LA CÉLULA

La invención del microscopio permitió la observación de las primeras células por parte de Robert Hook y artesanos Leeuwenhoek. En el siglo XIX se desarrollaron mejores lentes, se mejoraron las técnicas de tinción y microtomía. Brown descubrío el núcleo celular, Schleiden compruebó que las plantas están formadas por células y Schwann descubre que también los animales. Ello le llevó a postular dos principios:Todos los organismos están formados por una o más células y la célula es la unidad estructural de la vida.

Pasteur demostró la falsedad de la teoría de la generación espontánea y Virchow estableció el principio omnis cellula e cellula. Quedaba así establecida la teoría celular: La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos, toda célula procede de una preexistente por división.La información genética pasa de generación en generación, el metabolismo de cualquier ser vivo tiene lugar en sus células.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN CELULAR
-Las primeras células
Las primeras células aparecieron en la Tierra mar hace unos 3.800 millones de años y tenían estructura procariota denominándose protobiontes, estructuras membranosas que contenían una molécula autorreplicativa, ARN, que podía fabricar proteínas. Su evolución llevó a la aparición de la fotosíntesis, de la respiración y a la diversidad de hoy día.
-Las células eucariotas
Son mucho más complejas que las procariotas y aparecieron por evolución de las procariotas. Las membranas internas y los procesos de endo y exocitosis pueden explicarse por pliegues en la membrana plasmática. Pero el origen de los orgánulos membranosos complejos (mitocondrias y cloroplastos) deben tener un origen diferente.
Los precursores de los eucariotas los urcariotas. Éstos habrían perdido la pared, adquirido un gran tamaño, desarrollado procesos de fagocitosis e incorporado a su citoplasma estructuras proteicas que actuarían como citoesqueleto.
Lynn Margulis sostiene que los orgánulos serían bacterias que fueron fagocitadas o parasitaron a los urcariotas. Éstas quedaron en el interior de los urcariotas realizando funciones en simbiosis con sus huéspedes. Peroxisomas y mitocondrias provendrían de bacterias aerobias, los cloroplastos de primitivas cianobacterias, los cilios y flagelos de espiroquetas y el núcleo de la fusión del genoma urcariota con una arqueobacteria endosimbionte.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN CELULAR
-Organización acelular: virus
Organismos sencillos, sin estructura celular ni metabolismo propio. Constan de un material genético y una envoltura proteica, la cápsida. Algunos poseen una envoltura membranosa de las células que parasitan.
-Organización procariota
Carecen de verdadero núcleo y de orgánulos membranosos. Los más típicos son las bacterias. La membrana plasmática delimita el citoplasma.
Estas células constan de pared celular, de cápsula, de membrana plasmática, de ribosomas, de nucleoide, de plásmidos, de flagelos, fimbrias y pili.
-Organización eucariota
Presenta una membrana plasmática que delimita un citoplasma compartimentado por numerosos orgánulos membranosos. Tienen un núcleo verdadero y el citoplasma consta del citosol y citoesqueleto. Existen dos tipos de organización eucariota:
   La célula animal: compleja y con elevada actividad metabólica y consta de membrana plasmática, citosol, citoesqueleto, núcleo, centríolos, ribosomas, retículo endoplasmático (liso y rugoso), aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas y peroxisomas.
  La célula vegetal: Contiene los mismos orgánulos que la animal, salvo los centríolos. Se comunican  mediante plasmodesmos. Contiene las siguientes estructuras exclusivas: Pared celular, plastos (amiloplastos, oleoplastos, cloroplastos, proteinoplastos) y vacuolas.

MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS CÉLULAS
La invención del microscopio permitió el descubrimiento y estudio de la célula y los organismos microscópicos. Desde entonces se han logrado espectaculares avances en biología celular.
-Microscopía
Dado que la mayoría de las células tienen un tamaño menor de 200 μm, que es la resolución del ojo humano, se precisa de un microscopio para su observación. Existen dos tipos de microscopios empleados en biología: ópticos y electrónicos.
-M. ópticos: utilizan luz visible o radiaciones de longitud de onda cercana. Existe una gran variedad: de campo claro o luminoso, de campo oscuro, de contraste de fases, de luz polarizada, de fluorescencia y microscopio confocal.
-M. electrónicos: utilizan un haz de electrones para obtener imágenes y los electrones son dirigidos mediante electroimanes. Consiguiendo así una resolución 100 veces mayor. Pero se requieren complejas técnicas de microscopía electrónica y las imágenes obtenidas no tienen color. Existen diversos tipos: de transmisión y de barrido.
-Separación y fraccionamiento celular
Para ciertos estudios se precisa la separación de las células de sus tejidos y el aislamiento de sus estructuras. Algunas técnicas usadas son: separación de las células, rotura de las células y ultracentrifugación.
-Radioisótopos 
Son átomos inestables que tienden a desintegrarse y emitir radiación o partículas hasta convertirse en un átomo estable.Los más empleados en son el 3H, el 32P y 35S. Las células los incorporan en su metabolismo. Mediante la autorradiografía, una emulsión fotográfica detecta la radiactividad y permite localizar los radioisótopos.
-Cultivos celulares
La mayoría de las células se pueden hacer crecer en laboratorio. Para ello se emplean cultivos celulares. Como la mayoría de las células sólo pueden dividirse un número limitado de veces, antes de morir, suelen emplearse líneas celulares, cultivos que pueden mantenerse indefinidamente.

