1. Teorías Celulares

1.1. La Teoría Celular Clásica

Gracias a la invención de los microscopios, los científicos del siglo XVI pudieron observar la célula por primera vez. No fue hasta el año 1839 que se estableció el primer principio fundamental de la teoría celular, que se ha ido completando con el paso de los años:

• Todos los seres vivos están formados por una o más células. Podemos decir que la célula es la unidad estructural de los seres vivos.
• La célula es capaz de llevar a cabo todas las reacciones químicas necesarias para mantenerse viva. Así, pues, la célula es la unidad fisiológica de todos los seres vivos.
• Una célula solo puede generarse a partir de otra célula existente, omnis cellula ex cellulla. Es la unidad de origen de todos los seres vivos.
• La célula contiene toda la información necesaria para el control de su funcionamiento y su estructura y para transmitirla a sus descendientes. Es la unidad genética de todos los seres vivos.

Esta teoría ha sido fundamental en el progreso de la biología, ya que ha permitido entender la complejidad de muchos aspectos relacionados con los seres vivos (enfermedades, mutaciones, trasplantes, la herencia de los caracteres biológicos, etc.).

1.2. La Teoría de la Endosimbiosis

La teoría más aceptada sobre el origen de las células eucariotas es la Teoría de la Endosimbiosis, presentada por la científica Lynn Margulis. La teoría afirma que las células eucariotas se originaron a partir de grandes células procariotas que no tenían pared celular y que capturaron e incorporaron, sin digerir, algunas células con las que desarrollarían una relación de beneficio mutuo, conocida como simbiosis.

2. Estructura Celular

La célula es la estructura biológica más sencilla que actúa por sí misma y realiza las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Los tres elementos fundamentales son la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético.

Nota: Osmosis de la Zanahoria

Comprueba que las células vegetales son semipermeables, es decir, que dejan pasar algunas sustancias como el agua.

Componentes Celulares Clave

La Membrana Plasmática

Capa que delimita la célula y regula la entrada y la salida de sustancias entre el citoplasma y el medio externo gracias a su permeabilidad selectiva. Está formada por una bicapa lipídica a la que se le asocian diferentes proteínas. Algunas células segregan celulosa para crear una membrana gruesa, la pared celular. Otras, las células animales, segregan principalmente colágeno, que forma con otras proteínas la matriz extracelular.

El Citoplasma

Medio interno de la célula, constituido por un medio acuoso denominado citosol, un entramado de proteínas fibrilares que forman el citoesqueleto y los orgánulos celulares.

Retículo Endoplasmático

Conjunto de sacos planos y túbulos interconectados, en cuyo interior se sintetizan, se transportan y se almacenan sustancias.

• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Presenta ribosomas adheridos a la superficie. Participa en la formación de la envoltura nuclear.
• Retículo Endoplasmático Liso (REL): No presenta ribosomas adheridos a la superficie. Está comunicado con el RER. En su interior sintetiza lípidos que se unen a las proteínas procedentes del RER.

Aparato de Golgi

Orgánulo membranoso formado por un conjunto de sacos planos y superpuestos. Se encuentra próximo al núcleo. Recibe y almacena sustancias procedentes del retículo endoplasmático y, en su interior, se sintetizan los glicolípidos y las glicoproteínas. Estas sustancias pueden formar lisosomas o ser liberadas al exterior a través de vesículas de secreción.

El Núcleo

El material genético de la célula está formado por una sustancia denominada ácido desoxirribonucleico o ADN. El ADN puede estar más o menos condensado en una región del citoplasma (células procariotas) o rodeado por una doble membrana (células eucariotas).

Centrosoma

Zona transparente, no delimitada por membranas, a partir de la cual se forman unas fibras del citoesqueleto, denominadas microtúbulos. Estos forman el huso acromático, encargado de la separación de los cromosomas durante la división celular. Los centrosomas de las células animales presentan dos cilindros perpendiculares denominados centriolos. También hay centriolos en la base de los cilios y flagelos, que permiten a la célula moverse, atraer alimento o desplazar fluidos.

Cloroplastos

Orgánulos de forma alargada, característicos de las células vegetales. Están formados por una doble membrana y por muchos sáculos aplanados en el interior, donde se engloban las moléculas de clorofila, pigmento que interviene en la fotosíntesis.

Reacción de la Fotosíntesis: 6CO₂ + 6H₂O + energía solar → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Mitocondrias

Orgánulos alargados que llevan a cabo la respiración celular. Formados por una doble membrana, una externa lisa y una interna con muchos repliegues (crestas mitocondriales). Obtienen energía para la célula, completando la reacción:

Reacción de la Respiración Celular: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP’s

Vacuolas

Estructuras globulares delimitadas por una membrana. Almacenan agua, nutrientes, sustancias de reserva y sustancias de rechazo. En las células de los vegetales generalmente son muy grandes, mientras que en las de los animales algunas son pequeñas y se denominan vesículas.

