Biología Celular Esencial: Conceptos, Estructura y Transporte de Membrana

Ciencia: Definición y Clasificación

La Ciencia es un conjunto de conocimientos elaborados mediante observaciones y razonamientos organizados que buscan descubrir y explicar el mundo que nos rodea.

Tipos de Ciencia:

Ciencias Formales

• Objeto de estudio: No tienen un objeto de estudio concreto o palpable.
• Método de estudio: Se basan en el razonamiento lógico y la deducción.
• Ejemplos: Matemáticas, Lógica, Geometría.

Ciencias Fácticas o Empíricas

• Objeto de estudio: Fenómenos observables de la naturaleza y la sociedad.
• Método de estudio: Experimental y observacional.
• Ejemplos: Biología, Física, Química, Geografía.

Ciencias Sociales

• Objeto de estudio: El ser humano en sus aspectos culturales y sociales.
• Método de estudio: Varía según la disciplina, combinando observación, interpretación y métodos cualitativos/cuantitativos.
• Ejemplos: Psicología, Historia, Sociología, Antropología.

Concepto de Sistema

Un Sistema es un conjunto de componentes que se relacionan entre sí y actúan de manera coordinada. Cada sistema posee propiedades emergentes, diferentes de la suma de las propiedades de las partes que lo constituyen.

La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Robert Hooke determinó el nombre célula, que proviene de la palabra latina cellulae, que significa 'celda'.

La Teoría Celular

La teoría celular se basa en dos afirmaciones fundamentales:

1. La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.

   • Unidad estructural: Todos los organismos están compuestos por una o más células.
   • Unidad funcional: Las células llevan a cabo todos los procesos vitales y funciones de los seres vivos.

2. Toda célula proviene de otra célula preexistente.

   • Las células se reproducen duplicando sus componentes para dar origen a dos células hijas.
   • Toda célula contiene la información genética (ADN) que se transmite de padres a hijos.

Estructura Celular Básica

Todas las células comparten tres características estructurales fundamentales:

Membrana Plasmática

• Función de límite: Sirve de límite, separando el medio interno de la célula del medio externo.
• Permeabilidad selectiva: Permite el paso controlado de algunas sustancias, regulando la entrada y salida de moléculas.

Citoplasma

• Es un líquido gelatinoso o viscoso que llena el interior de la célula.
• Contiene los orgánulos celulares y las sustancias químicas indispensables para el funcionamiento de las células.

Material Genético (ADN)

• Es el que contiene la información hereditaria sobre la forma y la función de cada célula.
• Esta información se transmite de una célula madre a sus células hijas, contenida en la molécula de ADN.

Tamaño Celular

Las células se miden comúnmente en micrómetros (µm), donde un micrómetro equivale a 0.001 milímetros (mm).

Transporte a Través de la Membrana Celular

Transporte Pasivo

El transporte pasivo no requiere gasto de energía por parte de la célula para el ingreso o egreso de materiales. Moléculas pequeñas como oxígeno, dióxido de carbono, agua e iones (calcio, potasio y sodio) pueden atravesar la membrana sin dificultad. Existen tres tipos principales de difusión:

Difusión Simple

• Es el paso espontáneo de las partículas que componen una sustancia desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración, a favor del gradiente.

Ósmosis

• Es un tipo de difusión simple, pero específicamente se refiere al movimiento del agua a través de una membrana semipermeable, desde una zona de mayor concentración de agua (menor de soluto) a una de menor concentración de agua (mayor de soluto).

Difusión Facilitada

• Para que moléculas más grandes, como la glucosa o los aminoácidos, puedan ingresar a la célula, es necesaria la intervención de proteínas transportadoras intrínsecas de la membrana.
• Estas proteínas forman canales o se unen a las moléculas, facilitando su paso al interior de la célula sin gasto de energía.

Transporte Activo

A veces, las células necesitan incorporar o expulsar materiales en mayor cantidad de lo habitual, o moverlos en contra de su gradiente de concentración (es decir, desde una zona de menor concentración a una de mayor concentración). Este proceso requiere un aporte de energía por parte de la célula y la intervención de proteínas transportadoras específicas en la membrana, que actúan como 'bombas' para impulsar las sustancias.

Transporte de Moléculas de Gran Tamaño

Cuando la célula necesita incorporar o eliminar partículas de gran tamaño (como proteínas, microorganismos o gotas de líquidos), que no pueden pasar directamente a través de la membrana, utiliza mecanismos especializados que implican la formación de 'bolsas' o vesículas.

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la célula incorpora materiales de gran tamaño envolviéndolos con una porción de su membrana plasmática, formando una vesícula que se introduce en el citoplasma. Este proceso requiere gasto de energía.

Tipos de Endocitosis:

• Fagocitosis: Ocurre cuando se incorporan sustancias sólidas de gran tamaño (ej. microorganismos, restos celulares).
• Pinocitosis: Ocurre cuando se incorporan sustancias líquidas o pequeñas partículas disueltas.

Exocitosis

Es el proceso inverso a la endocitosis, mediante el cual la célula expulsa materiales de desecho o secreciones al exterior. El material a expulsar es rodeado por una vesícula que migra a través del citoplasma hasta fusionarse con la membrana plasmática y liberar su contenido al exterior.