¿Cómo se mueven las células?

Los cilios y los flagelos son estructuras lasrgas y delgadas, que se extienden desde la superficie de muchso tipos de células eucariotas. Son básicamente iguales, excepto en su longitud. Cuando son mas cortos y aparecen en cantidades grandes, se conocen como cilios. Caundo son mas largos y escasos habitualmente se les llama flagelos. Muchas de las células que tapizan las superficies exixtentes de nuestro cuerpo, son ciliadas. Estos cilios no mueven a las células, sino que sirven para barrer sustancias sobre su superficie.

Los cilios y flagelos se encuentrar muy difundidos en el mundo vivo, sobre las células de los invertebrados, los vertebrados, las células sexuales de los helechos y otras plantas, asi como el los protistas.

Casi todos los cilios y los flagelos eucarioticos, tienen la misma estructura interna. Hay 9 pares de microtubulos fusionados que forman un anillo que rodea a otros dos microtubulos solitarios situados en el centro. El movimiento de los cilios y flagelos proviene  del interior de estas estructuras. Los dos “brazoz” que se pueden ver en un miembro de cada par de tubulos externos, se ha mostrado que son enzimas implicadas en reacciones químicas que liberan energía. Hay otras proteínas implicadas en la formación de los rayos que conectan los 9m pares de microtubulos externos con el par central, e incluso otras proteínas forman enlaces bastante mas espaciados, que conectan los 9 pares externos entre si.

Esquema donde se indican los principales componentes de la estructura de un cilio o un flagelo. En los cilios primarios el par central de microtúbulos está ausente.

Imagen de microscopía electrónica de barrido de una muestra de epitelio cúbico monoestratificado de los  bronquiolos , en la que se observan algunas células ciliadas y otras no ciliadas con microvellosidades.

Cuerpos basales

En la base de cada cilio hay una estructura que se conoce como cuerpo basal, que tiene el mismo diámetro que un cilio. Está formado por microtubulos dispuestos en 9 tripletes alrededor de la periferia. A diferencia del cilio, no tienen microtubulos en el centro, y ninguno de los microtubulos del cuerpo basal tiene brazos. Los cilios y flagelos se originan en los cuerpos basales, mediante el enzamble de microtubulos.

Orgánulos

El citoplasma se compone de orgánulos (u «organelos») con distintas funciones. Entre los orgánulos más importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias. Cada orgánulo tiene una función específica en la célula y en el citoplasma. El citoplasma posee una parte del genoma del organismo. A pesar de que la mayor parte se encuentre en el núcleo, algunos orgánulos, entre ellos las mitocondrias o los cloroplastos, poseen una cierta cantidad de ADN.

Vacuolas

  ESTRUCTURA:

 La vacuola es un saco de fluidos rodeado de una membrana llamada tonoplasto. En la célula vegetal, la vacuola es una sola y de tamaño mayor; en cambio, en la célula animal, son varias y de tamaño reducido. La vacuola de la célula vegetal tiene una solución de sales minerales, azúcares, aminoácidos y a veces pigmentos como la antocianina.

  FUNCIÓN:

 Vegetal: Los azúcares y aminoácidos pueden actuar como un depósito temporal de alimento. Las antocianinas tienen pigmentación que da color a los pétalos. Generalmente poseen enzimas y pueden tomar la función de los lisosomas.

Animal: La función de las vacuolas en la célula animal es actuar como un lugar donde se almacenan proteínas; estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o más bien para su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. La vacuola, además, puede ser usada para el proceso de endocitosis.

Vesículas

ESTRUCTURA:

Tienen la misma estructura general que las vacuolas. Miden habitualmente menos de 100 nanometros de diametro

FUNCIÓN:

Participan en el transporte de materiales tanto en el interior de la celula, cuanto hacia el interior y el exterior de la misma.

Ribosomas

ESTRUCTURA:

Los ribosomas de las células eucariotas son un poco mas grandes que los de las procariotas. Los ribosomas son gránulos citoplasmáticos encontrados en todas las células, y miden alrededor de 20 nm.Los ribosomas activos pueden estar suspendidos en el citoplasma o unidos al retículo endoplásmico rugoso

FUNCIÓN:

La síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Dado que existen dos tipos de subunidades, en el citoplasma se unen las dos subunidades con moléculas ARN para formar ribosomas completos activos.

