La célula estructura más
pequeñas capaz de conservar la vida y reproducirse, se han conservado muchos misterios.
Pequeñas como son, no han ofrecido aun todos sus secretos a los instrumentos de
la investigación y numerosos científicos se encuentran todavía explorando estas
estructuras engañosamente sencilla.
La ciencia que se encarga
de la célula es una rama de la biología que se llama citología, y que estudia,
la estructura y las funciones de la misma. En
su desarrollo histórico se pueden precisar tres etapas PRIMERA
ETAPA: Comprende desde la mitad
del siglo XVII hasta finales del siglo XIX. Se desarrollo de forma paralela a
los avances de microscópica. Durante ésta se descubrieron las principales estructuras
celulares, a través de observaciones con el microscopio óptico; en 1656, Pierre
Borel observo por primera ves los glóbulos rojos. Pocos años después en 1655,
el microscopistas ingles Robert Huke introdujo él termino al escribir las unidades
observadas en in corte delgado de corcho aunque lo que observo era solo la pared
celular. En 1674 Leuwenhoek fue el
primero en observar protozuarios vivos al microscopio. En 1831, Robert Brown descubrió
el núcleo celular en la epidermis de las orquidias Dujardin descubrió en 1835,
que las células están llenas de un fluido viscoso, al que Johannes Purquinje llamo,
en 1839, protoplasma y lo considero como la materia viva de las células. En
1838 el botánico alemán Mathias Jocob Scheliden enuncio la idea de que la célula
es la unidad estructural de todas las plantas. Un año mas tarde Theodor Schwan
extendió este principio de los animales Rudolf Wirchow señalo, en 1858 que la
célula proviene de otras semejantes.
SEGUNDA ETAPA Transcurrió
entre fines del siglo XIX Y 1920. En
esta etapa se realizaron los trabajos experimentales con células huevo de diversos
organismos se identificaron los cromosomas y se llevan a cabo los primeros estudios
sobre genética. TERCERA ETAPA Se
inicio alrededor de 1920 y se prolonga asta nuestros días. Se
a mantenido la tendencia hacia la experimentación enriqueciéndose el conocimiento
de las ultra estructuras celulares a nivel molecular. TEORIA
CELULAR: el concepto enunciado por primera ves Por
Schleiden y Schwan acerca de que la célula es una unidad estructural de todos
los seres vivos tubo una aceptación general de todos los biólogos de la época.
La idea propuesta por Virchow de que las células provienen de otras semejantes
surgió la existencia de una continuidad de generaciones celulares que se remontan
a los orígenes de la vida misma. Estas
ideas condujeron al establecimiento de la llamada teoría celular moderna, uno
de los conceptos más importantes de la biología. La
teoría celular reconoce, por lo tanto, a la célula como la unidad estructural
de todos los seres vivos y las nuevas células como producto de la división de
las células preexistentes. Protoplasma Todas
las células están compuestas por una clase especial de materia llamada protoplasma.
El protoplasma es una organización compleja de miles de biomoleculas formadas
a partir de apenas 24 elementos. Ninguno de los elementos es exclusivo de la célula.
Todos se encuentran también en la materia no vi va. Hidrogeno, oxigeno, carbono
y nitr6geno contribuyen con mas del 99% de los átomos del protoplasma y, con el
fósforo y el azufre, son sus compuestos principales: agua, proteínas, carbohidratos,
lípidos yacidos nucleicos. Todos ellos, menos el agua, son excluidos del protoplasma.
O sea, se encuentran solo en las células de las plantas y de los animales. Desde
luego el compuesto más abundante en el protoplasma (en el mundo inanimado) es
el agua. Hay sales en cantidades mas pequeñas pero son ingredientes de importancia
vital para las células. Existen principalmente como iones. En las células,
los iones de potasio los cationes principales y los iones de fosfato son aniones
principales. Los biólogos actuales
tienden a pensar que la célula es un complejo congestionado de membranas compuestas
por molécula distribuidas en patrones bien definidos. Este concepto ha surgido
principalmente de lo que los investigadores han visto bajo el microscopio electr6nico.
