ORGANIZACIÓN CELULAR

La célula es la unidad más pequeña que puede considerarse viva. Están formadas por la membrana plasmática, que es una envoltura lipoproteica que rodea a la célula;el citoplasma, que es el contenido de la célula y está formado por citosol; y el material genético, que es ADN.

1. Organización acelular: virus.
Son organismos muy sencillos y mucho más pequeños que la célula. No tienen metabolismo propio, por lo que son parásitos obligados de diferentes tipos de células. Constan de material genético (ADN o ARN) y una envoltura proteica llamada cápsida. Algunos poseen una envoltura membranosa obtenida de las células que parasitan.

Los tipos de virus son:
-Según la estructura de la cápsida: helicoidales, poliédricos o complejos.
-Según la presencia de envoltura: virus envueltos o virus desnudos.
-Según la célula infectada: bacteriófagos, virus animales o virus vegetales.
-Según el ácido nucleico: virus de ADN o virus de ARN.

El ciclo viral es el conjunto de procesos por el que pasa el virus hasta dar lugar a otros muchos virus idénticos. Se puede dividir en las siguientes fases:

1. Fijación o adsorción: los virus colisionan por azar con una célula huésped y se fijan a su superficie gracias a receptores celulares.
2. Penetración: consiste en la entrada total o parcial del virus en la célula.
3. Biosíntesis: se dan la replicación del ácido nucleico, la transcripción a ARNm y la traducción para formar proteínas víricas.
4. Ensamblaje: los distintos componentes víricos se autoensamblan, formando nuevos virus en el interior celular.
5. Liberación: el virus sale al exterior celular.

Existen otras formas acelulares infecciosas, además del virus, que son más simples y pequeñas:
-Viroides: moléculas pequeñas de ARN de cadena simple,circular y desnudo. Patógenos de vegetales.
-Priones: proteínas de estructura anómala que ocasionan encefalopatías espongiformes (enfermedades neurodegenerativas transmisibles) en humanos y ganado.

2. Modelos de organización celular.
Las primeras células tenían estructura procariota y se denominaban probiontes. Eran estructuras membranosas que contenían una molécula autorreplicativa, quizás ARN, que podía fabricar proteínas.

2.1. Organización procariota.
Las células procariotas tienen una estructura muy sencilla. Carecen de verdadero núcleo y, en general, de orgánulos membranosos. Son las bacterias y las arqueas, todos unicelulares.

Constan de pared celular (estructura rígida que envuelve a la membrana), cápsula (estructura temporal, membrana plasmática (bicapa lipídica con proteínas), ribosomas (orgánulos no membranosos encargados de la síntesis proteica), nucleoide  (molécula circular de ADN enrollada en superhélice), plásmidos (moléculas circulares de ADN), flagelos (prolongaciones que permiten el movimiento de la célula), fimbrias (prolongaciones cortas y numerosas que permiten la adherencia a superficies) y pili (prolongaciones encargadas de la conjugación bacteriana).
flexible y externa a la pared que presentan ciertas bacterias),

2.2. Organización eucariota.
Más compleja que la procariota, presenta una membrana plasmática que delimita un citoplasma compartimentado por numerosos orgánulos membranosos y tienen un núcleo verdadero. Hay dos tipos de organización eucariota: la célula animal y la célula vegetal.

La célula animal consta de membrana plasmática (fosfolípidos y colesterol), citosol, citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), núcleo, centrosoma, ribsosoma (traducción), retículo endoplasmático (liso y rugoso), aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas y peroxisomas.

La célula vegetal  contiene los mismos orgánulos, salvo los centríolos. Se comunican entre ellas mediante perforaciones de la pared llamadas plasmodesmos. Contiene una pared celular formada por celulosa (primaria y secundaria), plastos (amilosplastos, cromoplastos, oleoplastos, proteinoplastos y cloroplastos) y vacuolas. También presenta un núcleo (membrana nuclear, nucleoplasma, nucleol, cromatina).

