Biologia CelularLas Células: Descubrimiento y Estructura Básica

por Carl Shuster, M.A./M.S.

Did you know?

¿Sabia usted de que células humanas varían entre un 1/12,000mo de una pulgada a mas de 39 pulgadas de longitud? Las células pueden variar bastante dependiendo de su función. De hecho, existen cientos de diferentes tipos de células solo en el cuerpo humano. Estas bases de todos los seres vivientes muestran ciertas características y están tan "vivas" como usted lo esta.

Resumen

La célula es la unidad estructural básica de la vida. Este módulo discute los diferentes tipos de células que existen y las estructuras en las que consiste. También explora la relación entre estructura celular y función. Una historia breve de la teoría moderna celular es proveída.

Términos que usted debe saber
  • función = propósito especial; acción designada
  • membrana = capa de moléculas que forman la frontera de una célula o de una estructura dentro de la célula
  • estructura = forma física; el arreglo de partes, la manera de que algo esta construido
En 1655, el científico inglés Robert Hooke realizó una observación que cambiaría para siempre la teoría básica biológica y la investigación. Mientras que examinaba una parte seca de un alcornoque con un tosco microscopio de luz, el observó pequeñas cámaras y las llamó células. En una década, los investigadores determinaron que las células no estaban vacías, sino llenas de una substancia acuosa llamada citoplasma.  En el curso de los siguientes 175 años, la investigación desembocó en la teoría celular, primero propuesta por el botánico alemán Matthias Jacob Schleiden y el fisiólogo alemán Theodore Schwann en 1831 y formalizada por el investigador alemán Rudolf Virchow en 1858. En su forma moderna, este teorema tiene cuatro partes básicas:

  1. La célula es la unidad básica estructural y funcional; todos los organismos están compuestos de células. 
  2. Todas las células están producidas por la división de células preexistentes (en otras palabras, a través de la reproducción). Cada célula contiene material genético que se transmite durante este proceso. 
  3. Todas las funciones químicas y fisiológicas básicas, por ejemplo, la reparación, el crecimiento, el movimiento, la inmunidad, la comunicación, y la digestión, ocurren al interior de la célula. 
  4. Las actividades de las células dependen en las actividades sub-celulares (estas estructuras sub-celulares incluyen orgánulos, membrana plasmática, y, si presente, el núcleo). 

La teoría celular lleva a dos muy importantes generalidades sobre las células y la vida en general:

  1. Las células están vivas. Las células separadas de sus órganos están tan "vivas" como lo está usted, aunque no puedan vivir independientemente. Esto quiere decir que las células pueden tomar energía (que, dependiendo del tipo de célula, puede ser en forma de luz, azúcar, u otros compuestos), y  materiales de construcción (proteínas, carbohidrato y grasa) y usar éstos para restablecerse  y formar nuevas generaciones de células (reproducción). 
  2. Las características y necesidades de un organismo son en realidad las características y necesidades de la células que hacen el organismo. Por ejemplo, usted necesita agua porque sus células necesitan agua. 

La mayoría de las actividades de la célula (restauración, reproducción, etc.) se llevan a cabo a través de la produccion de proteínas. Las proteínas son moléculas grandes hechas de orgánulos específicos dentro de la célula usando las instrucciones contenidas dentro del material genético de la célula. 

La citología es el estudio de las células y los citólogos son científicos que estudian las células. Los citólogos han descubierto que todas las células son similares. Todas están compuestas mayormente de moléculas que contienen carbón, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, y sulfuro. Aunque muchas de las estructuras no vivientes también contienen estos elementos, las células son diferentes en su organización y el mantenimiento de un límite, su habilidad de regular su propia actividad, y su metabolismo controlado.

Figura 1: Membrana de plasma

Todas las células contienen tres características básicas.

