© Mario Izquierdo
La célula constituye un nivel de organización de los seres vivos superior al molecular, y además constituye la primera unidad estructural del mundo vivo. Es una unidad independiente, y en muchos casos como en los organismos unicelulares es autosuficiente.
Todas las células se caracterizan por la presencia de una membrana externa, que es la membrana celular, también denominada membrana plasmática. La membrana plasmática presenta una zona de interfase entre el medio externo e interno de la célula. Tiene un espesor que oscila de 7 nm a 9 nm (1 nm=10Å=10-3μm=10-6 mm), y no puede ser observada al microscopio óptico o fotónico, y sí al microscopio electrónico.
Está formada por dos capas oscuras, entre las que se encuentra una capa clara, si se aislan y purifican membranas plamáticas, por ejemplo glóbulos rojos, aparecen compuestos más o menos a la mitad, por lípidos y proteinas. Los lípidos que se encuentran son fundamentalmente fosfolípidos (cefalina y colesterol), estas moléculas lipídicas polares, se disponen en empalizada con los extremos no polares (hidrófobos) enfrentados, y los extremos polares (hidrófilos) dirigidos hacia las interfases. Los fosfolípidos así dispuestos se denominan de doble capa, y son diferencialmente permeables, es decir, permiten el paso de ciertas moléculas e iones, e impiden el paso de otras sustancias.
En cuanto a las proteinas que componen la membrana plasmática, se pueden distinguir dos tipos:
De algunas moléculas de fosfolípidos y proteinas, parten cadenas de hidratos de carbono, estas cadenas actúan como receptores de hormonas, anticuerpos y virus, interviniendo también en la adhesión entre células.
La membrana plasmática no es simétrica y en general las proteinas extrínsecas de la superficie interior, son diferentes a las de la superficie exterior. En el interior de la célula existen membranas de apariencia triestratificada, diferenciándose de la anterior estructura, porque los lípidos y proteinas son distintas y varían según su función.
En las células eucarióticas el núcleo es un compartimento situado en el interior de la célula y rodeado por un par de membranas lipoproteicas. Al resto de la célula se le denomina citoplasma.
Las dos membranas nucleares dejan un espacio entre si de 20nm a 40nm, y en determinados puntos se fusionan formando unos poros nucleares que comunican el citoplasma con el inteior del núcleo. Los poros nucleares aparecen rodeados de gránulos, generalmente ocho, que tienen una forma octogonal y una estructura proteica, constituyen un estrecho conducto que pasa a través de la membrana nuclear fusionada. En el interior de la membrana nuclear existe un medio semifluido en el que están los cromosomas, cuando el núcleo no está en división, los cromosomas se encuentran constituyendo estructuras muy alargadas que no se observan individualizadas al microscopio óptico, y cuyo conjunto se denomina cromatina. Los cromosomas están compuestos por DNA y por proteinas, las principales proteinas asociadas a los cromosomas se conocen como histonas. Son básicas porque poseen una importante cantidad de aminoácidos, como la Lisina y la Argirina que tienen carga positiva.
El DNA tiene una carga negativa debido a la presencia de los grupos fosfato, de ahí la unión entre histonas y el DNA. Existen cinco tipos de histonas que forman parte de los cromosomas.
Al microscopio electrónico la cromatina aparece como un filamento alargado que posee, a intervalos, unas expansiones llamdas nucleosomas. Cada nucleosoma contiene: DNA y 4 de los 5 tipos de histonas. La unión entre nucleosomas se realiza mediante DNA. Por ejemplo, en los glóbulos rojos de las aves, los nucleosomas o cuerpos globulares están constituidos por histonas que se encuentran rodeadas de DNA, y relacionadas por filamentos de 140 Å de longitud de DNA.
También asociadas al DNA hay otras proteinas, en menor cantidad que las histonas, y que se conocen como proteinas ácidas o no histónicas. Cuando la célula no se encuentra en división, uno o varios cromosomas se presentan unidos a una estructura esférica denominada nucleolo, que se observa fácilmente al microscopio óptico.
En el nucleolo se sintetizan varios tipos de RNA, parte de este RNA formará parte de unas estructuras necesarias para la síntesis de proteinas, que se llaman ribosomas.
Desde el punto de vista funcional, el nucleolo es el centro de regulación de la célula, y posee la informaión genética de cada individuo, por tanto, es imprescindible tanto para la vida vegetativa, como para la reproducción.
