1. La Teoría Celular

La teoría celular considera a la célula como la unidad elemental de la vida. Se fundamenta en los siguientes principios:

• Unidad estructural: Es la unidad básica de todo ser vivo.
• Unidad funcional: Cada célula es un sistema abierto capaz de intercambiar materia y energía con su entorno, manteniendo su existencia a través de las funciones vitales.
• Unidad reproductiva: Toda célula proviene de la división de otra preexistente.
• Unidad genética: Posee la información hereditaria necesaria para regular su ciclo celular, desarrollo y funcionamiento, y puede transmitirla a sus células hijas.

2. La Célula

La célula es un conjunto organizado de biomoléculas, macromoléculas y orgánulos celulares con la capacidad de desarrollar todas las características asociadas a la vida. Para ello, toda célula debe contar con tres componentes básicos:

• Membrana celular o plasmática: Estructura activa que delimita, individualiza y comunica la célula con el exterior, regulando el trasiego de sustancias.
• Material genético (ácidos nucleicos): Biomoléculas capaces de duplicarse y controlar el funcionamiento y crecimiento celular, permitiendo la vida y reproducción de la célula.
• Citoplasma: Contenido interno de la célula, con una matriz fluida y activa llamada citosol. Mediante reacciones metabólicas catalizadas por enzimas, utiliza nutrientes energéticos para fabricar y reponer componentes celulares y responder a cambios internos y externos.

Tipos de Organización Celular

Se distinguen dos tipos principales de organización celular:

• Organización celular procariota, característica de las bacterias.
• Organización celular eucariota, presente en las células del resto de los reinos.

3. La Célula Procariota

Tamaño y Morfología de las Bacterias

Las bacterias son aproximadamente diez veces más pequeñas que las células eucariotas. Su forma es variada, siendo frecuente el pleomorfismo. Las formas bacterianas comunes incluyen:

• Vibrios: Forma de coma.
• Cocos: Forma esférica. Pueden presentarse de forma aislada, en parejas (diplococos), en cadenas (estreptococos) o en racimos (estafilococos).
• Bacilos: Forma de bastoncillo. Pueden ser cocobacilos (bastoncillo corto) o bacilos (bastoncillo largo).
• Espirilos: Forma larga y ondulada. Pueden ser espirilos (ondulación suave) o espiroquetas (forma helicoidal).

Componentes de la Célula Procariota

• Cápsula bacteriana: Envuelta externa y viscosa, formada por glucoproteínas y polisacáridos. Interviene en la adherencia, resistencia a la fagocitosis y protección contra la desecación y agentes antibacterianos.
• Membrana plasmática bacteriana: Bicapa lipídica con proteínas insertadas. Regula la fluidez con hopanoides. Funciones: barrera osmótica, transporte, biosíntesis, transducción de energía y anclaje de flagelos. En bacterias fotosintéticas, contiene pigmentos.
• Citoplasma bacteriano: Matriz fluida (citosol) que incluye nucleoide, plásmidos, ribosomas, inclusiones y vesículas.
• Pared bacteriana: Envuelta rígida de peptidoglucano (mureína) que mantiene la forma y protege de cambios osmóticos.
• Mesosoma: Invaginación de la membrana plasmática implicada en la respiración celular, replicación del ADN y división celular.
• Nucleoide: Contiene el cromosoma bacteriano, una molécula de ADN circular, desnuda y superenrollada.
• Ribosoma bacteriano (70S): Responsable de la síntesis de proteínas, formado por subunidades 30S y 50S.
• Plásmido: Pequeña molécula de ADN circular extracromosómico.
• Inclusiones: Acúmulos de sustancias, como gránulos de glucógeno para energía.
• Vesículas: Formaciones esféricas, como vesículas gaseosas (regulación de flotabilidad) y carboxisomas (fijación de carbono).
• Pili: Prolongaciones proteicas tubulares. Los pili somáticos (fimbrias) facilitan la adherencia, y los pili conjugativos (pili) participan en el intercambio genético.
• Flagelo bacteriano: Apéndice filamentoso con movimiento giratorio, compuesto por filamento (flagelina), gancho y corpúsculo basal (motor).

5. La Membrana Plasmática o Celular

La membrana plasmática es una membrana biológica que define el límite celular. Su estructura molecular se describe mediante el modelo del mosaico fluido, que establece:

• La base estructural es una bicapa lipídica (fosfolípidos) con colesterol y proteínas asociadas de forma irregular.
• Las membranas son fluidas, permitiendo el desplazamiento de lípidos y proteínas (movimiento «flip-flop»). La fluidez está regulada por fosfolípidos y colesterol.
• Las membranas son asimétricas, con oligosacáridos en la monocapa externa formando el glucocáliz.

Lípidos de la Membrana Plasmática

• Fosfolípidos: Forman la bicapa lipídica anfipática, con cabezas polares hacia el exterior y colas apolares hacia el interior.
• Glucolípidos: Situados en la monocapa externa, con azúcares proyectados hacia el exterior.
• Colesterol: Presente en membranas animales, regula la fluidez según la temperatura.

Proteínas de la Membrana Plasmática

• Proteínas intrínsecas: Hidrofóbicas, inmersas en la bicapa lipídica.
• Proteínas integrales transmembrana: Atraviesan la bicapa, con extremos hidrofílicos expuestos.
• Proteínas extrínsecas: Hidrofílicas, adheridas a la superficie de la membrana.

