Teoría Celular

La Célula

La célula es la unidad fundamental de la vida, caracterizada por:

• Ser la unidad estructural de los seres vivos (todos formados por células).
• Ser la unidad fisiológica o funcional de los seres vivos (realiza todos los procesos que le permiten vivir).
• Ser la unidad de reproducción, ya que todas las células provienen de otra célula preexistente.

Definición de Célula

La célula es la unidad anatómica, estructural y funcional de todo ser vivo.

Tipos de Células

Células Procariotas (Reino Monera)

Las células procariotas no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana.

Células Eucariotas (Reinos Protista, Fungi, Animal y Vegetal)

Las células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado por una membrana.

Organización de la Célula Procariota (Reino Monera)

• Cápsula: Capa rígida y gruesa que envuelve a determinadas bacterias, situada externamente a la pared celular.
• Pared celular: Envoltura rígida y fuerte que protege y da forma a las bacterias. Está formada por polisacáridos y todas las bacterias la poseen.
• Membrana plasmática: Estructura de naturaleza lipídica que envuelve el citoplasma de la bacteria.
• Citoplasma: Contenido que se encuentra rodeado por la membrana plasmática.
• Ribosomas: Orgánulos cuya función es realizar la síntesis de proteínas. Son algo diferentes a los de las células eucariotas.
• Nucleoide: Región en la que las células procariotas contienen el ADN o material genético.
• Estructuras de desplazamiento: Flagelos, pili.

Estructuras de Desplazamiento y Fijación

• Pili: Filamentos cortos con función de fijación (a un sustrato, a otra célula, etc.) o de intercambio de información genética entre bacterias u otras células.
• Flagelo: Filamento de longitud variable que sirve para el desplazamiento de la bacteria. El número y la disposición varían de unas bacterias a otras.

Diferencias entre Células Animales y Vegetales

Membrana Plasmática

La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular.

Composición Química de la Membrana Plasmática

En la composición química de la membrana entran a formar parte:

• Lípidos (principalmente fosfolípidos).
• Proteínas.
• Glúcidos.

Mecanismos de Transporte a Través de la Membrana

Transporte de Moléculas Pequeñas

Difusión Simple (Fig. 1 y 2)

Es el paso de pequeñas moléculas desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. En este transporte no hay gasto energético.

Difusión Facilitada (Fig. 3)

Se emplea para moléculas que no pueden atravesar la bicapa lipídica, por lo tanto, lo hacen mediante la intervención de proteínas transmembrana, las cuales facilitan su paso.

Ósmosis

Paso de agua a través de una membrana semipermeable (ej. membrana citoplasmática), dependiendo de las concentraciones de soluto. No implica gasto de energía.

Transporte Activo

Se produce cuando el transporte se realiza de una zona de menor concentración a una de mayor concentración. Este proceso implica gasto de energía.

Transporte de Macromoléculas a Través de la Membrana

Transporte de moléculas de elevada masa molecular (moléculas grandes).

Endocitosis

Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana, englobando la partícula a ingerir.

Exocitosis

Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular.

El Citoplasma

Medio acuoso, de apariencia viscosa, donde están disueltas muchas sustancias alimenticias.

Orgánulos Celulares: Síntesis, Almacenamiento y Transporte

Orgánulos de Síntesis, Almacenamiento y Transporte

1. Ribosomas

Realizan la síntesis de proteínas.

2. Retículo Endoplasmático

Retículo Endoplasmático Rugoso

Presenta ribosomas adosados. Función: Síntesis y almacenamiento de proteínas.

Retículo Endoplasmático Liso

Carece de ribosomas. Función: Síntesis de lípidos.

3. Aparato de Golgi

Formado por sacos rodeados por pequeñas vesículas.

Función: Acumula y exporta al exterior sustancias procedentes del retículo endoplasmático.

Vacuolas

Vesículas rodeadas de membrana, que acumulan sustancias como agua, nutrientes y productos de desecho.

Lisosomas

Son pequeñas vesículas rodeadas por membrana y que contienen enzimas digestivas (enzimas hidrolíticas). Función: Digerir los alimentos que llegan a la célula (digestión celular).

Mitocondrias

Presentes en células animales y vegetales. Son orgánulos con doble membrana. La membrana externa es lisa y la interna presenta numerosos repliegues.

En su interior, al igual que en los cloroplastos, encontramos ADN propio, denominado ADN mitocondrial, y ribosomas similares a los de las células procariotas.