Durante la mayor parte de su ciclo vital, las células no se dividen, sino que realizan su actividad normal (interfase). Durante la interfase el ADN está descondensado, repartido por el nucleoplasma en forma de cromatina. Cuando la célula va a dividirse, duplica el ADN y condensa la cromatina, con lo que aparecen filamentos cortos y densos, con forma de X, llamados cromosomas.

Según el número de juegos de cromosomas que posean, las células y los organismos se clasifican en
diploides (2n), células con 2 juegos de cromosomas, uno paterno y otro materno, que forman parejas de homólogos; haploides (n), células con un único juego de cromosomas (esporas, gametos, algunas algas); poliploides, células con 3 (triploides, 3n), 4 (tetraploides, 4n) o más juegos de cromosomas.

Funciones celulares

El ciclo celular o ciclo vital de una célula es el periodo comprendido entre el nacimiento de una célula a partir de otra y su propia división. Aunque la división celular es diferente en procariotas y eucariotas, el objetivo final es siempre la duplicación del ADN.

Las células procariotas se reproducen por división simple o bipartición, dando lugar a dos células genéticamente idénticas, pues es un proceso asexual. Este tipo de división no aporta variabilidad a las mismas, lo que es necesario para la evolución. Sin embargo, los procariotas pueden aumentar su variabilidad, además de por mutaciones, mediante procesos parasexuales.

En las células eucariotas el proceso de división es más complejo y puede darse mediante mitosis o meiosis. El ciclo celular se divide en dos etapas: la interfase y la fase M o de división.

-Interfase: la célula realiza sus funciones vitales habituales y, en su caso, se prepara para la división. A su vez, consta de 3 fases sucesivas: fase G1 (crecimiento), fase S (síntesis de ADN y la duplicación de cromosomas) y fase G2 (síntesis de ARN y proteínas).

-Fase M: es la fase de división celular. Incluye la mitosis o meiosis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma).

La mitosis es un proceso por el que el núcleo de la célula eucariota se divide en dos núcleos, cada uno conteniendo el mismo número de cromosomas que la célula original. Se divide en 4 etapas: profase, se forman los cromosomas, el nucleolo y la membrana nuclear desaparece;  metafase, los cromosomas se disponen en la zona ecuatorial, fomando la placa ecuatorial y son visibles las dos cromátidas; anafase, los microtúbulos tiran de las cromátidas hacia los polos y los cromosomas se llaman cromosomas anafásicos; y telofase, las cromátidas se descondensan en cromatina, el huso mitótico desaparece y se forman las membranas nucleares.

Para completar la división celular debe dividirse el citoplasma y repartir los orgánulos. Este proceso se denomina citocinesis y es diferente en células animales y vegetales. En la célula animal se produce por la aparición de un anillo contráctil en mitad de la célula, el cual se estrecha y se da un estrangulamiento (surco de segmentación) celular hasta que queda dividida en dos. En la célula vegetal, en el centro de la célula se acumulan vesículas producidas en el aparato de Golgi (fragmoplasto). Estas vesículas vierten los componentes de la nueva pared, formando un tabique que separará a las células hijas.

La meiosis es un mecanismo de división celular especial por el que se forman gametos (células con la mitad de los cromosomas que la célula madre). A partir de una célula diploide (2n) se obtienen células haploides (n) que difieren genéticamente de la célula madre y entre sí. Es exclusiva de los organismos con reproducción sexual y consta de dos divisiones del núcleo sucesivas.

La primera división meiótica consta de: Profase I, los cromosomas homólogos (procedentes uno del padre y otro de la madre) se emparejan en un proceso llamado sinapsis. Los puntos de unión entre cromosomas homólogos se denominan quiasmas. En los quiasmas se da el intercambio fragmentos de ADN, dándose la recombinación genética. Se produce una condensación de la cromatina en cromosomas, una duplicación de centríolos (o centrosomas en vegetales) y su posterior migración a los polos celulares, junto a la desaparición progresiva de la membrana celular y el nucleolo.