BIOMEMBRANAS
Láminas fluidas encargadas de separar el interior celular de su medio interno y delimitar los orgánulos. Son barreras de permeabilidad selectiva. Con el microscopio electrónico parecen una doble lámina oscura separada por una banda clara.
-Estructura de las biomembranas
El modelo de membrana aceptado es el de mosaico fluido, según el cuál están constituidas de una bicapa lipídica y proteínas (dan especificidad a las funciones). La proporción entre ambos es variable.
-La bicapa lipídica: estructura y propiedades
Está formada por fosfolípidos, glucolípidos y colesterol.El carácter anfipático de todos estos lípidos le proporciona a las membranas una serie de características: autoensamblaje, autosellado, fluidez y la impermeabilidad.
-Proteínas de membrana
Confieren las propiedades funcionales a las membranas y según su posición se clasifican en integrales y periféricas. Muchas son glucoproteínas, llevan oligosacáridos. Se forman en el retículo endoplasmático o del aparato de Golgi y se desplazan por las membranas sin invertir su posición, asimetría proteica.

MEMBRANA PLASMÁTICA
Limita y comunica el interior celular del exterior y se presenta en mosaico fluido. Muestra una cubierta fibrosa que no aparece en otras membranas, el glucocálix (oligosacáridos de glucolípidos y glucoproteínas). Tiene permeabilidad selectiva, interviene en las uniones celulares y recibe y transmite señales.
-Permeabilidad selectiva
Permite controlar las entradas y salidas. El carácter lipídico la hace impermeable a numerosas sustancias. Permite el paso de sustancias de diferentes tamaños.
-Transporte de moléculas pequeñas: Puede ser pasivo, a favor del gradiente mediante difusión simple o facilitada (permeasas o proteínas canal). Tambien puede ser activo, en contra del gradiente mediante bombas.
-Transporte de macromoléculas y partículas: incluye la entrada (endocitosis, mediante fagocitosis o endocitosis dependiente de la clatrina) y la salida (exocitosis) de sustancias mediante la formación de vesículas.

EL CITOPLASMA
Contenido celular entre la membrana y el núcleo (en células eucariotas). Contiene el citosol, citoesqueleto y gran variedad de estructuras y orgánulos.

EL CITOSOL
Porción líquida del citoplasma. Contiene agua en la que están inmersos los ribosomas, enzimas, inclusiones y el citoesqueleto. En él tiene lugar la síntesis, plegamiento y degradación de proteínas, así como las reacciones metabólicas.

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS
Materiales no rodeados de membranas. Destacan el glucógeno y las grasas (reservas de energía).

LOS RIBOSOMAS
Orgánulos no membranosos que sintetizan proteínas y compuestos de ARNr y proteínas. Se denominan por su coeficiente de sedimentación, medido en Svedberg. Los procariotas son 70 S y los eucariotas, 80 S .En eucariotas los ribosomas pueden hallarse en: la cara citosólica de la membrana nuclear externa y de la membrana del retículo endoplasmático rugoso, libres en el citoplasma y en el interior de mitocondrias y cloroplastos. Para sintetizar proteínas, los ribosomas se unen al ARNm en grupos llamados polirribosomas.

EL CITOESQUELETO

Formado por una red de filamentos proteicos, se extiende el citoplasma y se ancla a la membrana.

-Componentes
Microtúbulos, microfilamentos: uno de los extremos crece añadiendo monómeros de actina o tubulina, son lábiles, su estabilidad depende de las proteínas y pueden formar parte de estructuras dinámicas y estables. También está formado por filamentos intermedios, no polares y su composición es variada por lo que reciben nombre según la célula en la que se hallen. 

-Centrosoma
Centro organizador de microtúbulos. Formado por anillos proteicos de tubulina que inicia la nucleación de los microtúbulos. Éstos se unen a los anillos por su extremo (-) y crecen por su extremo (+).

-Estructuras formadas por microtúbulos
-Centriolos: dos estructuras cilíndricas perpendiculares entre sí y embebidas en el centrosoma de células animales. El conjunto se denomina diplosoma y cada uno consta de 9 tripletes de microtúbulos y proteínas accesorias. Centriolos y centrosoma se duplican en cada ciclo celular al mismo tiempo que el ADN. Al comenzar la mitosis, cada diplosoma se dirige a uno de los polos de la célula.
-Cilios y flagelos: prolongaciones de la membrana plasmática formadas por microtúbulos y proteínas. Responsables del movimiento de células. Constan de una parte exterior al cuerpo celular cubierta por la membrana plasmática (el axonema) y otra porción interna (el cuerpo basal). Su movimiento se debe al desplazamiento de unos dobletes externos de microtúbulos sobre otros.