Función: Suministrar energía a la célula (proceso denominado respiración celular, que requiere oxígeno). Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula.

La energía se obtiene a partir del proceso de respiración celular, que consiste en la siguiente transformación:

Materia orgánica (glucosa) + O₂ → CO₂ + H₂O + Energía

Cloroplastos

Exclusivos del reino vegetal.

Orgánulos con doble membrana. En su interior, al igual que en las mitocondrias, encontramos ADN, denominado ADN plastidial, y ribosomas similares a los de las células procariotas.

Función: Realizar la fotosíntesis, proceso en el que se transforma la energía lumínica en energía química. Con esa energía, transforman el agua y el CO₂ en compuestos orgánicos (glucosa y otros), liberando O₂.

CO₂ + H₂O + Energía luminosa (luz) → Materia orgánica (glucosa) + O₂

Estructuras de Soporte y Locomoción

Citoesqueleto

Conjunto de filamentos que sirven de soporte a los orgánulos y dan forma a la célula. Permite el desplazamiento de orgánulos por el citoplasma.

Cilios y Flagelos

Los cilios y los flagelos son proyecciones largas y finas de la superficie celular que se encuentran en muchísimas células eucariotas.

Son prácticamente idénticas, excepto en su longitud:

• Los cilios son cortos y se encuentran en abundancia.
• Los flagelos son más largos y escasos.

Niveles de Organización Biológica

Célula

Tejido

Asociación de células idénticas.

Órgano

Asociación de tejidos que realizan una función común.

Sistemas o Aparatos

• Sistema: Compuesto por órganos homogéneos en su estructura y origen.
• Aparato: Compuesto por órganos heterogéneos o diferentes.

Organismo (Especie)

El Núcleo Celular

En él se encuentra la mayoría del ADN celular, con la información genética (el resto se halla en las mitocondrias y, en células vegetales, en los cloroplastos).

Componentes del Núcleo

• Envoltura o membrana nuclear: Formada por una doble membrana, la externa conectada con el retículo endoplasmático.
• Poros nucleares: Permiten la comunicación con el citoplasma.
• Nucleoplasma: Medio acuoso del interior.
• Nucléolo: Corpúsculo esférico sin membrana. Su función es la formación de los ribosomas. Puede haber más de uno en la célula.
• Cromatina: Filamentos de ADN asociados a proteínas. Cuando la célula se va a dividir, se organizan y condensan en cromosomas.

Cromosomas

Son estructuras que se observan cuando la célula entra en el proceso de división. Están formados por ADN asociado a proteínas.

Partes de un Cromosoma

• Cromátidas: Unidad longitudinal que forma el cromosoma en sí mismo. Es la mitad longitudinal del cromosoma.
• Centrómero: Es la región más estrecha del cromosoma y divide a cada cromátida en dos brazos. En un cromosoma típico, se corresponde con la constricción primaria. Sobre ellos hay estructuras proteicas llamadas cinetocoros.
• Telómero: Corresponde al extremo de los cromosomas. Los telómeros cumplen la función de impedir que los cromosomas se fusionen entre sí.
• Constricción secundaria: Esta región se ubica en los extremos de los brazos.
• Satélite: Es un segmento del cromosoma, con forma esférica, que se encuentra separado del resto del cromosoma por la constricción secundaria.

Clasificación de los Cromosomas

Tipos de Cromosomas según su Morfología

• Cromosoma metacéntrico
• Cromosoma submetacéntrico
• Cromosoma acrocéntrico
• Cromosoma telocéntrico

Tipos de Cromosomas según su Estructura

• Cromosomas lineales: Característicos de las células eucariotas.
• Cromosomas circulares: Presentes en organismos procariotas, mitocondrias y cloroplastos.

Tipos de Cromosomas según su Función

En los organismos que se reproducen sexualmente existen dos tipos de cromosomas: los no sexuales y los sexuales.

• Cromosomas somáticos (autosomas): Son aquellos que no están involucrados en la determinación del sexo de los individuos. En el ser humano, los pares de cromosomas del 1 al 22 son autosomas.
• Cromosomas sexuales (heterocromosomas): Son aquellos que se encargan de determinar el sexo de los individuos. En el ser humano, el par de cromosomas 23 es el que dicta el sexo.

Células Diploides y Haploides

Células Diploides (2n)

Tienen dos juegos de cada cromosoma en sus células. Las células diploides son somáticas (no reproductoras); uno procede del padre y el otro de la madre. Por eso se llaman cromosomas homólogos.

