Retículo Endoplásmico

El retículo endoplásmico es un organelo que se distribuye a través del citoplasma, desde la membrana nuclear hasta la membrana plasmática. Se observan dos tipos de retículos endoplásmicos; el rugoso (RER) y el liso (REL), que se diferencian entre sí por los siguientes aspectos:
1.- Porque el RER presenta ribosomas adheridos a sus membranas y el REL no las tiene.
2. El RER es un conjunto de canales con forma de cisternas en cuyas paredes membranosas se realiza la síntesis de proteínas con la intervención de los ribosomas (ARNr), el ARN mensajero y el ARN de transferencia.
3. A medida que el RER se aleja de la membrana nuclear externa y se distribuye en el citoplasma, hay una zona de transición donde cambia de forma (canales y cisternas) y se observan los retículos con tubos anastomosados (unidos) entre sí y cuyas paredes membranosas carecen de ribosomas.
4. Como consecuencia desarrollan funciones diferentes.
En el retículo endoplásmico liso se sintetizan algunos fosfolípidos, hormonas esteroides y ácidos grasos. Mientras que en el retículo endoplásmico rugoso se realiza la síntesis proteica y la maduración de las proteínas de exportación y las que se transportan a otros organelos celulares.
Las células tienen cantidades distintas de REL o RER según sus actividades. Por ejemplo, las células que secretan gran cantidad de proteínas tienen una gran actividad de RER.

Funciones de la membrana

La membrana celular cumple varias funciones:
a) delimita y protege las células;
b) es una barrera selectivamente permeable, ya que impide el libre intercambio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo proporcionan el medio para comunicar un espacio con otro;
c) permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente de concentración;

d) poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc.

Transporte de sustancias a través de las membranas celulares
El transporte celular es un mecanismo mediante el cual entran sustancias que la célula necesita y salen de ella las sustancias de desecho y también productos útiles. Existen dos tipos de transporte: pasivo y activo.
El transporte pasivo es el que se lleva a cabo sin gasto de energía por parte de la célula, como la difusión simple (únicamente de gases) y la ósmosis; todos ellos a favor de un gradiente de concentración.
El transporte activo es el que necesita energía celular para realizarse, pues es en contra de un gradiente de concentración.
La difusión es el paso de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a otra de menor concentración, es decir, a favor de un gradiente de concentración. Un gradiente es la medida de la diferencia de concentraciones de una sustancia dada en dos regiones diferentes. En la difusión las moléculas se seguirán moviendo hasta que se alcance un equilibrio dinámico. La ósmosis es el paso del agua a través de una membrana semipermeable de una región de mayor concentración de agua (solución hipotónica) a otra de menor concentración de agua (solución hipertónica); es decir, es la difusión del agua. En las células vivas el agua entra y sale de la célula por ósmosis. Una célula mantiene su forma cuando la concentración en el interior es igual a la concentración en el exterior de la célula (isotónica).
El transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas moléculas atraviesan la membrana celular contra un gradiente de concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta concentración con el consecuente gasto de energía. Los ejemplos típicos son las bombas de sodio-potasio, la fagocitosis y la pinocitosis.

Pinocitosis.

En la pinocitosis (el equivalente al “beber” celular) la célula engulle fluido extracelular, incluyendo moléculas como azúcar y proteínas. Estos materiales entran a la célula dentro de una vesícula, aunque no se mezclan con el citoplasma. Las células epiteliales en los capilares, usan la pinocitosis para tomar la porción líquida de la sangre en la superficie capilar. Las vesículas resultantes viajan a través de las células capilares y liberan su contenido al tejido alrededor, mientras los glóbulos rojos permanecen en la sangre.

Fagocitosis.

En la fagocitosis (el equivalente a comer celular), la célula engulle deshechos, bacterias u otros objetos grandes. La fagocitosis se lleva a cabo en células especializadas llamadas fagocitos, donde se incluyen los macrófagos, neutrófilos y otros glóbulos blancos de la sangre. La invaginación produce una vesícula llamada fagosoma, las cual usualmente se fusiona con uno o más lisosomas conteniendo enzimas hidrolíticas. Los materiales en el fagosoma son rotos por estas enzimas y degradados.

