Teoría Celular: Pilares Fundamentales de la Vida

La teoría celular establece los principios básicos que rigen la organización de los seres vivos:

• Todos los seres vivos están formados por células. (Schwann y Schleiden)
• La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos. (Schwann y Schleiden)
• Toda célula se obtiene por la división de una célula anterior. (Virchow)
• La célula contiene toda la información genética. (Sutton y Boveri)

Componentes Celulares Clave

Membrana Plasmática: La Barrera Selectiva

La membrana plasmática delimita la célula y permite el intercambio con el exterior. En células de vegetales u hongos, en el medio extracelular existe una pared de celulosa o quitina, respectivamente.

Composición Química de la Membrana Plasmática:

• Lípidos:
  • Bicapa de fosfolípidos
  • Colesterol (solo en células animales)
• Proteínas:
  • Integrales: Incluidas en la bicapa de fosfolípidos.
  • Periféricas: Adosadas al medio extracelular o intracelular de la bicapa.
• Glúcidos:
  • Cadenas glucídicas en el medio extracelular de la membrana. Son marcadores biológicos.

Citoplasma: El Interior Dinámico de la Célula

El citoplasma es el contenido que se localiza entre el núcleo celular y la membrana plasmática. Está constituido por un medio acuoso llamado citosol y el citoesqueleto, una red de filamentos proteicos que le dan estructura a la célula.

Tipos de Filamentos del Citoesqueleto:

• Microfilamentos: Polímeros de actina, más concentrados cerca de la membrana plasmática.
• Filamentos intermedios: Formados por unidades de proteínas diversas.
• Microtúbulos: Polímeros de tubulina que forman estructuras cilíndricas huecas y muy rígidas.

Núcleo Celular: El Centro de Control Genético

El núcleo contiene la mayor parte del material genético de la célula eucariota. Su estructura incluye:

• Envoltura nuclear: Formada por una doble membrana (membranas nucleares externa e interna) que rodea el material genético. Presenta poros que permiten la entrada y salida de moléculas de pequeño y gran tamaño, fundamentalmente proteínas y ARN.
• Cromatina: Compuesta por ADN y proteínas denominadas histonas. El ADN está enrollado sobre las histonas y ocupa gran parte del nucleoplasma. Presenta zonas menos compactas (eucromatina) y zonas más densas (heterocromatina), que es inactiva desde el punto de vista de la expresión genética.
• Nucleolos: Regiones densas del núcleo donde se fabrican las unidades ribosómicas, a menudo asociados a regiones específicas de cromosomas.
• Lámina nuclear: Red de filamentos proteicos que se localiza en la cara interna de la envoltura nuclear.
• Nucleoplasma: Es el contenido interno del núcleo, en el que se localiza el ADN.

Orgánulos Celulares: Fábricas y Motores de la Célula

Centrosoma: Organizador de Microtúbulos

El centrosoma, o centro organizador de microtúbulos, es un orgánulo exclusivo de las células animales. En su interior se encuentra el diplosoma, que consta de dos estructuras dispuestas perpendicularmente, los centriolos. Los centriolos son estructuras cilíndricas que contienen nueve grupos de tres microtúbulos cada uno. La función del centrosoma está relacionada con la formación y organización del citoesqueleto. Interviene en el movimiento celular mediante los cilios y los flagelos, y participa activamente en la división celular a través de la duplicación de los dos centriolos, formando el huso mitótico.

Ribosomas: Síntesis de Proteínas

Los ribosomas son orgánulos situados en orgánulos con ADN (como mitocondrias y cloroplastos), en el Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) o libres en el citosol. Tienen dos subunidades, constituidas por proteínas y ARN. Su función principal es sintetizar proteínas celulares.

Retículo Endoplasmático: Red de Membranas

Constituye un sistema membranoso, de composición similar a la membrana plasmática, que forma una complicada red de túbulos y sáculos comunicados entre sí.

• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Presenta un aspecto granuloso debido a la presencia de ribosomas en su cara externa. En el RER se sintetizan proteínas que formarán parte de las membranas del propio retículo, de la membrana plasmática y de las membranas de otros orgánulos. Además, se fabrican las proteínas que se enviarán al exterior celular.
• Retículo Endoplasmático Liso (REL): Son las zonas que carecen de ribosomas. El REL participa en la síntesis de lípidos que también integrarán los distintos sistemas de la célula.

Aparato de Golgi: Procesamiento y Empaquetamiento

El aparato de Golgi constituye un apilamiento de sáculos membranosos con forma de disco, denominados cisternas. Junto a estas cisternas hay una serie de vesículas cuyo tamaño es diferente dependiendo del lado en el que se sitúan: en el lado cercano al núcleo o cara cis son menores que en el lado cercano a la membrana plasmática o cara trans. La cara trans desprende las vesículas de secreción y la cara cis recibe vesículas y lípidos del RE. En el aparato de Golgi se produce la mayoría de los polisacáridos.

Lisosomas: Reciclaje Celular

Procedentes del aparato de Golgi, los lisosomas contienen enzimas digestivas que digieren materiales procedentes del exterior o del interior de la célula, como desechos propios, partículas de alimento o microorganismos fagocitados.

Peroxisomas: Reacciones de Oxidación

Los peroxisomas son orgánulos rodeados por una membrana. Al igual que las mitocondrias, utilizan el oxígeno. En ellos tienen lugar reacciones de oxidación en las que interviene el agua oxigenada (peróxido de hidrógeno).

Vacuolas: Almacén y Regulación

Las vacuolas son orgánulos membranosos presentes en casi todos los tipos celulares, sobre todo en las células vegetales, donde pueden alcanzar gran tamaño. Las vacuolas vegetales constituyen el almacén de agua y de diversas sustancias que la célula debe eliminar, asimilar, digerir o reservar.

Cloroplastos: La Fotosíntesis en Células Vegetales

Los cloroplastos son los orgánulos más característicos de las células vegetales. Entre los procesos anabólicos celulares, el principal es la fotosíntesis, que se realiza en los cloroplastos. Consiste en la fabricación de materia orgánica a partir de materia inorgánica a través del uso de la energía de la luz. El proceso sucede en dos fases:

• Fase lumínica (o dependiente de la luz): Se obtiene energía a partir de la luz y poder reductor a partir de los protones. En este proceso se desprende O₂.
• Fase oscura (o ciclo de Calvin): Se utiliza la energía y el poder reductor para transformar materia inorgánica en orgánica.

6 CO₂ + 6 H₂O + Energía lumínica → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Mitocondrias: Las Centrales Energéticas

Las mitocondrias son orgánulos energéticos de la célula, donde tienen lugar reacciones de oxidación. La membrana interna contiene multitud de pliegues, las crestas mitocondriales. El espacio interior constituye la matriz mitocondrial, que contiene ribosomas y una o varias moléculas circulares de ADN. Las mitocondrias tienen capacidad de replicarse de forma autónoma. Constituyen la principal fuente de energía de las células eucariotas. Se postula que fueron bacterias endosimbióticas debido a la presencia de ADN circular y ribosomas propios.

Metabolismo Celular: Procesos Bioquímicos Fundamentales

El metabolismo celular es el conjunto de las reacciones químicas que ocurren en la célula. Se distinguen dos tipos principales de reacciones:

• Catabolismo: Se transforman moléculas complejas en otras más sencillas, con liberación de energía.
• Anabolismo: Se elaboran moléculas complejas a partir de otras más simples, con consumo de energía.

Respiración Celular: Obtención de Energía

Uno de los procesos catabólicos celulares más importantes es la respiración celular. Consiste en la degradación de materiales orgánicos para obtener dióxido de carbono y agua, liberando energía.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energía