Su poder para amplificar los objetos varios cientos de miles de veces ha hecho
incluso visibles las grandes moléculas, por ejemplo, las del DNA y las de las
proteínas. MEMBRANAS CELULARES Las
membranas son el aspecto estructural más conspicuo de una célula, forman tanto
él limite exterior de la propia célula como los limites o paredes de casi todas
sus partes internas. La membrana que constituye él limite de superficie o los
otros limites de la célula se denomina membrana plasmática o de manera más descriptiva
membrana citoplasmática. Las estructuras
celulares internas que tienen paredes intramembranosas son el núcleo y los organelos
denominados retículo endoplasmático, complejo de golgi, mitocondrias y lisosomas.
Tanto la membrana citoplasmática como las membranas internas tienen en esencia
la misma estructura. Ambas están compuestas principalmente por moléculas de lípidos
y proteínas. La distribución de estas moléculas dentro de la membrana ha intrigado
y desafiado a los investigadores durante muchos años. En la actualidad el concepto
mas ampliamente aceptado postula que hay dos capas: una bicapa de moléculas de
fosfolípidos que constituye una redecilla fluida para las membranas celulares
y en cuya elaboración entran también moléculas proteínicas. Cada molécula de fosfolípido
tiene una cabeza con una cola. Su cabeza contiene fosfáto y su cola esta constituida
por dos ácidos grasos un hecho fascinante sobre las moléculas de fosfolípidos
es que sus cabezas son hidrófilas y sus colas hidrófobas, esta reacción múltiple
de las moléculas de fosfolípidos los hace colocarse de manera curiosa en las membranas. Las
membranas celulares efectúan diversas funciones esenciales para la supervivencia
de las células en estado de salud y del cuerpo como un todo. La membrana citoplasmica
sirve de limite entre él liquido interno de la célula y el ambiente externo liquido.
Es de resistencia suficiente para conservar la integridad de la célula y conservar
la distribución de sus estructuras internas. Necesaria para que efectúe las actividades
que mantienen la vida celular. Esto suena imposible para una membrana que mide
25 millonésimos de centímetros pero sucede así. Si la membrana citoplasmica de
la célula se desgarra. Ésta pierde su integridad, su totalidad organizada. Su
estructura interna se desorganiza y su contenido escapa gota a gota. El resultado?
La célula muere. Otra función de la membrana citoplasmica es determinar cuales
substancias pueden atravesarla para entrar a la célula o salir de ella. Excluye
por completo algunas substancias. Permite que otras la atraviesen con facilidad.
Acelera el movimiento de otras mas y bombea activamente a través de sí misma ciertos
materiales. La comunicación es otra de sus funciones. Por ejemplo. Las membranas
citoplasmicas de algunas células tienen proteínas sobre sus superficies exteriores
que sirven de receptores de mensajes químicos. Ciertas hormonas y substancias
químicas denominadas neurotransmisores se fijan a estas proteínas de superficie
y. por lo tanto. Comunican su mensaje a las células. Algunas de las proteínas
de la membrana citoplasmica que se encuentra sobre ciertos glóbulos blancos (linfocitos)
funcionan como anticuerpos. Se combinan con proteínas extrañas potencialmente
peligrosas denominadas antígenos. Y de este modo inician una serie de acontecimientos
que vuelve innocuos a los antígenos. Muchas de las proteínas de superficie que
se encuentran sobre las membranas citoplasmicas sirven de marcas de identificación
de la célula. Como son únicas de las células de cada individuo. Se pueden usar
para distinguir entre las células de un sujeto y las de otro. Las
membranas celulares internas sirven de limite de diversas estructuras internas
y también efectúan otras funciones. Muchas de las proteínas que hay en ellas,
por ejemplo, son enzimas que aceleran (catalizan) una variedad enorme de reacciones
químicas. Las enzimas hacen posibles las reacciones químicas que conservan con
vida las células y el cuerpo humano. CITOPLASMA
Y ORGANELOS El citoplasma es la parte
de la célula que se encuentra entre la membrana y el líquido. En otras palabras,
es todo el contenido endoplasmatico en la célula, salvo el núcleo. Lejos de ser
una sustancia homogénea como se creía antes, contiene diversas clases de estructuras
pequeñas. No sólo esto, en muchas células algunos de estos elementos están por
millares. De manera colectiva, se conoce como organillos a los pequeños órganos
de las células. Cada organillo está constituido por moléculas distribuidas de
manera que puedan ejecutar cierta función esencial para la conservación de la
vida de la célula o para su reproducción. Las membranas forman las paredes de
muchas clases de organillos: retículo endoplasmatico, aparato de Golgi, mitocondrias
y lisosomas Retículo endoplásmico
Endoplasma quiere decir citoplasma
localizado hacia el centro de la célula. Retículo significa redecilla. En consecuencia,
el nombre retículo endoplásmico, significa, literalmente, redecilla localizada
en la parte mas profunda del citoplasma. Cuando se le vio por primera vez, parecía