Membrana celular

En la década de 1950 se observaron por primera vez al microscopio electrónico las membranas de organismos unicelulares y pluricelulares, así como de vegetales y animales.
Químicamente están constituidas por una doble capa de lípidos, carbohidratos y proteínas. Para explicar su estructura, los biólogos S.J. Singer y G.L. Nicholson, en 1972, elaboraron un modelo llamado mosaico fluido, en el cual la doble capa de fosfolípidos constituía el armazón fluido y viscoso para el mosaico donde se deslizan las diferentes proteínas lentamente dentro de la bicapa.
Lo importante de este modelo es que denota la calidad dinámica de la membrana celular.
Algunas moléculas como los gases pueden atravesar la membrana debido a que son solubles en los lípidos de ésta y finalmente, la carga eléctrica de los iones determina en un momento dado qué tipo de moléculas atraviesan la membrana.
Los lípidos más abundantes en la membrana son los fosfolípidos; el tipo menos abundante de lípidos lo constituyen los esfingolípidos. En ciertas membranas también existe colesterol, sustancia que en ciertas células animales puede constituir hasta 50%. Las membranas de la mayor parte de los vegetales y de las bacterias no contienen colesterol. Los grupos polares de cada capa de fosfolípidos se orientan hacia el exterior de la bicapa y pueden interactuar con las moléculas de agua que los rodean, las cadenas hidrofóbicas del fosfolípido se encuentran orientadas hacia el interior de la bicapa. Esta bicapa de lípidos tiene consecuencias en la estructura y funcionamiento de las células. Debido a la cohesión y formación espontánea de las bicapas nunca se observan membranas con bordes libres; siempre son estructuras íntegras continuas. Gracias a la flexibilidad de la bicapa de lípidos, las membranas son deformables y pueden cambiar toda su forma como ocurre durante la locomoción o la división celular.
La composición de carbohidratos de la membrana depende del tipo de célula, y la cantidad de éstos varía entre 2 y 10% del peso total. Se encuentran unidos a los lípidos y las proteínas en forma de glucolípidos y glucoproteínas, respectivamente.
Las proteínas de la membrana varían desde una docena hasta 50 tipos diferentes.
Cada una se encuentra localizada y dirigida en una posición particular de la bicapa de lípidos. Pueden ser proteínas integrales, que penetran en la bicapa de lípidos; la mayoría atraviesan completamente la bicapa y tienen regiones que sobresalen en ambos lados de la membrana hacia
el espacio extracelular y el citoplásmico. Otro tipo de proteínas son la periféricas, que se localizan por completo fuera de la bicapa de lípidos, pero ancladas por grupos de ácidos grasos o por otras proteínas a la superficie extracelular o citoplásmica.

Tamaño de las células, forma y función

Casi todas las células son microscópicas. Las células se miden en micras (µm), es decir, la milésima parte de un milímetro, por tanto las células procariontes miden entre 1-5 µm y las eucarióticas de 10 a 30 µm en animales y hasta 100 µm en vegetales. Se considera a los protozoarios como los paramecios y las amibas organismos unicelulares complejos, ya que todas las actividades celulares que realizan, como responder ante estímulos del ambiente, procurarse alimento, excretar el exceso de líquido y evadir a los depredadores, las lleva a cabo cada célula.
Las células presentan formas diversas que en general se relacionan con su función. Por ejemplo, los espermatozoides poseen un flagelo que les da una gran movilidad, pues su función reproductora así lo requiere; las células del músculo esquelético contienen una red de filamentos alineados con precisión y compuestos de proteínas contráctiles; las células del cartílago
se rodean de una matriz característica que contiene polisacáridos y la proteína colágeno, que juntos suministran apoyo mecánico; los eritrocitos se convierten en sacos de forma discoidal llenos de la proteína hemoglobina, que transporta oxígeno.
Célula procariótica.

El núcleo carece de membrana nuclear, por lo que se encuentra disperso en el citoplasma; son más pequeñas.
Célula eucariótica animal.

Son más complejas y organizadas, contienen una serie de estructuras donde se realizan las diferentes actividades celulares.
Posee un núcleo delimitado por una membrana.
Célula eucariótica vegetal.

Son autótrofas, poseen cloroplastos y pared celular.