SISTEMAS INTERNOS DE MEMBRANAS
Las células eucariotas presentan rodeados de membrana que realizan actividades metabólicas especializadas y permite que células muy grandes funcionen de forma eficiente.
-Retículo endoplasmático
Conjunto de sáculos aplanados y túbulos ramificados y delimita un espacio cerrado y continuo que se comunica con el espacio perinuclear. Existen dos tipos de RE: el liso (conjunto de túbulos lisos, sin ribosomas que realiza la síntesis de lípidos y sus derivados, la destoxificación de sustancias tóxicas liposolubles y la regulación del calcio intracelular) y el rugoso (sáculos aplanados con numerosos ribosomas en su cara citosólica y realiza la síntesis de proteínas, el inicio de la glucosilación y el plegamiento de las proteínas fabricadas).
-Aparato de Golgi
Conjunto de sáculos aplanados y apilados (dictiosomas con cara cis, media y trans), con los extremos ensanchados y vesículas. Las proteínas y lípidos sintetizados en el RE salen de éste en forma de vesículas de transporte que llegan a la cara cis, luego a la media y terminan en la cara trans que emite vesículas con destino a formar lisosomas. Entre sus funciones se encuentran: terminar la glucosilación de proteínas, la síntesis de glucolípidos y esfingomielina y la síntesis de polisacáridos de la pared celular en células vegetales y la distribución y exportación de proteínas.
-Lisosomas
Vesículas membranosas procedentes del aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas encargadas de la digestión intracelular. Pueden digerir sustancias externas a la célula (heterofagia) o componentes celulares (autofagia).Las enzimas hidrolíticas de los lisosomas son todas hidrolasas ácidas, por lo que precisan un pH ácido para actuar. Contiene proteínas transportadoras para expulsar al citosol los productos de la digestión. Presentan variedad morfológica según el proceso digestivo en el que se encuentren: lisosomas primarios, lisosomas secundarios y cuerpos residuales.
-Peroxisomas
Vesículas membranosas de pequeño tamaño que contienen oxidasas. Dado que el peróxido de hidrógeno es muy tóxico utilizan la enzimacatalasa para degradarlo a agua, al tiempo que se oxidan sustancias como metanol, etanol... Ésto forman parte de la destoxificación. Además, intervienen en el metabolismo lipídico de varias formas: comienza la ß-oxidación de los ácidos grasos, la síntesis de ácidos biliares, la síntesis de fosfolípidos y triglicéridos, la síntesis de isoprenoides y la fotorrespiración en plantas.
-Mitocondrias
Orgánulos membranosos de eucariotas aerobias encargadas de la respiración celular. Tienen dos membranas: membrana externa que presenta porinas y membrana interna presenta crestas mitocondriales y contiene mucha cardiolipina. La presencia de una doble membrana delimita dos espacios en la mitocondria: el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial.
Son las responsables de la respiración aerobia y cada parte participa de forma diferente en este proceso: la membrana externa: síntesis de algunos lípidos y la unión de ácidos grasos al coenzima A; espacio intermembranoso: enzimas que fosforilan otros nucleótidos a partir del ATP; membrana interna: obtención del ATP mediante los procesos de cadena respiratoria y fosforilación oxidativa; y la matriz: oxidación de moléculas orgánicas a ácido acético y el ciclo deKrebs.
-Estructuras exclusivas de células vegetales
-Plastos: orgánulos típicos de plantas y algas. Producen y almacenan compuestos necesarios para la célula. Existen tres tipos: leucoplastos, cromoplastos y cloroplastos. Los cloroplastos son orgánulos membranosos que tienen tres sistemas de membranas: membrana externa, membrana interna y membrana tilacoidal. Las membranas determinan tres compartimentos: espacio intermembranoso, estroma y espacio tilacoidal. Los cloroplastos se encargan de realizar la fotosíntesis y cada parte realiza un proceso diferente de la fotosíntesis: las membranas externa e interna controlan la entrada y salida de sustancias; la membrana tilacoidal realizan las reacciones dependientes de la luz; y el estroma realiza las reacciones que no dependen de la luz (ciclo de Calvin).
-La pared celular: es una matriz extracelular especial formada por celulosa y pueden hallarse tres capas diferentes de forma consecutiva: lámina media, pared primaria y pared secundaria. Las funciones son muy numerosas y fundamentales: soporte mecánico, turgescencia, protección, comunicación y crecimiento y diferenciación. La pared celular comienza con la lámina media, fina capa péptica y el engrosamiento se lleva a cabo añadiendo proteínas, hemicelulosas, pectinas y celulosa.
-Vacuolas: orgánulos membranosos que acumulan sustancias. Pueden ser numerosas en una misma célula o existir sólo una de gran tamaño. La membrana se denomina tonoplasto y presenta sistemas de transporte activo para el bombeo de iones y el bombeo de protones. Sus funciones son el almacén de sustancias, la acumulación de pigmentos, la regulación osmótica, la digestión intracelular y la defensa.
-Peroxisomas especiales: Las plantas presentan algunos peroxisomas con funciones muy específicas: los glioxisomas y la fotorrespiración.

Fuente: BioGeo, Libro de 2º de Bach. de biología (Editorial Bruño), Moodle Biología 2º Bachillerato