La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Las células de los animales, las plantas, los hongos y los protozoos son células eucarióticas. Todas comparten estructuras esenciales:

Componentes Comunes de las Células Eucarióticas

• Membrana celular o plasmática: Una fina capa que delimita la célula, regula el paso de sustancias y la separa del medio exterior.
• Citoplasma o contenido celular: Un medio acuoso gelatinoso, el citosol, donde se encuentran diversas estructuras especializadas llamadas orgánulos.
• Núcleo: La estructura más grande y visible, separada del citoplasma por una doble membrana. Contiene el material genético y da nombre a estas células (del griego eu, ‘verdadero’, y karyon, ‘núcleo’). El tamaño celular varía entre 5 y 100 µm, y los orgánulos pueden diferir entre especies.

Orgánulos Celulares Específicos

• Retículo endoplasmático: Red de sacos y canales membranosos. Puede tener ribosomas adosados en su superficie externa y participa en la síntesis de diversas sustancias.
• Aparato de Golgi: Pilas de sacos membranosos planos rodeados de vesículas, que procesan y empaquetan productos del retículo endoplasmático.
• Citoesqueleto: Red de filamentos proteicos que proporciona soporte estructural, forma y participa en el movimiento celular.
• Centriolos: Estructuras implicadas en la organización del citoesqueleto y la división celular.
• Lisosomas: Vesículas membranosas que contienen enzimas digestivas para degradar macromoléculas.
• Cloroplastos: Orgánulos presentes en células vegetales y algas, que contienen clorofila y son el sitio de la fotosíntesis.
• Pared celular: Cubierta rígida externa a la membrana celular, presente en plantas, hongos y algunas bacterias, que proporciona soporte y protección.
• Vacuolas: Grandes sacos membranosos que almacenan agua, nutrientes y desechos.
• Mitocondrias: Orgánulos con doble membrana responsables de la respiración celular y la producción de energía (ATP).

Diferencias Clave: Célula Animal vs. Célula Vegetal

Aunque ambas son eucarióticas, presentan distinciones:

Características de la Célula Animal

• Formas diversas.
• Ausencia de pared celular.
• Presencia de varios centriolos.
• No posee cloroplastos; es heterótrofa.
• Presencia de lisosomas para la digestión.
• Vacuolas pequeñas y numerosas.

Características de la Célula Vegetal

• Forma prismática.
• Presencia de pared celular rígida (celulosa).
• Una gran vacuola central (vacuola de turgencia).
• Contiene cloroplastos para la fotosíntesis.
• Puede poseer cromoplastos y leucoplastos para almacenar pigmentos y sustancias de reserva.

El Núcleo: Centro de Control Celular

El núcleo es la estructura más prominente, usualmente central, que dirige y controla las funciones celulares. Está rodeado por una envoltura nuclear con poros que regulan el intercambio con el citoplasma.

• Nucléolo: Zona esférica dentro del núcleo donde se sintetizan los ribosomas.
• Cromatina: Filamentos de ADN que contienen la información hereditaria. Durante la división celular, se condensan para formar los cromosomas.

El Ciclo Celular: Crecimiento y División

El ciclo celular es el período de vida de una célula, desde su nacimiento hasta su división. Regula el crecimiento, la división y la reproducción celular.

Etapas del Ciclo Celular

• Fase G₀: Estado de reposo metabólico.
• Fase G₁: Crecimiento celular, aumento de proteínas y duplicación de orgánulos.
• Fase S: Duplicación del material genético (ADN).
• Fase G₂: Preparación para la división; los cromosomas se condensan y los centriolos se duplican y migran a los polos.

La Célula Procariótica: Simplicidad y Diversidad

A diferencia de las eucariotas, las células procarióticas carecen de un núcleo definido; su material genético se localiza libremente en el citoplasma.

Características de la Célula Procariótica

• Tamaño reducido (0.4-14 µm de longitud, 0.2-12 µm de ancho).
• Forma variada.
• Membrana celular recubierta por una pared celular de composición distinta a la vegetal.
• Generalmente, un único cromosoma circular en el citoplasma.
• Pueden contener plásmidos: pequeños cromosomas circulares autónomos.

Funciones Vitales de las Células

Nutrición: Obtención de Materia y Energía

La nutrición celular implica la incorporación de materia y energía del medio, su transformación (metabolismo) y la expulsión de desechos. Se clasifica en:

Nutrición Autótrofa

Las células elaboran sus propios compuestos orgánicos a partir de materia inorgánica (CO₂, H₂O). Las células vegetales, algas y cianobacterias realizan la fotosíntesis gracias a la clorofila, capturando energía solar. Este proceso ocurre en los cloroplastos y libera oxígeno.