Origen de las células eucarióticas

Lynn Margulis propuso que las células eucarióticas aparecieron cuando a una célula primitiva entraron por azar células fotosintéticas que realizaban fotosíntesis, éste es el origen de los cloroplastos y células aerobias que llevan a cabo la glucólisis o transformación de glucosa en energía útil para la célula a través de las mitocondrias. Esta teoría recibe el nombre de endosimbiótica.
Se define la endosimbiosis como el mecanismo por el cual dos organismos de diferente especie viven en comunidad y ambos obtienen beneficios.

Tipos de células

Existen dos tipos de células clasificadas con base en su organización y complejidad estructural: la célula procariótica y la célula eucariótica. Las células procariontes no tienen núcleo verdadero, el ADN se encuentra disperso en el citoplasma constituyendo un solo cromosoma o unido a la membrana citoplásmica; mientras que las células eucariontes tienen un núcleo verdadero. El ADN se localiza dentro de una membrana nuclear que lo separa del resto del citoplasma. La complejidad de las células eucariontes se basa en el desarrollo de compartimentos internos (separaciones parciales del citoplasma), que originan diversas estructuras subcelulares denominadas organelos y, por tanto, las funciones de éstas son propias de cada tipo de organelo.
Esta característica es la que marca la diferencia entre los dos tipos de células; procarionte (pro, antes y carion, núcleo) y eucarionte (eu, verdadero y carion, núcleo).
Las células procarióticas son de menor tamaño que las eucarióticas, los ejemplos característicos de las primeras son las bacterias, que tienen su ADN (material genético, cromosoma) disperso en el citoplasma, sin envoltura nuclear.
Al igual que las células eucarióticas, tienen membrana celular que delimitan al medio intracelular (citoplasma) del medio extracelular. Las células procariontes presentan como característica una pared celular que rodea completamente a la membrana celular, protegiéndola de las agresiones del medio externo y da forma a la célula. En las células eucariontes, el material hereditario se encuentra dentro de un núcleo bien definido y delimitado por una doble membrana llamada envoltura nuclear, la cual es altamente especializada en el transporte de moléculas hacia el y del citoplasma. Los dos tipos de células poseen ribosomas encargados de la síntesis de proteínas, sin embargo, presentan una diferencia sustancial en cuanto al tipo de ARN ribosomal que lo forman. De aquí que los ribosomas procarióticos se denominen 70s y los eucarióticos 80s de acuerdo con el coeficiente de sedimentación.
La división celular de las células procarióticas se da por división binaria o bipartición, el ADN se duplica y las dos copias se separan y se forman dos células hijas, por esta razón la reproducción es más rápida que en las eucarióticas; por ejemplo, una nueva generación de bacterias puede aparecer cada 20 o 40 minutos.
Las células procariontes son microorganismos asexuados (sin sexo). En algunas bacterias se ha observado in vitro (en laboratorio) que bajo ciertas circunstancias realizan un proceso llamado conjugación, en el que un fragmento de ADN denominado plasmidio puede pasar de una bacteria a otra.
Algunas células procarióticas tienen movilidad gracias a unas estructuras denominadas flagelos que realizan movimientos rotatorios y permiten que la célula se mueva. A pesar de la sencillez de este tipo de células no se deben considerar organismos inferiores, ya que, como sabemos, han permanecido en nuestro planeta desde el inicio de la vida.
Las células eucarióticas son mucho más complejas, tanto estructural como funcionalmente. Tienen un núcleo bien delimitado y diferenciado del resto del citoplasma que contiene una gran diversidad de organelos como mitocondrias, cloroplastos, ribosomas, lisosomas, aparato de Golgi, centríolos,vacuolas, retículo endoplásmico liso y rugoso, peroxisomas y citoesqueleto; cada organelo tiene una función especializada.
Por lo general, las células se dividen por mitosis, pues las eucariontes más primitivas conservan la reproducción por bipartición y las más especializadas presentan una división denominada meiosis; tanto en la mitosis como en la meiosis el material genético (adn) duplicado se condensa en estructuras llamadas cromosomas y se divide en dos células hijas. Las células germinales o productoras de gametos realizan el proceso de división celular denominado meiosis, a partir del cual se producen células hijas con la mitad del número de cromosomas de la célula madre, esto es la base de la reproducción sexual.
Ambos tipos de células tuvieron un origen común en el inicio de las primeras formas vivientes, es claro que en el proceso evolutivo primero aparecieron las células procarióticas por ser sencillas, (de las cuales las bacterias son sus descendientes directos) y después aparecieron las células eucarióticas, más organizadas y complejas. Comparten un lenguaje genético idéntico contenido
en la secuencia de nucleótidos del adn, un conjunto común de vías metabólicas como la glucólisis y sistemas multienzimáticos para realizar todas sus reacciones químicas.
Las células procarióticas actuales son muy parecidas a las células fosilizadas que se encuentran en rocas (estromatolitos) desde Australia hasta Sudáfrica y que se estima tienen una antigüedad de más de 3 500 millones de años. Se piensa que los organismos procarióticos fueron los únicos seres vivos durante casi 2 000 millones de años, antes de la aparición de los primeros eucariontes.
De acuerdo con la clasificación de cinco reinos, las células procarióticas sólo están presentes en el reino Monera. De ellas derivaron las células eucarióticas actuales presentes en los cuatro reinos restantes: Protistas, Fungi, Plantae y Animalia.

