La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

La célula es la unidad morfológica, reproductiva y fisiológica de los seres vivos.

Clasificación Celular

Las células se clasifican principalmente en:

• Eucariotas: Incluyen células Animales y Vegetales.
• Procariotas.

Diferencias Clave entre Células Procariotas y Eucariotas

Membrana Plasmática o Celular

La membrana es un complejo formado fundamentalmente por fosfolípidos que se disponen en una doble capa o bicapa lipídica. Debido a que los fosfolípidos son móviles, esto dota a la membrana de flexibilidad. Entre ellos se puede encontrar colesterol, que restringe el movimiento de los fosfolípidos. Además, se encuentran distintos tipos de proteínas.

La bicapa de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios acuosos: el medio donde vive la célula y el medio interno celular.

Funciones de la Membrana Plasmática

• Establece el límite físico de la célula y resguarda el contenido citoplasmático.
• Contribuye a determinar la composición del citoplasma.
• Participa del reconocimiento celular.
• Recibe y transmite señales para el cese de la reproducción y crecimiento.
• Contiene estructuras especializadas, las cuales permiten el contacto y comunicación con otras células.
• Lleva a cabo el control cualitativo y cuantitativo de los elementos que entran o salen de la célula (Función transportadora).
• Contiene enzimas biosintéticas que actúan en la producción de energía y síntesis de la pared celular.
• Sirve como superficie para numerosas reacciones bioquímicas.

Componentes de la Membrana Plasmática

• Lípidos

  Representan entre 20 y 40 % del total de moléculas. Contienen tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol, los cuales poseen un extremo polar (hidrofílico) y uno no polar (hidrofóbico).

• Proteínas

  Representan un 20 a 70%. Existen dos tipos:

  • Integrales: Siempre asociadas a la molécula lipídica, poco solubles e hidrofóbicas.
  • Periféricas: Solubles en condiciones suaves, acuosas a pH neutro y una vez disueltas están libres de lípidos.

• Glúcidos

  Constituyen el 10% de las moléculas.

  • Están localizadas en la superficie externa.
  • Compuestas de glucosa y galactosa.

Conceptos Básicos de Transporte Celular

DIFUSIÓN

Movimiento neto de átomos, moléculas y/o iones a favor de un gradiente de concentración, es decir, de mayor a menor concentración.

DIÁLISIS

Difusión de solutos a través de una membrana selectivamente permeable.

PRESIÓN OSMÓTICA

Presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.

PRESIÓN DE TURGENCIA

Presión hidrostática desarrollada en el interior de una célula vegetal, como resultado de la ósmosis, que empuja el contenido celular contra la pared celular.

TURGENCIA

Presión interna que se ejerce sobre la pared celular, por el contenido líquido de la célula, lo cual le confiere la rigidez de dicha pared.

PLASMÓLISIS

Encogimiento del citoplasma y separación entre la membrana plasmática y la pared celular, cuando una célula vegetal pierde agua en presencia de un ambiente hipertónico.

Transporte a Través de la Membrana

Transporte Pasivo

Es un proceso que no requiere de energía (ATP), debido a que se realiza a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una región de mayor concentración de la sustancia hacia otra de menor concentración de la misma. Existen diferentes tipos de transporte pasivo:

• Difusión Simple.
• Difusión Facilitada.
• Ósmosis.

Tipos de Transporte Pasivo

1. Difusión Simple (Pasiva)

Es el paso de sustancias que se mueven de una región de mayor a una de menor concentración, a favor de un gradiente de concentración. Cuando alcanza una distribución homogénea, desaparece el gradiente: se establece un equilibrio dinámico.

Características:

• Cada molécula o ión se mueve en forma independiente.
• Los movimientos son al azar.
• Las sustancias se distribuyen de una manera uniforme.
• Ejemplos: H₂O, O₂, CO₂, lípidos, urea, iones inorgánicos, entre otros.
• La permeabilidad es inversamente proporcional al tamaño de las moléculas.

2. Ósmosis

Es un transporte que consiste solamente en el movimiento de moléculas de agua, desde una zona de mayor concentración de agua a otra de menor concentración a través de una membrana semipermeable.

Este mecanismo de transporte se comporta según el tipo de solución en que se encuentre la célula. Cuando se habla de tipos de soluciones se hace referencia a la concentración de solutos que hay en una solución, en la que el agua es el solvente, y la concentración de dicha solución es comparada con la concentración de solutos de una célula.

Tipos de Soluciones:

1. Isotónicas
2. Hipotónicas
3. Hipertónicas

Comportamiento de las Células frente a Diferentes Presiones Osmóticas

• Isotónicas: Presentan la misma concentración de agua y de soluto a ambos lados de la membrana celular. Se alcanza lo que se conoce como un equilibrio dinámico, es decir, entra tanta agua como sale y entran tantos solutos como salen.
• Hipotónicas: Presenta una menor concentración de solutos y una mayor concentración de agua. En este caso, el agua de la solución entra a la célula. Esto produce que la célula se empiece a hinchar (sobrehidratar).
• Hipertónicas: Son soluciones en las que la concentración de soluto es mayor y la concentración de agua es menor. En este caso, el agua de la célula sale a la solución. Esto produce que la célula empiece a perder agua, es decir, se deshidrate.
  • En las células animales, el proceso se llama crenación (se arrugan y pierden su agua).
  • En las células vegetales, produce la pérdida de presión interna llamada plasmólisis.

3. Difusión Facilitada

Transporte pasivo de sustancias (iones, moléculas) a través de una membrana selectivamente permeable, en el cual se requiere una proteína portadora específica.

Características de la Difusión Facilitada:

• Se requiere una proteína transportadora.
• Igual que en difusión simple, el transporte neto ocurre a favor de un gradiente de concentración.
• No se requiere energía adicional (ATP).
• Ejemplo: Transporte de glucosa, que es una molécula hidrofílica.

Transporte Activo

Transporte a través de membranas mediado por proteínas transportadoras, donde las moléculas o iones se mueven en contra de un gradiente electroquímico.

Características del Transporte Activo:

• Se requiere una proteína transportadora.
• Se realiza en contra de un gradiente de concentración.
• Se requiere consumo de energía, liberada por el ATP.
• Ejemplo: Co-transporte de glucosa y sodio, y la Bomba de Sodio y Potasio.

La Bomba de Sodio y Potasio

• Regula el paso de iones a través de la membrana.
• Es un grupo de proteínas específicas de la membrana plasmática que utilizan la energía del ATP para intercambiar los iones de Na⁺ del interior por los iones de K⁺ del medio extracelular.
• El transporte es desigual: 2 iones de K⁺ al interior y 3 iones de Na⁺ al medio extracelular.

Transporte a Través de Membrana Mediado por Vesículas

Es el mecanismo por el cual la célula capta moléculas o partículas hacia el interior del citoplasma, o expulsa partículas de desecho en cantidades mayores, comparado con el resto de los transportes.

También se requiere energía, por lo tanto, es un transporte activo.

Puede ser:

• EXOCITOSIS: La célula expulsa los productos de desecho o secreciones específicas (ej. hormonas) mediante la fusión de una vesícula con la membrana.
• ENDOCITOSIS: La célula lleva material a su interior. Existen tres mecanismos:
  1. FAGOCITOSIS: Ingiere partículas muy grandes o fragmentos celulares, formando vesículas o vacuolas.
  2. PINOCITOSIS: Ingieren líquido, formando vesículas.
  3. ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES: Moléculas específicas se combinan con las proteínas receptoras incluidas en la membrana plasmática.