ser eso exactamente. Mas adelante, sin embargo, las fotomicrografías electrónicas,
mas aumentadas, demostraron con bastante claridad que el retículo endoplásmico
tiene una distribución mucho más amplia que en el propio endoplasma. Hay
dos tipos de retículo endoplásmico: rugoso y liso. La superficie externa de la
pared membranosa del tipo rugoso esta manchada por innumerables gránulos pequeños
-ribosomas-, 10 que le da su aspecto. 'Rugoso". Los ribosomas, en si mismos, son
organillos. El retículo endoplásmico rugoso parece estar constituido, de sacos
planos e incurvados distribuidos en líneas paralelas. De hecho es un sistema de
sacos y conductos interconectados. Los conductos viajan en dirección tortuosa
a través del citoplasma, extendiéndose todo el tiempo desde la membrana plasmática
hasta el núcleo. La membrana que forma las paredes del retículo endoplasmico tiene
esencialmente la misma estructura molecular que la membrana citoplásmica. El
hecho estructural de que el retículo endoplásmico sea un sistema interconectado
de conductos sugiere que quizá funcione como un sistema circulatorio celular en
miniatura. Y, de hecho, las proteínas se mueven a través de estos conductos. Los
ribosomas unidos al retículo endoplásmico rugoso sintetizan proteínas. Estas entran
en los conductos y se mueven a través de los mismos, hasta el aparato o complejo
de Golgi. Así, las- funciones del retículo endoplásmico rugoso consiste en sintesis
de proteínas como en transporte intracelular. No
hay ribosomas en los bordes de la pared membranosa del retículo endoplásmico liso
- de aquí su aspecto liso y su nombre. Sus funciones están menos bien establecidas,
y probablemente sean mas variadas que las del endoplasma de tipo rugoso. En las
células hepáticas, por ejemplo, se cree que las funciones del retículo endoplásmico
liso intervienen en el metabolismo de lípidos y colesterol. Por otra parte, en
las células de testículo y glándula suprarrenal participa al parecer en la síntesis
de hormonas esteroides. Aparato
de Golgi El aparato de Golgi esta
constituido por sacos pequeñísimos amontonados entre si y localizados cerca del
núcleo. Que los sacos parecen mas y más distendidos en las capas sucesivas del
acumulo, como si algún material estuviera llenándolos hasta el punto que produce
protrusiòn. Y de hecho, esto es lo que ocurre. Hace poco, varios equipos de investigación
han presentado pruebas convincentes de que los sacos de Golgi sintetizan grandes
moléculas de carbohidratos, y, a continuación, les combinan con proteínas (llevadas
a ellas a través de endoplásmico) formar compuestos llamados glucoproteínas. De
los sacos, su forma cambia desde la plana hasta, " gorda" se convierte en pequeñas
esferas o glóbulos perfectos. A continuación, uno Vacían
su contenido desde la parte mas profunda del racimo. El aparato de Golgi en otras
palabras, no solo sintetiza carbohidratos y los combina con proteínas, si no que
incluso empaca el producto. Pequeños glóbulos pequeños de glucoproteínas emigran
desde el aparato de Golgi hacia la membrana celular, y la atraviesan. Una
vez fuera d la misma, los glóbulos se abren liberando su contenido. La
célula a secretado su producto podríamos pensar que solo en las células secretorias
de las glándulas funcionaría el aparato de Golgi como hemos descrito. Sin embargo,
hay otras clases de células que también elaboraron productos para exportación,
productos que se mueven hacia el exterior de las células que las elaboran. En
otras palabras, hay diversas células no glandulares que secretan sustancia. Algunos
ejemplos: las células hepáticas secretan proteínas sanguíneas, y las células plasmáticas
secretan anticuerpos, y las células de tejido conectivo de ciertos tipos secretan
sustancias que se usan él la formación de huesos y cartílagos. El aparato de Golgi
de todas estas células parece sintetizar carbohidratos, para convinarlos con proteínas,
y empacar producto en glóbulos para que secrete. El aparato de Golgi ya no parece
misterioso o insignificante. Dos científicos que han contribuido grandemente a
nuestros conocimientos sobre éste organismo ponen de manifiesto su gran interés
en él con éstas palabras "el aparato de Golgi es un mecanismo creador de la célula
que comparte su importancia con el ribosoma. Del mismo modo que los ribosomas
se encargan de la construcción de proteínas, el aparato de Golgi parece ser la
agencia principal para construir diversos carbohidratos de gran tamaño que sirven
a muchos propósitos de la vitalidad". MITOCONDRIAS Al
igual que todos los organelos, la mitocondria a pesar de su pequeñes tiene una
estructura muy organizada. La pared membranosa de una mitocondria esta constituida
por dos membranas delicadas. Forman un saco dentro de un saco. La membrana interior
de la mitocondria se plegan en diversas extensiones denominadas crestas. Con la
poderosa amplificación del microscopio electrónico podemos ver poderosas nudosidades
redondeadas unidas a la cresta por pedículos cortos y que se proyectan en su interior
hacia ellas. Una sola mitocondria puede contener miles de estas nudosidades minúsculas.