La célula

Las células son la unidad fundamental, estructural y funcional de los seres vivos. También se ha definido como la unidad más simple de materia viva.
Una definición sencilla de las células es que son la parte más pequeña de los seres vivos, esto se sabe porque desde mediados del siglo xix fue vista por primera vez. Las células son comparadas con una fábrica porque en ellas se requiere de materia prima para la producción de sustancias útiles y los obreros son la enzima. Algunas moléculas reguladoras hacen las veces de capataces, ya que vigilan que las actividades se realicen de acuerdo con las indicaciones contenidas en el centro de control o núcleo, que se encuentra dentro de la molécula de ADN.

Descubrimiento de las células
En 1665 el científico inglés Robert Hooke al observar un corte fino de corcho

(corteza del árbol del alcornoque), identificó una serie de estructuras parecidas a un panal de abejas. A estos espacios los llamó celdillas debido a que se parecían mucho a las celdas que ocupaban los monjes en el monasterio, de ahí derivó el término de célula. Sin embargo, a pesar de que es a Hooke a quien se le da el crédito de descubrir las células, no fue el primero en observarlas; ya que en el siglo xvii el holandés llamado Anton van Leeuwenhoek, quien no era una persona de ciencias, fue el primero en observar bacterias, glóbulos rojos, protozoarios y espermatozoides.
Anton van Leewenhoek.

En sus ratos libres se dedicaba al tallado de lentes y observaba a través de ellos todo lo que llegaba a sus manos; agua de estanque, el sarro de sus dientes, agua de lluvia, barro, sangre, etc.

Durante 50 años mandó cartas a la Royal Society, una sociedad científica de Inglaterra, describiendo la serie de animáculos (como él los llamaba) que había observado con sus lentes.
A partir del descubrimiento de Hooke, una serie de naturalistas y científicos iniciaron la búsqueda de células en tejidos animales y vegetales, entre ellos se encuentran los alemanes Friedrich Theodor Schwann y Matthias Jakob Schleiden, zoólogo y botánico, respectivamente, quienes en 1838 y 1839 descubrieron que todos los animales y vegetales están formados de células.

Con ello se formulan los dos primeros postulados de la teoría celular:
Todos los seres vivos están compuestos de una o más células.
La célula es la unidad estructural de la vida.

Aún no se reconocía a la célula como la unidad de origen de todos los seres vivos. Fue en 1855 que el patólogo alemán Rudolf Virchow concluyó que las células proceden de otras células semejantes, su hipótesis dio lugar al tercer postulado de la teoría celular:

Las células sólo pueden originarse por división de una célula preexistente.
Estos tres postulados de la teoría celular se encuentran reunidos en la siguiente
definición:
La célula es la unidad funcional, estructural y de origen de todos los seres vivos.

Es la unidad funcional porque las células realizan una serie de reacciones y procesos químicos y biológicos que mantienen con vida a los organismos. Es la unidad estructural porque todos los seres vivos están formados de células y es la unidad de origen debido a que todos los seres vivos proceden de células preexistentes.