Corresponde a todo lo que existe en el interior de la célula excepto el núcleo, y está constituido por dos tipos de elementos:
Es un conjunto de estructuras que se encargan de mantener la forma de la célula, permiten su movimineto y sirven de punto de localización para los orgánulos. Existen cuatro tipos de formaciones citoesqueléticas, que son:
Los microtúbulos miden entre 20 nm y 25 nm de diámetro y están constituidos por proteinas, su longitud es variable, pero pueden alcanzar unas 100 veces su diámetro unos 2,5 nm o más de longitud. Pueden extenderse desde el interior hasta las proximidades de la membrana plasmática, participan en la división nuclear formando el huso miótico. También sirven de andamiaje para la construcción de otras estructuras celulares, y son los componentes estructurales de cilios y flagelos.
Están constituidos por dímeros de una proteina llamda tubulina que pude presentar dos formas, la α-tubulina o la β-tubulina, y que se dispone helicoidalmente. Se necesitan 13 dímeros para formar una vuelta completa del microtúbulo.
Los microfilamentos son finas estructuras proteicas que miden sólo de 3 nm a 6 nm de diámetro, están formadas por moléculas de una proteina globular, llamada actina. La célula puede formar estos microfilamentos con relativa facilidad y, los microfilamentos a su vez pueden agruparse en redes o conglomerados en determinadas zonas de la célula. Se encuentran asociados a movimientos celulares. Por ejemplo, en la división celular, se forma una banda de microfilamentos en la zona de estrangulación al separarse dos células hijas. También participan en movimientos del citoplasma, contribuyendo a la existencia de corrientes citoplasmáticas. Esta función es común en los organismos unicelulares, que se mueven cambiando de forma (como las amebas, es decir, movimiento ameboide). Los microfilamentos en las células embrionarias participan en la separación de zonas, a partir de la membrana celular.
Las fibras intermedias tienen un tamaño que está entre el de los microtúbulos y el de los microfilamentos. Poseen un diámetro de 7 nm a 10 nm. Están formadas por proteinas fibrosas de esructura muy estable, la cuál es muy parecida a la del colágeno, y son muy abundantes en las células sometidas a esfuerzos mecánicos, como parte de las que forman el tejido conjuntivo.
Constituyen una densa red, que interconecta otras estructuras y orgánulos subcelulares, se encuentran formadas por proteinas.
Las mitocondrias son cuerpos de forma esférica, oval o alargada, que tienen un tamaño que varia entre 0-2 nm y 5 nm. El número de mitocondrias es variable y en células muy activas, como es el caso de las del hígado, puede haber más de un millar por célula. Cada mitocondria está limitada por una doble membrana:
Estas membranas son parecidas a la plasmática y contienen fosfolípidos y proteinas, pero la mayor parte de las proteinas son intrínsecas.
Las mitocondrias contienen enzimas que participan en las oxidación de los nutrientes, convierten la energía potencial de los alimentos en energía utilizable por las células. Existe una relación entre el número de crestas y la actividad de la célula, cuanto más activa es la célula, mayor número de crestas mitocondriales hay.
También las mitocondrias en el citoplasma se sitúan en zonas donde hay mayor actividad.
Las neuronas y las células musculares, asi como las células secretoras, son las que poseen mayor número de mitocondrias, por ejemplo, las células del músculo cardíaco poseen varias veces más mitocondrias, y de mayor tamaño en cada célula, que incluso en una célula hepática, donde las mitocondrias representan el 25% del volumen celular.
Mitocondria:
Las vacuolas son espacios del citoplasma que contienen agua y otros componentes que varían según el tipo de vacuola. El contenido está rodeado de una membrana sencilla. Las vacuolas son más frecuentes en las células vegetales y en los microorganismos. En las células animales existen vacuolas de pequeño tamaño, que se les denomina vesículas.
Está formado por un conjunto de estructuras aplanadas dispuestas unas sobre otras y rodeadas de microtúbulos y vesículas. El conjunto recibe vesículas que proceden del retículo endoplásmico, procesa su contenido y forma otras vesículas que van a ir a parar fundamentalmente a la superficie de la célula.
Las sustancias que se redistribuyen en el aparato de Golgi son fundamentalmente hidratos de carbono, proteinas y glucoproteinas, que pueden participar en la formación de la membrana celular.
En los vegetales el número de aparatos de Golgi es mayor que en los animales, el término medio se sitúa, en los animales, de 10 a 20, y varios cientos en los vegetales.
A cada unidad funcional del aparato de Golgi se le denomina dictiosoma.
Dictiosoma y vesículas:
Entre las vesículas que se forman en el aparato de Golgi existen los llamados lisosomas. Los lisosomas contienen enzimas hidrofílicas que pueden degradar las proteinas, los polisacáridos y los lípidos.