Los ribosomas suspendidos en el citoplasma tienen la función principal de sintetizar las siguientes proteínas:

1. Proteínas que formarán parte del citosol.
2. Proteínas que construirán los elementos estructurales.
3. Proteínas que componen elementos móviles en el citoplasma.

Retículo endoplasmático

ESTRUCTURA:

Es un complejo sistema y conjunto de membranas conectadas entre sí, que forma un esqueleto citoplásmico. Forman un extenso sistema de canales y mantienen unidos a los ribosomas. Su forma puede variar, ya que su naturaleza depende del arreglo de células, que pueden estar comprimidas u organizadas de forma suelta.

Cuando la membrana está rodeada de ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático rugoso (RER).

En la ausencia de ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático liso (REL).

FUNCIÓN:

-Circulación de sustancias que no se liberan al citoplasma.

-Servir como área para reacciones químicas.

-Síntesis y transporte de proteínas producidas por los ribosomas adosados a sus membranas (RER únicamente).

-Glicosilación de proteínas (RER únicamente).

-Producción de lípidos y esteroides (REL únicamente).

-Proveer como un esqueleto estructural para mantener la forma celular.

Complejo de Golgi

ESTRUCTURA:

Está formado por sacos aplanados, limitados por una membrana , apilados en forma laxa unos sobre otros y rodeados por túbulos y vesículas. 

FUNCIÓN:

Aceptar vesículas del retículo encoplasmÁtico, modificar las membranas y los contenidos de las mismas e incorporar los productos terminados en vesículas de transporte que los llevan a otras partes de la célula y, especialmente, a la superficie celular. Así, los complejos de Golgi sirven como centros de compactación y distribución. En las células vegetales, reúnen parte de los componentes de las paredes celulares y los exportan a la superficie de la célula, donde ellos con ensamblados. Además de su función en la organización de las membranas celulares, los complejos de Golgi tienen una función similar en el procesamiento y compactación de materiales que son liberados fuera de la célula.

Lisosomas

ESTRUCTURA:

Los lisosomas son vesículas esféricas, de entre 0,1 y 1 μm de diámetro. Contienen alrededor de 50 enzimas, generalmente hidrológicas, en solución ácida; las enzimas necesitan esta solución ácida para un funcionamiento óptimo. Los lisosomas mantienen separadas a estas enzimas del resto de la célula, y así previenen que reaccionen químicamente con elementos y orgánulos de la célula.

En vista de sus funciones, su presencia es elevada en glóbulos blancos, debido a que estos tienen la función de degradar cuerpos invasores.

FUNCIÓN:

Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula, englobándolas, digiriéndolas y liberando sus componentes.

En la endocitosis los materiales son recogidos del exterior celular y englobados por la membrana plasmática, lo que forma un fagosoma. El lisosoma se une al fagosoma formando un fagolisosoma y vierte su contenido en este, degradando las sustancias del fagosoma. Los lisosomas también vierten sus enzimas hacia afuera de la célula (exocitosis) para degradar, además, otros materiales.

Perixisomas

ESTRUCTURA:

Son cuerpos con membrana, esféricos, con un diámetro de entre 0,5 y 1,5 μm. Se forman por gemación a partir del retículo endoplasmático liso. Además de ser granulares, no tienen estructura interna. Tienen un número de enzimas metabólicamente importante, en particular la enzima catalasa, que cataboliza la degradación de peróxido de hidrógeno.

FUNCIÓN:

Llevan a cabo reacciones de oxidación que no producen directamente energía utilizable por el resto de la célula (no generan ATP). En los peroxisomas también se degradan purinas, y en las plantas, intervienen en la fotorrespiración. También se sintetiza agua oxigenada (H₂O₂), y es metabolizada dentro del peroxisoma.

Mitocondrias

ESTRUCTURA:

Puede ser hallado en todas las células eucariotas, aunque en células muy especializadas pueden estar ausentes. El número de mitocondrias varía según el tipo celular, y su tamaño es generalmente de entre 5 μm de largo y 0,2 μm de ancho.

Están rodeadas de una membrana doble. La membrana externa contiene proteínas de transporte especializadas. Las membranas de la mitocondria se constituyen de fosfolípidos y proteínas.^[Ambos materiales se unen formando un retículo lípido proteico.

