1. LA TEORÍA CELULAR

El estudio de las células está ligado al descubrimiento y perfeccionamiento de lentes, lupas y microscopios. Por ello, hasta el siglo XVIII no se tuvo conocimiento de su existencia. A partir del siglo XIX, gracias al perfeccionamiento del microscopio y las técnicas de tinción, se avanzó en su conocimiento. Algunos puntos de la teoría celular son:

• La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos los seres vivos están formados por una o más células.
• La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos. Es la parte más pequeña de un ser vivo capaz de realizar las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
• La célula es la unidad de origen de los seres vivos. Toda célula proviene de otra célula preexistente.
• La célula es la unidad genética de los seres vivos. Contiene el material genético que se hereda.

1.1. PARTES DE UNA CÉLULA

Todas las células comparten una organización común que consta de:

• MEMBRANA PLASMÁTICA: Estructura externa que delimita la célula y la aisla del medio externo. Regula el paso de sustancias y permite la comunicación con otras células.
• CITOPLASMA: Espacio interno donde se llevan a cabo los procesos metabólicos de la célula. Está compuesto por el citosol, de naturaleza acuosa y con abundantes moléculas orgánicas, y un tipo de orgánulos, los ribosomas.
• MATERIAL GENÉTICO: Elemento que contiene el material hereditario que se transmite de las células madre a las células hijas. Se encuentra en forma de ADN, un tipo de ácido nucleico.

2. TIPOS CELULARES Y SU RELACIÓN EVOLUTIVA

Existen dos tipos de células según su complejidad y organización:

A) PROCARIOTAS: El material genético no está separado por una membrana del resto del citoplasma; presentan una menor complejidad organizativa, pero contienen toda la maquinaria necesaria para llevar a cabo sus funciones vitales. Las bacterias son procariotas.

• RIBOSOMAS: Orgánulos donde tiene lugar la síntesis de proteínas; siempre están libres en el citoplasma.
• NUCLEOIDE: Región donde se encuentra el material genético.
• PILI: Filamentos cortos de algunas bacterias que cumplen diversas funciones, como fijar la célula a un sustrato o intercambiar moléculas e información genética con el exterior u otras células.
• FLAGELO: Apéndice de longitud variable que permite el movimiento de algunas bacterias. Su número y disposición es variable.
• PARED CELULAR: Envoltura rígida y fuerte que da forma a la célula.
• CÁPSULA: Capa rígida y gruesa que envuelve determinadas bacterias. Permite adherirse y protegerse.

B) EUCARIOTAS: El material genético se halla rodeado de una envoltura, constituyendo el núcleo. Además de los ribosomas, poseen otros orgánulos en el citosol. Son las células de los animales, plantas, hongos y protoctistas.

2.1. LA APARICIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA

Actualmente, la teoría más aceptada por la comunidad científica para explicar el origen de las células eucariotas es la llamada teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis.

3. LA CÉLULA EUCARIOTA

La célula eucariota se divide en dos grupos: animal y vegetal. Su citoplasma está compuesto por:

• CITOSOL: Es una sustancia acuosa.
• ORGÁNULOS: Estructuras sólidas que poseen funciones específicas.
• CITOESQUELETO: Es una red de fibras y filamentos de proteínas que forman el esqueleto interno de la célula. Da forma a la célula y organiza a los orgánulos.

3.1. TIPOS DE ORGÁNULOS

• RIBOSOMAS: Sintetizan proteínas.
• MITOCONDRIAS: Realizan la respiración celular. La respiración celular es el proceso por el cual la célula quema los nutrientes con el oxígeno y obtiene energía.
• CENTRIOLOS: Intervienen en la división celular.
• RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Fabrica, almacena y transporta las proteínas y los lípidos hasta el aparato de Golgi.
• APARATO DE GOLGI: Modifica y transporta lípidos y proteínas desde el retículo endoplasmático hasta el exterior.
• LISOSOMAS: Contienen enzimas que realizan la digestión de la célula.
• CLOROPLASTOS: Intervienen en la fotosíntesis.
• VACUOLAS: Intervienen en el almacén de sustancias.

4. EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo es el componente más grande de la célula eucariota. Contiene en su interior la información genética en forma de ADN y controla y regula las funciones de las células. Normalmente, las células suelen tener un solo núcleo, pero existen células con más de uno o polinucleadas, como las células musculares estriadas. Su tamaño es muy variable, pero proporcional al de la célula. Suele adoptar una posición central y una forma esférica, aunque también se pueden presentar de otras formas (ovalado, arrosariado, etc.).

4.1. ESTRUCTURA DEL NÚCLEO

Cuando la célula no está en división, se visualiza un núcleo en el que se distinguen varios componentes:

• CROMATINA: Es una estructura formada por ADN en bajo grado de condensación unida a proteínas.
• CROMOSOMAS: Es una estructura formada por ADN en alto grado de condensación.
• ENVOLTURA NUCLEAR: Estructura formada por dos membranas, una interna y otra externa que lleva ribosomas adheridos y continúa con las membranas del RER. Estas membranas están perforadas por poros nucleares que permiten el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.
• NUCLEOPLASMA: Medio interno acuoso del núcleo, donde se encuentra el resto de componentes del núcleo.

6. LOS CROMOSOMAS

Los cromosomas contienen la información genética de un individuo y la transfieren de la célula madre a las células hijas. Presentan varias partes en su estructura:

• CROMÁTIDAS HERMANAS: Contienen dos moléculas de ADN idénticas.
• CENTRÓMERO: Lugar por donde se unen las cromátidas hermanas.
• BRAZOS: Parte de la cromátida que va desde el centrómero hasta el extremo.

6.1. NÚMERO DE CROMOSOMAS

Todos los individuos de una especie y todas las células de un individuo, excepto los gametos, tienen el mismo número de cromosomas. Los humanos poseemos 46 cromosomas; los perros, 78 y los chimpancés, 48.

La mayoría de las células de los organismos son diploides, ya que poseen dos juegos de cromosomas idénticos en forma y tamaño que determinan las mismas características biológicas, aunque su información puede ser distinta. Se representan por 2n. A estos cromosomas se les denomina cromosomas homólogos. De cada pareja de homólogos, uno proviene del padre, y otro, de la madre.

Algunas especies de algas, hongos y microorganismos, así como las células reproductoras o gametos de una especie, son células haploides, representadas por n, ya que no tienen cromosomas homólogos. Los gametos humanos poseen 23 cromosomas; los perros 39 y los chimpancés 24.

6.2. TIPOS DE CROMOSOMAS

La posición del centrómero es característica de cada cromosoma. Esa diferencia permite clasificar los cromosomas en cuatro tipos:

1. METACÉNTRICOS: El centrómero se localiza justo en la mitad del cromosoma.
2. SUBMETACÉNTRICOS: El centrómero está desplazado hacia uno de los lados del cromosoma.
3. ACROCÉNTRICOS: El centrómero está muy desplazado hacia uno de los extremos.
4. TELOCÉNTRICOS: El centrómero se sitúa en uno de los extremos del cromosoma.

6.3. EL CARIOTIPO

El cariotipo es el conjunto de los cromosomas de una célula de un organismo. En él podemos distinguir dos tipos de cromosomas:

• CROMOSOMAS SOMÁTICOS O AUTOSOMAS: Son los que no determinan el sexo de un individuo.
• CROMOSOMAS SEXUALES O HETEROCROMOSOMAS: Son los que determinan el sexo. Hay dos tipos: X e Y, muy diferentes entre sí. En los mamíferos, los machos son XY, y las hembras XX.

Las personas poseemos 46 cromosomas (2n=46) en todas las células, excepto en las que forman los gametos, de los cuales 44 son autosomas y 2 son cromosomas sexuales. Para representar el cariotipo se ordenan los cromosomas por parejas de homólogos siguiendo una nomenclatura internacional. El cariotipo es característico de cada especie y mediante su estudio en el feto es posible detectar, antes del nacimiento, anomalías en el número o en la forma de los cromosomas.

• IDIOGRAMA: Es la representación del cariotipo mediante un dibujo.
• CROMOSOMAS HOMÓLOGOS: Son las parejas de cromosomas, uno del padre y otro de la madre, que tienen el mismo tamaño, forma y contienen la información para las mismas características.

7. LA DIVISIÓN CELULAR

Se divide en mitosis y citocinesis.