Lisosomas

Estructuras globulares procedentes del aparato de Golgi, que contienen enzimas digestivas. Están envueltos por una membrana que presenta una estructura protectora en su interior. Digieren alimentos ingeridos por la célula o destruyen orgánulos celulares viejos. Son exclusivos de las células animales.

Ribosomas

Orgánulos sin membrana, constituidos por dos subunidades con la función de sintetizar proteínas.

3. Tipos de Células

Células Procariotas

No presentan envoltura nuclear y, por lo tanto, no tienen núcleo. El ADN se encuentra más o menos condensado en la región del citoplasma denominada nucleoide. Tienen una estructura muy sencilla y los únicos orgánulos que poseen son los ribosomas y las inclusiones citoplasmáticas (depósitos de sustancias de reserva o rechazo). Tienen una pared bacteriana rígida sobre la membrana y pueden tener una cápsula de mucosa encima, así como centenares de filamentos cortos, denominados fimbrias, y uno o varios filamentos largos llamados flagelos.

Ejemplo: bacterias y arqueobacterias.

Células Eucariotas

Se caracterizan porque tienen núcleo. Las moléculas de ADN están parcialmente distendidas y forman una masa oscura denominada cromatina. Antes de la división celular, las moléculas de ADN se enrollan sobre sí mismas y dan lugar a una estructura visible con el microscopio óptico denominada cromosoma. Por ello, durante la división celular, cuando se rompe la doble membrana nuclear, los cromosomas aparecen dispersos en el citoplasma.

Ejemplo: animales, plantas, hongos, algas, etc.

4. El Material Genético

El material genético de la célula está formado por una o diversas moléculas de una sustancia denominada ácido desoxirribonucleico o ADN. En las células eucariotas está rodeado por una doble membrana, formando el núcleo, y en las células procariotas está condensado en una región del citoplasma, el nucleoide.

En una célula eucariota hay diversos tipos de cromosomas. Cada cromosoma contiene un conjunto de genes diferentes y, por lo tanto, una información genética específica para diferentes caracteres biológicos. Con un microscopio se pueden distinguir diferentes tipos según la longitud y por la situación de la constricción primaria o centrómero.

Según la posición del centrómero, encontramos los siguientes tipos de cromosomas:

• Metacéntrico: El centrómero se encuentra en la mitad, lo que da lugar a brazos de la misma longitud.
• Submetacéntrico: El centrómero se encuentra cerca de la mitad, por lo que genera un brazo un poco más largo que el otro.
• Acrocéntrico: El centrómero se sitúa cerca de un extremo (telómero), por lo que genera un brazo largo y otro brazo muy corto.

4.3. Número de Cromosomas (n)

El número de cromosomas de una célula se simboliza con la letra cursiva n. Según el número de cromosomas de cada tipo, diferenciamos las células diploides (2n), que son las que tienen dos copias de cada cromosoma (células somáticas), y células haploides (n), que son las que tienen un único cromosoma de cada tipo (células germinales o reproductivas).

4.4. El Cariotipo Humano

Las células somáticas humanas tienen 46 cromosomas (23 parejas), y las sexuales, 23 cromosomas. Entre estos cromosomas encontramos 22 parejas que denominamos autosomas, es decir, que no determinan el sexo del individuo, y una pareja de heterocromosomas o cromosomas sexuales (X y Y), que determinan el sexo del individuo.

En los óvulos encontramos 22 cromosomas autosómicos y un cromosoma X, mientras que en los espermatozoides hay 22 cromosomas autosómicos y un cromosoma X o un cromosoma Y. Si la unión de un óvulo y de un espermatozoide origina un cigoto con 44 cromosomas autosómicos y 2 cromosomas sexuales X, el individuo será una mujer. Por otro lado, si tiene 44 cromosomas autosómicos, un cromosoma X y un cromosoma Y, el individuo será un hombre.

5. La División Celular

5.1. El Ciclo Celular

El ciclo celular son las diferentes fases por las que pasa una célula. A grandes rasgos, hay:

• La Interfase: Representa el 95% de la vida de la célula y se divide en tres etapas: la fase G₁, la fase S (donde se produce la duplicación del material genético) y la G₂.
• La División Celular: Representa el 5% y es el proceso por el que la célula se divide y genera nuevas células. Comprende dos procesos: la cariocinesis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma). La cariocinesis podrá ser mitótica o meiótica.