La Célula: Estructura, Funciones y Tipos Fundamentales en Biología

Descubrimiento y Concepto de Célula

Aunque Zacharias Janssen (hacia 1590) es conocido por construir uno de los primeros microscopios compuestos, las primeras observaciones de células (en corcho) fueron realizadas por Robert Hooke en 1665. Posteriormente, Anton van Leeuwenhoek observó microorganismos y células vivas. En 1855, Rudolf Virchow contribuyó de manera crucial al postular que todas las células provienen de otras células preexistentes ("Omnis cellula e cellula"), un pilar fundamental de la biología celular.

Teoría Celular

La Teoría Celular establece los principios fundamentales sobre la célula:

1. Unidad Estructural: La célula es la unidad estructural básica de todos los seres vivos. Todos los organismos están formados por una o más células.
2. Unidad Funcional: La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Todas las funciones vitales del organismo (metabolismo, crecimiento, respuesta a estímulos) ocurren dentro de las células o dependen de sus actividades.
3. Unidad de Origen: Toda célula se origina a partir de otra célula preexistente, mediante el proceso de división celular.

Funciones Vitales de la Célula

Las funciones vitales garantizan el funcionamiento y la supervivencia de cada célula:

1. Relación con el ambiente: Las células interactúan constantemente con su entorno.
   • Nutrición celular: Necesitan incorporar nutrientes y eliminar desechos a través de la membrana celular.
   • Comunicación celular: Son capaces de reconocer estímulos y señales químicas enviadas por otras células o provenientes del medio externo.
2. Reproducción celular: Se reproducen por división celular, lo que permite originar células hijas (generalmente dos e idénticas en la mitosis, o cuatro y diferentes en la meiosis para la reproducción sexual).
3. Movimiento celular: Algunas células tienen la capacidad de moverse.
   • Cilios: Son prolongaciones cortas, numerosas y móviles presentes en la superficie de algunas células (ej. en organismos unicelulares como Paramecium o en células de epitelios como el respiratorio).
   • Flagelos: Son prolongaciones más largas y menos numerosas que los cilios. Los flagelos eucariotas (undulipodios) tienen una estructura interna compleja y un movimiento ondulatorio. Los flagelos bacterianos son más simples y rotan. Sirven para la locomoción (ej. espermatozoides, bacterias).
   • Pseudópodos: Son extensiones temporales del citoplasma que la célula utiliza para desplazarse (movimiento ameboide) arrastrándose sobre una superficie y para capturar partículas (fagocitosis).

Tipos de Células

Existen dos tipos fundamentales de células:

Célula Procariota

Corresponden a organismos como las bacterias y las arqueas. Se caracterizan principalmente por no poseer un núcleo definido que encierre su material genético.

Estructura de la Célula Procariota:

• Pared celular: Capa externa (presente en la mayoría) formada principalmente por peptidoglicano (en bacterias) u otros polímeros. Otorga rigidez, forma y protección a la célula.
• Membrana plasmática: Bicapa lipídica que regula selectivamente el paso de sustancias entre el interior y el exterior celular. Contiene proteínas implicadas en el transporte, metabolismo energético y recepción de señales.
• Citoplasma: Fluido gelatinoso, semitransparente, compuesto principalmente por agua, sales y moléculas orgánicas. En él se encuentran los ribosomas y el material genético.
• Nucleoide: Región irregular dentro del citoplasma donde se localiza el material genético principal (un cromosoma circular de ADN). No está rodeado por una membrana.
• Plásmidos: Pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico que pueden contener genes que confieren ventajas adaptativas (ej. resistencia a antibióticos).
• Ribosomas: Estructuras compuestas por ARN ribosómico y proteínas, responsables de la síntesis de proteínas. Son más pequeños (70S) que los eucariotas.
• Flagelo (opcional): Estructura filamentosa formada por proteínas (flagelina en bacterias) que permite el movimiento celular mediante rotación.
• Otros (opcionales): Cápsula, fimbrias o pili.

Célula Eucariota

Constituyen a todos los demás organismos vivos (protistas, hongos, plantas y animales). Su característica distintiva es la presencia de un núcleo verdadero, delimitado por una envoltura nuclear, que contiene el material genético (ADN organizado en cromosomas lineales).

Diferencia principal: La célula procariota no posee núcleo definido ni organelos membranosos complejos, mientras que la célula eucariota sí posee núcleo y diversos organelos membranosos.