Otro tipo de vesículas, que se llaman peroxisomas, se caracterizan porque contienen enzimas que catalizan la producción y descomposición del peróxido de hidrógeno o agua oxigenada. Se encuentran en las células animales y vegetales, tienen una forma esférica u ovoide, con un diámetro de 0,2 μm a 1,7 μm. Su membrana de 60 Å de espesor contiene una matriz con material granular e inclusiones cristalinas, participan en el catabolismo de las purinas, degradan los ácidos grasos por oxidación y en algunas células vegetales realizan la conversión, de lípidos a glúcidos, durante la germinación de las semillas.
Los ribosomas son los orgánulos subcelulares más numerosos, su función es fundamental en el ensamblaje de aminoácidos en secuencias específicas para constituir el ARN.
El número y situación de los ribosomas depende de la cantidad y variedad de proteinas que sintetiza cada célula. Los ribosomas se distribuyen en relación con otras dos estructuras:
Cada ribosoma se compone de dos subunidades, una más pequeña de 80 Å de longitud, y otra mayor de 140Å de longitud. Las dos subunidades poseen la misma estructura que es de 170Å, cuando los ribosomas se asocian a las membranas del retículo endoplasmático, la conexión se hace mediante la subunidad mayor, las dos subunidades permanecen unidas mediante 4 ó 6 filamentos dendrales. La unidad de función ribosómica se conoce con el nombre de polirribosoma. El polirribosoma se forma por la conexión de varios ribosomas sobre filamentos de ARN-m. En las células procarióticas, como es el caso de las bacterias, los ribosomas son de menor tamaño, están formados por dos subunidades y poseen un peso algo mayor de la mitad del que corresponde a un ribosoma eucariótico. En el interior del ribosoma hay ARN-r (ácido ribonucleico ribosómico), proteinas enzimáticas y estructurales, e iones como el Mg++, K+ y Coenzimas, en particular la GTP (guanosín trifosfato), que actúa como un dador de energía en la síntesis de proteinas. Las proteinas que hay en el ribosoma, se asocian a moléculas de ARN-r, formando las ribonucleoproteinas.
Es un conjunto de estructuras aplanadas, tubulares y conductos relacionados entre sí, la cantidad está relacionada con la actividad celular. Se pueden distinguir dos tipos:
Las dos formas están relaciondas entre sí.
Retículo endoplasmático rugoso: Predomina en las células que elaboran proteinas, se une al exterior de la célula, y presenta estructuras en forma de saco, donde se almacenan provisionalmente las proteinas. El RER, se puede continuar con la membrana celular la cual puede presentar también ribosomas. Las moléculas de proteinas formadas, pasan del RER al REL, y de ahí al aparato de Golgi.
Retículo endoplasmático liso: El REL es más abundante en las células que sintetizan grandes cantidades de lípidos, como las células glandulares, intervienen también en la degradación de polisacáridos como el glucógeno.
Retículo endoplasmático:
Los cilios y flagelos son estructuras que se forman desde la superficie al exterior de la célula, ambas tienen la misma estructura, aunque los flagelos suelen ser más largos. Hay cilios y flagelos, como prolongaciones móviles, en los protozoos, en diversas células animales y en los vegetales, sólo los anterozoides poseen flagelos, también se encuentran en determinados tejidos de vertebrados e invertebrados.
La estructura básica es tubular, se encuentra formado por nueve pares de microtúbulos que se encuentran rodeando a un par de microtúbulos centrales. Cada par de microtúbulos periféricos poseen dos brazos, que son enzimas, las cuales intervienen en reacciones que liberan energía. Existen otros dos tipos de proteinas que forman radios, y que conectan cada par de microtúbulos periféricos con el actual.
Cada proteina forma bandas que unen a intervalos los pares de microtúbulos externos entre si. En la base de cada cilio o flagelo, hay otra estructura microtrabecular, denominada cuerpo basal o cinetosoma. El cuerpo basal se compone de nueve tripletes periféricos microtrabeculares, no existen ni brazos ni microtúbulos celulares.
Posee la misma estructura que el cuerpo basal, participa en la división del núcleo, posee una distribución diferente a la de los cinetosomas y en la división se dispone en pares, denominados diplosomas, situándose en los extremos opuestos al núcleo, tal como se muestra en la siguiente figura:
Los diplosomas determinan la formación de los microtúbulos que componen el huso miótico. Los cilios y flagelos se sitúan en una invaginación de la membrana plasmática.
Esquema:
Corte transversal de un microtúbulo del cilio:
Microtúbulos del cinetosoma:
© Mario Izquierdo, 2024 | Aviso legal | Política de Privacidad