Cada nudosidad a su vez contiene enzimas esenciales para la elaboración de una
de las sustancias químicas más importantes para el mundo. Sin éste compuesto no
puede existir la vida. Su nombre completo, trifosfato de adenosina y su abreviatura
ATP. Tanto la membrana exterior como
la interior tiene en esencia la misma estructura molecular que la membrana citoplásmica.
Muchas del as proteínas que se encuentran en las membranas de las crestas son
enzimas. Además todas las pruebas con las que se cuentan hasta ahora indican que
se encuentran distribuidas con gran precisión en el orden de su funcionamiento. Las
enzimas de la membrana interna de la mitocondria catalizan las reacciones químicas.
Estas son las reacciones químicas que proporcionan a las células la energía que
permite toda clase de trabajo que las conserva vivas lo mismo que el cuerpo. Las
mitocondrias han obtenido su título ahora familiar "generadores de energía" de
las células. Gracias a que sabemos
que las mitocondrias generan casi toda la energía para el trabajo celular podemos
deducir que él numero de mitocondrias dentro de la célula estará relacionado con
el grado de actividad. Y este principio parece ser completamente cierto. En general
cuando más trabajo genere una célula mas mitocondrias contendrá su citoplasma. LISOSOMA Los
lisosomas son organitos con paredes membranosa cuyo tamaño y forma con la etapa
de actividad en que se encuentra. En su etapa más inicial inactiva parecen simples
gránulos. Mas adelante conforme entran en actividad toman la forma de pequeñas
vesículas o sacos y a menudo contienen partículas pequeñísimas como fragmentos
de membranas o gránulos de pigmento. El interior del lisosoma contiene diversas
clase de enzimas capaces de desdoblar todos los componentes de las células. Estas
enzimas pueden, y lo hacen de hecho en ciertas circunstancias, destruir las células
dirigiéndolas. El apodo gráfico "bolsas suicidas ", en consecuencias parece adecuado
para los lisosomas. Poco nos sorprende que esta sustancia tan poderosa y peligrosa
pueda conservarse encerrada dentro de los lisosomas. Sin embargo las enzimas lisosómicas
protegen mas a menudo alas células en vez de destruirlas. Las grandes moléculas
y las grandes partículas que logran entran en la célula, llegan a los lisosomas
y a sus enzimas se deshacen de ellas dirigiéndolas. Bolsas digestivas en consecuencia
e incluso eliminadores de basuras celulares, son otro seudónimo para los lisosomas.
Los leucocitos contienen gran cantidad de lisosomas. Sirven como células escarbadoras
del organismo que fagositan a las bacterias y las destruyen a nivel de sus lisosomas.
RIBOSOMAS Cada
célula contiene miles de ribosomas. Los pequeños organillos esféricos que podemos
ver unidos al retículo endoplásmico y desiminados a través de todo el citoplasma,
ribosomas. Como los ribosomas son demasiados pequeños para ser vistos en el microscopio
óptico, nadie sabía que existían hasta que existían hasta que los descubrió el
microscopio electrónico. Ahora los científicos saben mucho sobre su estructura
molecular, como que esta constituido aproximadamente por dos tercios de ácido
ribonucléico (RNA) y
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