoso (granular). Su función principal es la síntesis de proteínas.
• RE liso (agranular): Carece de ribosomas y participa en la síntesis de lípidos y otros procesos enzimáticos.
• Aparato de Golgi: Estructura membranosa similar al RE liso, compuesta por capas apiladas de vesículas. Es prominente en células secretoras y funciona en conjunto con el RE. Recibe vesículas de transporte (vesículas ER) del RE, procesa su contenido y forma lisosomas, vesículas secretoras y otros componentes citoplasmáticos.
• Lisosomas: Se forman a partir del aparato de Golgi y contienen enzimas hidrolíticas. Constituyen el sistema digestivo celular, degradando estructuras dañadas, partículas de alimento y sustancias no deseadas (como bacterias). Están rodeados por una membrana de bicapa lipídica que impide el contacto de las enzimas con el resto de la célula.
• Peroxisomas: Similares a los lisosomas, pero se cree que se forman por autorreplicación. Contienen oxidasas en lugar de hidrolasas, que oxidan sustancias potencialmente tóxicas.
• Vesículas secretoras: Contienen sustancias sintetizadas en el sistema RE-Golgi que se liberan al exterior de la célula.
• Mitocondrias: Son las centrales energéticas de la célula. Poseen dos membranas de bicapa lipídica-proteínas: una externa y otra interna. La membrana interna forma pliegues (crestas) donde se unen enzimas oxidativas. La cavidad interna contiene una matriz con enzimas que extraen energía de los nutrientes. Esta energía se utiliza para sintetizar ATP (adenosín trifosfato), que luego se transporta fuera de la mitocondria para liberar su energía en otras partes de la célula.

La glucólisis comienza en el citosol, y los productos resultantes se trasladan a la mitocondria para continuar el proceso en el ciclo de Krebs.

• Núcleo: Es el centro de control de la célula. Contiene el ADN, que alberga los genes. Los genes determinan las características de las proteínas celulares, incluyendo las enzimas citoplasmáticas, y controlan la reproducción celular.
• Nucléolo: Estructura dentro del núcleo, sin membrana limitante. Contiene ARN y proteínas similares a las de los ribosomas. Su tamaño aumenta durante la síntesis activa de proteínas. Su función principal es la formación de subunidades ribosómicas, que luego migran al citoplasma a través de los poros nucleares para ensamblarse en ribosomas maduros.

Ingestión Celular: Endocitosis

La célula obtiene nutrientes y otras sustancias del entorno a través de varios mecanismos:

• Difusión: Movimiento pasivo de moléculas a través de la membrana, impulsado por el movimiento aleatorio de las moléculas. Puede ocurrir a través de poros o de la matriz lipídica.
• Transporte activo: Implica el uso de proteínas transportadoras que se unen a la sustancia y la transportan a través de la membrana, a menudo en contra de un gradiente de concentración.
• Endocitosis: Mecanismo por el cual la célula ingiere partículas o moléculas grandes. Incluye:
  • Pinocitosis: Ingestión de partículas pequeñas que forman vesículas llenas de líquido extracelular (LEC). Es un proceso continuo, especialmente en macrófagos. Es el principal mecanismo para la entrada de macromoléculas grandes. Requiere ATP y calcio. Las proteínas se unen a receptores en la membrana, que se concentran en *hendiduras revestidas*. Estas hendiduras se invaginan con la ayuda de proteínas como la clatrina, actina y miosina, formando una vesícula.
  • Fagocitosis: Ingestión de partículas grandes (bacterias, células, tejido necrótico). Es realizada por células especializadas como macrófagos y leucocitos. La partícula se une a receptores en la superficie celular, a menudo a través de anticuerpos (opsonización). La membrana se evagina alrededor de la partícula, y las fibrillas contráctiles la internalizan en una vesícula.

Otros Conceptos Clave

• Autolisis: Digestión completa de la célula.
• Autofagia: Proceso de limpieza celular en el que los orgánulos y agregados proteicos dañados se degradan y reciclan. Los orgánulos deteriorados se transfieren a los lisosomas a través de autofagosomas, donde se digieren y sus nutrientes se reutilizan.
• Movimiento amebiano: Movimiento de la célula completa en relación con su entorno, como el movimiento de los leucocitos a través de los tejidos. Se inicia con la protrusión de un seudópodo que se fija al tejido mediante proteínas receptoras. Implica endocitosis y exocitosis continuas, y la contracción de actina y miosina.
• Quimiotaxia: Principal regulador del movimiento amebiano. Es el movimiento direccional de la célula en respuesta a una sustancia química en el entorno. La quimiotaxia positiva ocurre cuando la célula se mueve hacia una mayor concentración de la sustancia, y la quimiotaxia negativa ocurre en la dirección opuesta.
• Movimiento ciliar: Movimiento de cilios en la superficie de las células, como en las vías respiratorias (para mover el moco) y las trompas uterinas (para transportar el óvulo).