• MITOSIS: Es la división del núcleo. Se divide en varias etapas: profase, metafase, anafase y telofase.

7.1. PROFASE

• La cromatina se condensa y aparecen los cromosomas.
• Desaparece el nucléolo.
• Desaparece la envoltura nuclear.
• Los centrosomas se separan construyendo los filamentos del huso acromático.

7.2. METAFASE

• Los centrosomas se encuentran en los polos de la célula.
• Los cromosomas se colocan en fila en el plano ecuatorial enganchados por los filamentos en los centrómeros.

7.3. ANAFASE

• Los filamentos se acortan y tiran de las cromátidas.
• Las cromátidas hermanas se separan por los centrómeros y viajan hacia los polos de la célula.

7.4. TELOFASE

• Desaparece el huso acromático.
• Aparece la envoltura nuclear.
• Los cromosomas se descondensan y aparece la cromatina.
• Aparece el nucléolo.
• Comienza la división del citoplasma.

7.5. CITOCINESIS

Es la división del citoplasma. Se produce de dos formas:

• POR ESTRANGULACIÓN: Se forma un anillo de proteínas contráctiles que rodea a la membrana plasmática y se va cerrando hasta separar las células hijas. Ocurre en las células animales.
• POR TABICACIÓN: Se acumulan vesículas unas encima de otras formando un tabique llamado fragmoplasto que separa las células hijas. Ocurre en las células vegetales.

8. LA MEIOSIS

8.1. MEIOSIS I

8.1.1. PROFASE I

• La cromatina se condensa y aparecen los cromosomas.
• Los centrosomas se separan y forman los filamentos del huso acromático.
• Desaparece el nucléolo.
• Los cromosomas homólogos se emparejan y se unen por unos puntos llamados quiasmas.
• Se produce el entrecruzamiento (proceso por el cual los cromosomas homólogos se intercambian fragmentos de información), dando lugar a la recombinación (resultado del entrecruzamiento), obteniéndose cromosomas con fragmentos intercambiados.

8.1.2. METAFASE I

• Los cromosomas homólogos unidos por los quiasmas se colocan en fila en el plano ecuatorial, enganchados en los centrómeros por los filamentos del huso acromático.
• Los centrosomas están situados en cada polo.

8.1.3. ANAFASE I

• Los filamentos se acortan y tiran de los cromosomas homólogos.
• Los cromosomas homólogos se separan por los quiasmas y viajan a cada polo.

8.1.4. TELOFASE I

• Los cromosomas recombinados se descondensan levemente.
• Aparece la envoltura nuclear.
• Desaparece el huso acromático.
• Comienza la citocinesis.

8.1.5. CITOCINESIS I

Se obtienen 2 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre y diferentes entre sí.

8.2. MEIOSIS II

8.2.1. PROFASE II

• Los cromosomas recombinados se condensan.
• Los centrosomas se separan y forman el huso acromático.
• Desaparece la envoltura nuclear.

8.2.2. METAFASE II

• Los cromosomas recombinados unidos en los centrómeros por los filamentos del huso acromático se colocan en fila en el plano ecuatorial.
• Los centrosomas están situados en cada polo.

8.2.3. ANAFASE II

• Los filamentos se acortan y tiran de los cromosomas recombinados.
• Las cromátidas se separan por los centrómeros y viajan a cada polo.

8.2.4. TELOFASE II

• Las cromátidas se descondensan y aparece la cromatina.
• Aparece la envoltura nuclear.
• Desaparece el huso acromático.
• Aparece el nucléolo.
• Comienza la división del citoplasma.

8.2.5. CITOCINESIS II

Se obtienen 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre y diferentes entre sí.

9. IMPORTANCIAS BIOLÓGICAS

La importancia biológica de la mitosis:

• A partir de una célula madre se obtienen 2 células hijas iguales.
• Todas las células somáticas (cuerpo) se reproducen por mitosis.
• Sirve para el crecimiento del organismo y para reparar estructuras.

La importancia biológica de la meiosis:

• A partir de una célula madre se obtienen 4 células hijas diferentes.
• Las células sexuales se obtienen por meiosis en el interior de los ovarios y testículos.
• Sirve para obtener los gametos.