Metafase I, las parejas de cromosomas están en el ecuador celular. Se forma la placa ecuatorial doble con los cromosomas unidos por los quiasmas. Anafase I, los microtúbulos del huso se acortan y tiran de los cromosomas, (con dos cromátidas cada uno), uno de cada pareja. Así, cada célula hija recibirá un número haploide de cromosomas. Telofase I: los cromosomas se descondensan  y desaparece el huso, pudiéndose formar las nuevas membranas nucleares y los nucleolos. Tras la citocinesis aparecen dos células con la mitad de cromosomas que la célula original, pero cada cromosoma tiene dos cromátidas. Sigue una corta interfase sin duplicación del ADN e, inmediatamente, la segunda división meiótica.

Cada una de las células obtenidas en la primera división sufre una segunda meiosis. Esta es idéntica a la mitosis normal y con sus mismas fases. Se obtienen cuatro células que tienen la mitad de cromosomas que la célula original y con diferente información genética cada una, debido a la recombinación.

La principal ventaja evolutiva de la meiosis es que aporta mucha más variabilidad a los individuos de una población gracias a dos mecanismos: el entrecruzamiento que se produce en la profase I y que origina recombinación génica entre cromosomas homólogos y el reparto de cromosomas homólogos en la anafase I y el reparto de cromátidas en la anafase II. En la reproducción sexual, cada gameto debe unirse a otro en la fecundación para formar un cigoto o célula huevo. Esta unión entre gametos de individuos diferentes aumenta aun más la variabilidad de las poblaciones con reproducción sexual.

El ciclo biológico de un organismo es el conjunto de procesos por el que pasa desde que aparece por la reproducción hasta que él mismo se reproduce. En los organismos de reproducción sexual, la etapa en que se da la meiosis determina tres tipos de ciclos: diplonte (metazoos), haplonte (algas y hongos) y diplohaplonte (plantas).

Nutrición celular.

La nutrición celular es el conjunto de procesos por los que la célula obtiene materia y energía, necesarios para su mantenimiento, crecimiento y reproducción. Según cómo obtengan la materia orgánica se diferencian dos tipos de células: células autótrofas (frabrican materia orgánica a partir de inorgánica) y células heterótrofas (obtienen materia orgánica degradando materia previamente fabricada por otros organismos).

La entrada de nutrientes en la célula o ingestión siempre se hace a través de la membrana plasmática. La transformación de los nutrientes se realiza mediante numerosas reacciones químicas que, en conjunto, reciben el nombre de metabolismo. Las reacciones metabólicas son catalizadas por enzimas. El metabolismo consta de dos conjuntos de reacciones: catabolismo (reacciones de degradación) y anabolismo (reacciones de síntesis). Los principales procesos catabólicos son la respiración celular  y las fermentaciones.

La respiración consiste en la degradación de la materia orgánica oxidándola hasta CO2 y H2O. Aunque existe una respiración anaerobia, la mayoría de las células realizan una respiración aerobia, que degrada mediante oxígeno. Los procesos implicado en la respiración aerobia son: glucólisis, ciclo de Krebs, transporte de electrones y fosforilación oxidativa.

Las fermentaciones son procesos anabólicos anaerobios, donde se da una oxidación parcial de la glucosa, por lo que se obtiene menos energía que en la respiración. Suceden en el citosol. Las principales son la fermentación láctica y la alcohólica.

El proceso anabólico más importante es la fotosíntesis, pero cada biomolécula necesita su propia biosíntesis (gloconeogénesis, biosíntesis de polisacáridos, ácidos grasos, aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos).

La relación celular permite a las células recoger información del medio y responder apropiadamente para adaptarse. Es una función realizada principalmente por la membrana celular.

Fuente: BioGeo