Funciones de los Componentes de la Membrana Plasmática

• Funciones de los lípidos: Regulan la resistencia y fluidez (longitud y saturación de ácidos grasos, colesterol) y la permeabilidad (interior hidrófobo impermeable a moléculas hidrosolubles).
• Funciones de las proteínas: De transporte (canal, permeasas), de comunicación (receptores de señales) y enzimáticas (catálisis de reacciones).
• Funciones de los oligosacáridos: De reconocimiento celular (marcadores, antígenos) y como receptores de superficie.

Funciones Generales de la Membrana Plasmática

• Permeabilidad selectiva: protege y aísla el contenido celular.
• Mantenimiento de la forma celular: anclaje del citoesqueleto.
• Regulación del intercambio de sustancias.
• Transferencia de señales externas.
• Reconocimiento e identificación celular.
• Adherencia y comunicación entre células.

Uniones Intercelulares

Son cruciales para la organización tisular:

• Uniones oclusivas o estrechas: Sellan el espacio entre membranas, formando barreras impermeables.
• Desmosomas: Puntos de unión resistentes a tracciones mecánicas, con placas proteicas y anclaje a filamentos de citoqueratina.
• Uniones GAP o comunicantes: Permiten la comunicación directa entre citoplasmas mediante canales proteicos, facilitando el paso de iones y pequeñas moléculas.

6. Transporte a Través de las Membranas

Las células transportan sustancias necesarias y eliminan desechos mediante tres modalidades:

6.1 Transporte Pasivo

Ocurre sin gasto energético, a favor del gradiente electroquímico (de mayor a menor concentración).

• Difusión simple: Las moléculas atraviesan libremente la membrana (moléculas liposolubles, gases, etanol).
• Difusión facilitada: Requiere proteínas de membrana para iones y moléculas polares.
  • Proteínas canal o porinas: Forman poros para el paso de iones y agua (ósmosis).
  • Proteínas permeasas o carriers: Se unen a moléculas (azúcares, aminoácidos) y cambian su conformación para transportarlas.

6.2 Transporte Activo

Requiere gasto energético (ATP) y se realiza en contra del gradiente electroquímico, mediante proteínas transmembrana (ATPases).

• Bombas iónicas: La bomba Na⁺-K⁺ en células animales bombea 3 Na⁺ al exterior e introduce 2 K⁺ al interior por cada ATP hidrolizado.

Mecanismo de la bomba Na⁺-K⁺:

1. Unión de 3 Na⁺ del citosol a la bomba.
2. Fosforilación de la bomba, que cambia su conformación y libera Na⁺ al exterior.
3. Unión de 2 K⁺ de la cara extracelular.
4. Desfosforilación de la bomba, que vuelve a su conformación inicial y libera K⁺ al citosol.

Funciones de la bomba Na⁺-K⁺:

• Mantenimiento del equilibrio osmótico y volumen celular.
• Generación y mantenimiento del potencial eléctrico de membrana.

6.3 Transporte Mediado por Vesículas

Implica deformaciones de la membrana plasmática para el transporte de macromoléculas y partículas grandes.

• Endocitosis: Entrada de sustancias al citoplasma mediante vesículas.
  • Fagocitosis: Captación de partículas grandes mediante seudópodos, formando fagosomas.
  • Pinocitosis: Captación de fluidos y macromoléculas mediante invaginaciones de la membrana (caveolas), formando vesículas de pinocitosis.
  • Endocitosis mediada por receptor: Entrada selectiva de ligandos específicos a través de depresiones revestidas de clatrina, formando endosomas.
• Exocitosis: Expulsión de sustancias (desechos, metabolitos) al exterior mediante vesículas que se fusionan con la membrana plasmática.

7. Cubiertas Celulares

Son estructuras que rodean la membrana plasmática, compuestas mayoritariamente por glúcidos. Incluyen la pared celular bacteriana, vegetal y de hongos.

7.1 La Pared Celular Bacteriana

Envuelta rígida de peptidoglucano (mureína). Se clasifica según la tinción de Gram:

• Pared bacteriana Gram positiva (G+):
  • Se tiñe con el colorante de Gram.
  • Formada por múltiples capas de peptidoglucano.
  • Puede contener ácidos teicoicos.
• Pared bacteriana Gram negativa (G-):
  • No se tiñe con el colorante de Gram.
  • Estructura en dos capas: una interna fina de peptidoglucano (periplasma) y una externa con bicapa fosfolipídica, lipopolisacáridos y porinas.
  • El periplasma y la membrana externa están unidos por lipoproteínas.
  • No contiene ácidos teicoicos.

7.2 La Pared Celular Vegetal

Cubierta gruesa y rígida compuesta por:

• Componente fibroso: Fibras de celulosa.
• Matriz amorfa: Agua, sales minerales, pectinas y hemicelulosa.

Estructura:

• Lámina media: Capa más externa y antigua, rica en pectinas, responsable de la adherencia celular.
• Pared primaria: Más gruesa, con más celulosa y menos matriz que la lámina media.
• Pared secundaria: Más gruesa y rígida, con más celulosa y estructura laminar ordenada, en contacto con la membrana plasmática.

Funciones: Da forma, consistencia, soporte, protección mecánica y osmótica, y actúa como barrera ante patógenos.

7.3 La Pared Celular de los Hongos

Similar a la pared vegetal, pero compuesta por quitina. Proporciona rigidez, mantiene la forma y limita la entrada de moléculas tóxicas.

Plasmodesmos

Puentes citoplasmáticos que atraviesan las paredes celulares, permitiendo la comunicación intercelular y el transporte simplástico de sustancias entre células adyacentes.

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