Nutrición Heterótrofa

Las células obtienen compuestos orgánicos del medio. Incluye a las células animales, hongos y eucariotas sin pigmentos fotosintéticos. Generalmente, incorporan compuestos orgánicos ya digeridos.

Obtención de Energía Celular

La energía de los compuestos orgánicos se extrae mediante dos procesos:

• Respiración celular: Ocurre en las mitocondrias. Utiliza oxígeno para degradar compuestos orgánicos (como la glucosa), liberando energía (ATP), calor, dióxido de carbono y agua. El oxígeno entra por difusión a través de la membrana celular.
• Fermentación: Ocurre en el citosol en ausencia de oxígeno. La materia orgánica se degrada de forma incompleta, liberando menos energía y generando residuos orgánicos. Es realizada por algunas bacterias (yogur) y, alternativamente, por levaduras y células musculares cuando el oxígeno es escaso.

Función de Relación: Respuesta al Entorno

Las células reciben estímulos del medio y responden, a menudo mediante el movimiento. Las células eucarióticas pueden moverse usando:

• Cilios: Prolongaciones cortas y vibrátiles de la membrana celular.
• Flagelos: Prolongaciones largas y ondulantes, similares a un látigo.
• Pseudópodos: Proyecciones citoplasmáticas temporales para el movimiento y la captura de alimento.

Otras respuestas incluyen la secreción de sustancias (hormonas) o la modificación del ciclo celular. Las células procarióticas también pueden tener flagelos o formar esporas de resistencia para sobrevivir en condiciones adversas.

Reproducción Celular: Continuidad de la Vida

• Células Eucarióticas: Implica la división del núcleo (mitosis) y luego del citoplasma. La división nuclear es equitativa; la citoplasmática puede no serlo.
• Células Procarióticas: Proceso más simple de fisión binaria, donde la célula madre se divide en dos células hijas idénticas.

Teoría Endosimbiótica: El Origen de Orgánulos Clave

Propuesta por Lynn Margulis, explica el origen de las células eucarióticas a partir de procarióticas. Sugiere que las mitocondrias y los cloroplastos se originaron de bacterias endosimbióticas que fueron fagocitadas por una célula huésped.

Evidencias de la Teoría Endosimbiótica

• Mitocondrias y cloroplastos poseen su propio ADN circular, similar al bacteriano.
• Expresan sus genes y sintetizan proteínas de forma independiente.
• Su ARN es similar al de bacterias específicas (aerobias y cianobacterias).
• Su tamaño y apariencia son parecidos a los de las bacterias.
• Poseen doble membrana: la interna de origen bacteriano, la externa de la fagocitosis.
• Son sensibles a antibióticos que afectan a bacterias.
• Se multiplican por fisión binaria, como las bacterias.

El Origen de la Vida en la Tierra

La pregunta sobre cómo surgió la vida ha generado diversas explicaciones a lo largo de la historia.

Concepciones Idealistas

Postulan un origen divino o sobrenatural. Incluyen el creacionismo (basado en relatos religiosos como el Génesis) y la idea de un ser supremo creador. La concepción fijista asume que las formas de vida originales no han cambiado.

Concepciones Materialistas

Buscan explicaciones basadas en procesos naturales.

Generación Espontánea

Teoría sostenida desde Aristóteles hasta el siglo XIX, que afirmaba que los seres vivos podían surgir espontáneamente de materia inorgánica o en descomposición.

Experimento de Redi (1668)

Francesco Redi demostró que los gusanos en la carne descompuesta provenían de huevos de moscas, refutando la generación espontánea para organismos macroscópicos. Colocó carne en frascos: unos abiertos y otros cubiertos con gasa. Solo los frascos abiertos mostraron gusanos.

Experimento de Pasteur (1862)

Louis Pasteur refutó definitivamente la generación espontánea para los microorganismos. Utilizó matraces con cuellos de cisne que permitían la entrada de aire pero retenían los microorganismos. El caldo en estos matraces permaneció estéril, mientras que en un matraz con cuello cortado se contaminó rápidamente.

Hipótesis Quimiosintética (Oparin-Haldane)

Propone que la vida surgió de materia inorgánica en las condiciones de la Tierra primitiva (atmósfera reductora, alta radiación, actividad volcánica). Moléculas orgánicas simples se habrían formado y asociado en el»caldo primitiv» para dar lugar a estructuras autorreplicantes (coacervados).

Experimento de Miller (1953)

Stanley Miller recreó las condiciones propuestas por Oparin y Haldane en un laboratorio. Introdujo gases como metano, amoniaco e hidrógeno en un recipiente con agua hirviendo y sometió la mezcla a descargas eléctricas. Tras una semana, analizó el contenido y encontró la formación de compuestos orgánicos, apoyando la hipótesis de un origen químico de la vida.