  1. Una membrana plasmática consiste en un fosfolípido de dos capas, la cual es un membrana adiposa que encierra la célula. Esta membrana contiene varias estructuras que le permiten a la célula desarrollar labores necesarias; por ejemplo, canales que le permiten a las substancias moverse dentro y fuera de la célula, antígenos que le permiten a la célula poder ser reconocida por otras células, y proteínas que le permiten a las células unirse unas a otras. 
  2. Un citoplasma contiene citosol y orgánulos. Citosol es un fluído que consiste mayormente de agua y nutrientes disueltos, desechos, iones, proteínas, y otras moléculas. Los orgánulos son pequeñas estructuras suspendidas en el citosol. Los orgánulos tienen las mismas funciones básicas de la célula, incluyendo la reproducción, el metabolismo, y la síntesis de las proteínas. 
  3. Material genético (DNA y RNA), que tiene las instrucciones para la producción de las proteínas. 

Control de Comprensión

__________ controls the movement of substances into and out of cells.

Aparte de estas tres similitudes, la estructura y la forma de la célula son muy diversas, y por consiguiente dificiles de generalizar. Algunas células son unidades solas e independientes y pasan su existencia entera como células individuales (estos son los organismos de células solas -unicelulares- como las amebas y las bacterias). Otras células son parte de organismos multicelulares, y no pueden sobrevivir solas.  Una diferencia mayor dentro de las células es la presencia o la ausencia de un núcleo, que es una estructura sub-celular que contiene material genético. Las células procarióticas (que incluyen a la bacteria) no tienen un núcleo, mientras que las células (eucarióticas que incluyen a los protozoos y a las células animales y las de las plantas) contienen un núcleo.

Figura 2: Una bacteria (I) y un protozoario (D)

Hay otras diferencias mayores en la estructura y función de la célula entre diferentes tipos de organismo. Por ejemplo:

  • Las células de organismos autotróficos (la mayoría de plantas y algunos protozoos) contienen un orgánulo llamado cloroplasto, que contiene clorofilia y que le permite a la célula producir glucosa usando energía proveniente de la luz en el proceso conocido como fotosíntesis. 
  • Las células de las plantas, protistas y hongos están rodeadas de una célula compuesta mayormente de la celulosa del carbohidrato; la pared de la célula ayuda a estas células a mantener su forma. Las células animales no tienen una pared pero tienen en cambio un citoesqueleto, una red de largas y fibrosas trenzas de proteínas que se atan a la superficie interna de la membrana de plasma y que les ayuda a mantener su forma.

Figura 3: Célula Animal (I) y de planta (D)

Control de Comprensión

Some cells can survive on their own.

Hay todavía mayores diferencias en la células dentro del mismo organismo, que reflejan la diferentes funciones que las células tienen dentro del organismo. Por ejemplo, el cuerpo humano consiste de trillones de células, incluyendo unos 200 tipos de células diferentes que varían en gran manera en tamaño, forma y función. ¡Las células humana más pequeña, la celulas espermatozoides, tienen unos pocos micrómetros de ancho (1/12,000 de una pulgada) mientras que las células más largas, las neuronas que corren desde la punta del dedo gordo del pie hasta la columna vertebral, son de más de un metro de largo en un adulto promedio! Las células humanas también varian significativamente en estructura y función, por ejemplo:

  • Sólo las células musculares contienen miofilamentos, estructuras que contienen proteínas que le permiten a las células contraerse (acortarse) y por consiguiente causar movimiento. 
  • La células especializadas llamadas fotoreceptores dentro del ojo tienen la habilidad de detectar la luz. Estas células contienen químicos especiales llamados pigmentos que pueden absorber la luz y orgánulos especiales  que pueden convertir la luz absorbida en corriente eléctrica que es enviada al cerebro y es percibida como visión. 


Conceptos Clave

  • Cells are the basic structural and functional unit of all living things and contain inheritable genetic material.
  • The activity of a cell is carried out by the sub-cellular structures it possesses.
  • Cells possess an outer boundary layer, called a cell membrane, cytoplasm, which contains organelles, and genetic material.
  • There is considerable variety among living cells, including the function of membranes and sub-cellular structures, and the different types of functions the cells carry out, such as chemical transport, support, and other functions.


Carl Shuster, M.A./M.S. “Las Células” Visionlearning Vol. BIO-1 (2), 2003.

Si he logrado ver más allá, ha sido apoyandome en los hombros de gigantes.
(carta a R. Hooke)
—Sir Isaac Newton,
1643 - 1727