Tipos Principales de Células Eucariotas:

Célula Animal

Característica de los organismos del reino Animalia. Además de los organelos comunes a la mayoría de eucariotas, posee estructuras como los centriolos, que son estructuras cilíndricas implicadas en la organización del citoesqueleto y la formación del huso mitótico durante la división celular (mitosis y meiosis), facilitando la separación de los cromosomas hacia las células hijas. Generalmente carecen de pared celular y cloroplastos.

Célula Vegetal

Característica de los organismos del reino Plantae. Están rodeadas por la membrana plasmática, pero externamente poseen una pared celular rígida, compuesta principalmente de celulosa, que proporciona soporte estructural y protección. Presentan organelos distintivos:

• Vacuola central: Un gran saco delimitado por una membrana (tonoplasto) que ocupa una porción significativa del volumen celular. Almacena agua, nutrientes, desechos y contribuye a la turgencia celular.
• Cloroplastos: Organelos donde se realiza la fotosíntesis. Contienen clorofila y otros pigmentos que capturan la energía solar para transformarla en energía química (alimento), utilizando H₂O y CO₂.

Nota: La referencia original a reproducción asexual/sexual asociada directamente a tipo celular vegetal/animal es una simplificación excesiva. Ambos tipos celulares participan en ambos tipos de reproducción dependiendo del organismo y contexto.

Componentes Fundamentales de la Célula Eucariota (Organelos)

Membrana Plasmática

Fina bicapa formada por lípidos (principalmente fosfolípidos y colesterol) y proteínas, que rodea toda la célula. Actúa como una barrera selectivamente permeable, controlando el paso de sustancias hacia dentro y fuera de la célula, y participa en la comunicación celular.

Núcleo Celular

Estructura generalmente esférica u ovalada, rodeada por una doble membrana (envoltura nuclear) con poros. En su interior se encuentra la mayor parte del material genético (ADN) organizado en cromatina (que se condensa en cromosomas durante la división celular) y el nucléolo (implicado en la síntesis de ribosomas). Controla las actividades celulares regulando la expresión génica.

Retículo Endoplasmático (RE)

Extensa red de sacos y túbulos membranosos interconectados que se extiende por el citoplasma, originándose desde la envoltura nuclear. Constituye, junto con el aparato de Golgi, parte del sistema de endomembranas.

• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Presenta ribosomas adheridos a su superficie externa. Participa en la síntesis, plegamiento, modificación y transporte de proteínas destinadas a la secreción, inserción en membranas o a otros organelos.
• Retículo Endoplasmático Liso (REL): Carece de ribosomas. Participa en la síntesis de lípidos (incluyendo esteroides), detoxificación de drogas y venenos, y almacenamiento de calcio.

Aparato de Golgi

Conjunto de sacos membranosos aplanados y apilados (cisternas), junto con vesículas asociadas. Recibe proteínas y lípidos del RE, los modifica químicamente, los clasifica y los empaqueta en vesículas para su transporte a otros destinos dentro o fuera de la célula.

Peroxisomas

Pequeños organelos membranosos esféricos que contienen enzimas oxidativas. Participan en diversas reacciones metabólicas, incluyendo la descomposición de ácidos grasos y la detoxificación celular (por ejemplo, neutralizando peróxido de hidrógeno, un subproducto tóxico del metabolismo).

Lisosomas

Vesículas membranosas de forma generalmente esférica que se originan desde el aparato de Golgi. Contienen potentes enzimas digestivas (hidrolasas ácidas). Son responsables de la digestión intracelular de macromoléculas (proteínas, lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos), organelos viejos (autofagia) y materiales fagocitados (como microorganismos).

Citoesqueleto

Compleja red tridimensional de filamentos proteicos (microtúbulos, microfilamentos de actina y filamentos intermedios) que se extiende por todo el citoplasma. No está rodeado por membrana. Proporciona soporte estructural y mantiene la forma de la célula, participa en el movimiento celular (cilios, flagelos, pseudópodos, contracción muscular), en el transporte intracelular de organelos y vesículas, y en la división celular.

Mitocondrias

Organelos rodeados por una doble membrana (externa lisa e interna plegada formando crestas). Son consideradas las "centrales energéticas" de la célula, ya que en ellas se lleva a cabo la respiración celular aeróbica, proceso mediante el cual se oxida la glucosa y otros combustibles para producir grandes cantidades de ATP (adenosín trifosfato), la principal molécula de energía utilizada por la célula.

Ribosomas

Pequeñas estructuras no membranosas, formadas por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas. Están compuestos por dos subunidades (mayor y menor). Son los sitios donde ocurre la síntesis de proteínas (traducción del ARN mensajero). Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos al RER.