La membrana interna está plegada hacia el centro, dando lugar a extensiones denominadas cristas, algunas de las cuales se extienden a todo lo largo del orgánulos.

FUNCIÓN:

-Oxidación del piruvato a CO2m

-Utilización de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP por el complejo.

-La membrana  externa es la que controla la entrada y salida de sustancias dentro y fuera de la  célula y separa el orgánulo del hialoplasma.

-La función  de la membrana interna  es ser principalmente el área donde los procesos respiratorios tienen lugar.

Plástidos

ESTRUCTURA:

Organulos limitados por  membrana, que se encuentra solamente en las células de las plantas y de las algas. Están rodeados por dos membranas, al igual que los mitocondrios, y tiene un sistema de membranas internas que pueden estar intrincadamente plegadas. Los plastidos maduros son de tres tipos:

Cloroplastos: Al igual que otros plastidos, están rodeados por dos membranas y una tercera única de los cloroplastos, que forma una serie complicada de compartimientos y superficies de trabajo internos.

Cromoplastos: Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía luminosa en energía química.

Leucoplastos: estos plastos son incoloros y se localizan en las células vegetales de órganos no expuestos a la luz, tales como raíces, tubérculos, semillas y órganos que almacenan almidón.

FUNCIÓN:

-Cloroplastos (sólo en las células de plantas y algas). Realizan la fotosíntesis. Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis.

 -Cromoplastos (sólo en las células de plantas y algas). Sintetizan y almacenan pigmentos. Su presencia en las plantas determina el color rojo, anaranjado o amarillo de algunas frutas, hortalizas y flores. El color de los cromoplastos se debe a la presencia de ciertos pigmentos; como los carotenos, de color rojo y las xantofilas, de color amarillo. Por ejemplo, el tomate y las zanahoria contienen muchos pigmentos carotinoides.

-Leucoplastos  Almacenan almidón o, en algunas ocasiones, proteínas y aceites.

Citoplasma

El citoplasma es la parte del protoplasma que, en una célula eucariota, se encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática.  Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos. El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.

El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana, e implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de los orgánulos. El citoplasma se encuentra en las células procariotas así como en las eucariotas y en él se encuentran varios nutrientes que lograron atravesar la membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de la célula.

Dibujo esquemático de una célula con sus respectivos orgánulos.
(1) nucleolo (2) nucleolo celular (3) ribosoma (4) vesiculas(5) reticulo encoplasmatico r.(6) aparato de golgi (7) citoesqueleto (8) retículo endoplasmatico liso(9) mitocondria (10)vacuola (11) Citoplasma (12)lisosoma (13) centriolo

CITOESQUELETO

            El citoesqueleto mantiene la configuración de la célula, le permite moverse, fija sus orgánulos y dirige su tránsito. Es un marco dinámico, que cambia y se desplaza de acuerdo con las actividades de las células.  Se han identificado tres tipos diferentes de filamentos como integrantes principales del citoesqueleto: los microtúbulos, los filamentos de actina y los filamentos intermedios.

Los microtúbulos son tubos huecos y largos organizados a partir de dímeros de  las proteínas globulares. Tienen aproximadamente 22 nanómetros de diámetro. Desempeñan un papel importante en la división celular y parecen suministrar un andamiaje temporal para la construcción de otras estructuras celulares. Son los componentes claves de los cilios y flagelos.

Los filamentos de actina son delicadas hebras proteicas con un diámetro promedio de 6 nanómetros, formados por moléculas de la proteína globular actina. Al igual que los microtúbulos, los filamentos de actina pueden ser integrados y desintegrados fácilmente por la célula, y también desempeñan papeles importantes en la división celular y la motilidad celular.

Los filamentos intermedios son intermedios en tamaño entre los microtúbulos y los filamentos de actina, con un diámetro de entre 7 y 11 nanómetros. A diferencia de los anteriores, estos están compuestos de proteínas fibrosas y no pueden ser fácilmente desintegrados una vez que fueron formados. La proteína específica que forma los filamentos intermedios varía según sea el tipo celular. La función de estos filamentos no se comprende bien, pero se los encuentra en mayor densidad en las células sometidas a esfuerzo mecánico.

Citoesqueleto de fibroblastos del embrión de un ratón.