Células Haploides (n)

Solo tienen un juego de cada cromosoma.

Cariograma o Cariotipo

Es la representación ordenada (manual o mediante medios mecánicos) de los cromosomas de una persona, en relación con su cantidad, forma y tamaño, en busca de alteraciones cromosómicas. También se le denomina cariotipo.

Componentes del Cariotipo

• Heterocromosomas (cromosomas sexuales): Determinan el sexo del individuo. En humanos, son el X y el Y. Los hombres son XY y las mujeres XX.
• Autosomas: El resto de cromosomas, iguales en ambos sexos.

Interfase

Tiene lugar entre dos divisiones celulares consecutivas.

Fases de la Interfase

• Fase G1: Aumento de tamaño, aumento de orgánulos, enzimas, etc. Las células que no se dividen nuevamente (como las nerviosas o las del músculo esquelético) pasan toda su vida en este período.
• Fase S (Síntesis o Replicación del ADN): Se duplica el ADN y las proteínas.
• Fase G2: La célula se prepara para una nueva división (Mitosis o Fase M). El ADN se condensa y se empiezan a formar los cromosomas.

Mitosis

Consiste en la división del núcleo (cariocinesis) de una célula somática (2n), para dar lugar a dos células hijas con el mismo número de cromosomas que la célula materna (2n).

Etapas de la Mitosis

Profase

• Los cromosomas se visualizan como filamentos dobles. Cada uno está formado por dos cromátidas que permanecen unidas solo a nivel del centrómero.
• La envoltura nuclear desaparece.

Metafase

• Aparece el huso mitótico o acromático, formado por microtúbulos.
• Los cromosomas se unen a los microtúbulos por el cinetocoro.
• Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial.

Anafase

• Se separan las cromátidas de cada cromosoma (ahora cromosomas hijos), y se dirigen a polos opuestos de la célula.

Telofase

• Comienza cuando las cromátidas llegan a los polos de la célula y pierden su condensación (se desenrollan).
• Se forma nuevamente la envoltura nuclear.

Meiosis

Consiste en la división del núcleo de una célula somática (2n) para dar lugar a cuatro células, con la mitad de cromosomas que la célula materna (n).

Con este proceso se obtienen los gametos (óvulos o espermatozoides) (n).

Primera División Meiótica (Meiosis I o Reduccional)

Profase I

• Los cromosomas se hacen visibles, formados por dos cromátidas.
• Los cromosomas homólogos se emparejan (sinapsis), formando bivalentes (o tétradas, compuestas por 2 cromosomas o 4 cromátidas).
• Se producen intercambios de fragmentos de ADN (genes) entre cromátidas homólogas no hermanas (sobrecruzamiento o crossing-over), lo que genera variabilidad genética.
• Se separan los cromosomas homólogos (permaneciendo unidos por los quiasmas). En este momento, la meiosis puede sufrir una pausa (dictioteno), como ocurre en la formación de óvulos humanos.
• La membrana nuclear desaparece.

Metafase I

Los cromosomas homólogos, también llamados bivalentes o tétradas, se sitúan en el ecuador de la célula.

Anafase I

Los cromosomas homólogos se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula.

Telofase I

• Se forma la membrana nuclear.
• Cada núcleo está formado por células que únicamente poseen uno de los dos homólogos, con dos cromátidas no idénticas genéticamente (diferencia con la mitosis).
• Los cromosomas se desenrollan.
• Finaliza la primera división meiótica.

Citocinesis

El citoplasma se divide.

Segunda División Meiótica (Meiosis II)

Similar a una mitosis normal.

Profase II

• Los cromosomas se visualizan como filamentos dobles. Cada uno está formado por dos cromátidas que permanecen unidas solo a nivel del centrómero.
• La envoltura nuclear desaparece.

Metafase II

• Aparece el huso mitótico o acromático, formado por microtúbulos.
• Los cromosomas se unen a los microtúbulos por el cinetocoro.
• Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial.

Anafase II

• Se separan las cromátidas (ahora cromosomas hijos), que emigran a polos opuestos de la célula.

Telofase II

• Comienza cuando las cromátidas llegan a los polos de la célula y pierden su condensación (se desenrollan).
• Se forma nuevamente la envoltura nuclear.

Diferencias entre Mitosis y Meiosis

Etiquetas: Biología Celular, célula eucariota, célula procariota, orgánulos celulares