Núcleo

El núcleo es un cuerpo grande, frecuentemente esférico siendo la estructura más voluminosa dentro de las células eucariotas. Está rodeado por la envoltura nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una bicapa lipídica. Estas dos membranas están separadas, pero a intervalos frecuentes se fusionan creando pequeños poros nucleares, por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma. Los poros que están rodeados por gránulos que contienen proteínas y se disponen en un patrón octagonal, forman un canal estrecho que atraviesan las bicapas lipídicas fusionadas.

Núcleo celular eucariota. En este diagrama se visualiza la doble membrana tachonada de ribosomas de la envoltura nuclear, el ADN Dentro del núcleo celular se encuentra un líquido viscoso conocido como nucleoplasma, similar al citoplasma que se encuentra fuera del núcleo.

El núcleo celular contiene la mayor parte del material genético celular en forma de múltiples moléculas lineales de ADN conocidas como cromatina, y durante la división celular ésta aparece en la forma bien definida que se conoce como cromosoma. Una pequeña fracción de los genes se sitúa en otros orgánulos, como las mitocondrias o los cloroplastos de las células vegetales

Un núcleo celular de fibroblasto de ratón en el que el ADN está teñido de azul. Los diferentes territorios del cromosoma 2 (rojo) y cromosoma 9 (verde) están teñidos mediante hibridación fluorescente in situ.

El cuerpo más conspicuo dentro del núcleo es el nucléolo. No está rodeado por una membrana, por lo que en ocasiones se dice que es un suborgánulo. El principal papel del nucléolo es sintetizar el ARN y ensamblar los ribosomas. La cohesión estructural del nucléolo depende de su actividad, puesto que el ensamblaje ribosómico en el nucléolo resulta en una asociación transitoria de los componentes nucleares, facilitando el posterior ensamblaje de otros ribosomas.

Micrografía electrónica de un núcleo celular, mostrando su nucléolo teñido en un tono más oscuro (electrón-denso).

El núcleo desempeña dos funciones fundamentales para la célula. Primero lleva la información hereditaria que determina donde se desarrollara un tipo particular de célula. Cada vez que la célula se divide, esta información pasa a las dos nuevas células. Segundo, el núcleo ejerce una influencia continua sobre las actividades de la célula, asegurando que las moléculas complejas que ella requiere se sinteticen en cantidad y tipo necesarios.

Límites celulares

La membrana celular:

Las células son básicamente muy semejantes. Todas tienen ADN como material genético, desempeñan los mismos tipos de reacciones químicas, y están todas rodeadas por una membrana celular externa que se ajusta al mismo plan general, tanto en las células procariotas como en las eucariotas.  La célula puede existir como una entidad distinta a causa de la membrana celular, que regula el tránsito de materiales hacia adentro y hacia afuera.

La membrana celular está formada por una bicapa fosfolipídica, es decir una doble capa de moléculas de fosfolípidos dispuestas con sus colas hidrofóbicas apuntando hacia el centro y sus cabezas hidrofílicas de fosfato apuntando al exterior.  Las moléculas de colesterol están embutidas en el interior hidrofóbico de la bicapa, en la que también existen numerosas moléculas proteicas en suspensión.  Estas proteínas, conocidas como “proteínas integrales de membranas”, generalmente abarcan la bicapa y sobresalen a uno u otro lado.  La porción de la superficie de una molécula de proteína que se encuentra dentro de la bicapa lipídica, es hidrofóbica; la porción de la superficie expuesta afuera de la bicapa, es hidrofílica. Se cree que poros con superficies hidrofílicas atraviesan algunas de las moléculas de proteína. Entremezcladas con las moléculas de fosfolípidos de la capa externa de la bicapa, se encuentran moléculas de glucolípidos.

Aunque muchas de las proteínas integrales parecen estar amarradas a su lugar, estos componentes presentan movilidad, lo que confiere a la membrana un elevado grado de fluidez. Las moléculas de lípidos y algunas moléculas proteicas pueden moverse lateralmente dentro de la membrana, formando diferentes patrones que varían de vez en cuando y de un lugar a otro, realizando este movimiento permiten la entrada de sustancias “X” al medio interno. Por ello, este modelo de estructura de membrana, se conoce como “modelo del mosaico fluido”. Si por algún motivo la membrana perdiera esta movilidad, se vería imposibilitada la entrada  y salida de sustancias al medio interno.

Podríamos resumir las funciones de la membrana en:

• TRANSPORTE: El intercambio de materia entre el interior de la célula y su ambiente externo.

• RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓN: Gracias a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptoras de sustancias. La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular.

Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas.  El paso a través de la membrana posee dos modalidades: Una pasiva, sin gasto de energía, y otra activa, con consumo de energía.

La pared celular:

Una distinción fundamental entre las células animales y vegetales es que las células vegetales están rodeadas por una pared celular. La pared está por fuera de la membrana y es construida por la célula. Cuando una célula vegetal se divide, se forma una capa delgada de material glutinoso entre las dos células nuevas; esta constituirá la laminilla media. Compuesta por pectinas y por otros polisacáridos, mantiene juntas a células contiguas. Luego, cada célula vegetal construye su pared celular primaria a cada lado de la laminilla media. La pared primaria contiene moléculas de celulosa, que le permiten expandirse,  asociadas en haces de microfibrillas dispuestos en una matriz de polímeros viscosos.

A medida que la célula madura puede construirse una pared secundaria. Esta pared no es capaz de expandirse como la pared primaria; frecuentemente contiene otras moléculas, como la lignina, que sirven para reforzarla.

La pared celular es el orgánulo más externo de la célula y de ella dependen las interacciones entre células y entre tejidos. Al igual que de la matriz extracelular de animales, de la pared celular de plantas depende la adhesión al substrato, la cual es determinante en el caso de algunas órganos vegetales que son móviles como el polen. De otro lado, la pared se mantiene en constante comunicación ya transmite señales hacia el interior de la célula, que dan cuenta de las condiciones del ambiente extra-citoplasmático.

Introducción

Todos los seres vivos (animales y plantas) están conformados por un conjunto de unidades mínimas conocidas como células.

La célula es considerada como la unidad fundamental tanto estructural como de funcional en los seres vivos. Es decir, la célula es la mínima parte en que se puede dividir a un organismo y es la entidad más pequeña que reúne el conjunto de propiedades que se pueden asociar con la materia viviente. Dicho de otra manera, la célula tiene la capacidad de nutrirse, de aprovechar substancias extrañas y de transformarlas realizando la síntesis de su propio citoplasma, además es capaz de reproducirse para asegurar la supervivencia de la especie.
En los organismos unicelulares (conformados únicamente por una célula) toda la materia viva se encuentra en dentro de una única membrana plasmática.
Por lo general, cada una de las células debe estar constituida por un núcleo y una membrana plasmática que la rodea. Sin embargo, existe el caso de entes celulares que no cumplen esta regla, como es el caso de los glóbulos rojos que pierden su núcleo durante su maduración y, en el lado opuesto, se puede citar a las células de los músculos estriados que pueden presentar varios núcleos.

Si una célula se encuentra en un medio favorable, empezará a crecer hasta dividirse en dos células, dándose así un proceso de reproducción asexual Es preciso insistir en que sólo es posible que aparezcan nuevas células por medio de la división de las células ya existentes.

No existe una forma definida para las células por lo que se presentan en una gran variedad de tamaños, colores y estructuras. Sin embargo, presentan una serie de características que son comunes a todas las células como lo es la presencia de núcleo y de órganos subcelulares, tales como: mitocondrias, retículos endoplasmáticos (granulosos y lisos) y complejo de Golgi.

Según su grado de complejidad se ha dividido a las células en dos grandes grupos. El primero es el de las células procariotas que se caracterizan por carecer de envoltura nuclear y de un sistema membranoso en el citoplasma, además de realizar sus procesos metabólicos a través de procesos enzimáticos. El otro grupo es el de las células eucariotas que poseen envoltura nuclear y un complejo sistema membranoso que delimita los orgánulos en el citoplasma.

¿Qué forma y tamaño pueden tener las células?

La mayoría de las células que constituyen el cuerpo de una planta o animal, miden entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. A media que el volumen disminuye, la relación superficie a volumen aumenta rápidamente.  En las células más pequeñas, la relación superficie a volumen es mayor que en las células de mayor tamaño, y, por tanto, cantidades proporcionalmente mayores de materiales pueden moverse hacia adentro, hacia afuera, y a través de las células en un periodo de tiempo. Una célula más grande, en cambio, requiere del intercambio de cantidades mayores de materiales para satisfacer las necesidades de un volumen mayor de materia vida, y entonces, cuanto mayor sea el tamaño de la célula, menor será la relación superficie a volumen.