LA TEORÍA CELULAR

El nacimiento de esta teoría y su posterior evolución han estado estrechamente ligados al desarrollo de las técnicas de observación.1.1 Las primeras observaciones microscópicas: Robert Hooke, publicó una recopilación de dibujos obtenidos a partir de las observaciones realizadas con un microscopio que él mismo construyó. Observó al microscopio una fina lámina de corcho. Presenta una estructura similar a un panal de abejas, y Hooke utilizó por primera vez el término ‘célula’ para designar cada una de estas cavidades microscópicas. Anton van Leeuwenhoek construía sus propios microscopios para poder observar la trama de los tejidos. Hooke y Leeuwenhoek fueron, los primeros en observar, dibujar y describir las células, sin embargo hubo que esperar todavía un siglo para que quedara formulada una teoría celular. Una de las causas de este retraso fue el escaso progreso que experimentó el microscopio durante el siglo XVIII.1.2 El establecimiento de la teoría celular:Durante las primeras décadas del siglo XIX se produjo un rápido desarrollo de los instrumentos, en particular del microscopio. El poder de resolución de los microscopios, es decir, la posibilidad de ver separados dos puntos o dos líneas muy próximas, pasó de los 10 μm de los primeros microscopios a los 0.25 μm. El botánico alemán Schleiden y su amigo zoólogo Schwann, coincidían en afirmar que la célula constituye la unidad morfológica y funcional de los seres vivos.Virchow propuso en la unidad de origen de las células un dicho que lo ha hecho famoso: ‘Toda célula procede de otra célula’. Así quedó establecida la teoría celular en sus principios básicos:–La estructura es la unidad estructural de los seres vivos: todos los seres vivos están formados por una o más células.-La célula es la unidad funcional de los seres vivos: es la mínima unidad de materia que puede llevar a cabo las funciones básicas de un ser vivo.-La célula es la unidad reproductora de los seres vivos: toda célula proviene de otra.Ramón y Cajal fue el principal defensor de la individualidad de las células nerviosas y con ello, de la generalización de la teoría celular a todos los tejidos.

EL MICROSCOPIO ELECTRONICO

A final es del siglo XIX los microscopios ópticos habían progresado. Sin embargo, ni siquiera con el microscopio más perfecto se puede lograr una resolución superior a la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada. El límite de resolución del microscopio óptico en torno a 0.25 μm. El microscopio electrónico permitió superar esta limitación utilizando un haz de electrones, en el cual el límite de resolución está entre 0.5 y 1 nm y permite estudiar la estructura subcelular.Microscopio electrónico de transmisión: el haz de electrones atraviesa la muestra. Las muestras deben tener un espesor máximo de 0.5 μm, dado el poco poder de penetración de los electrones, por lo que no pueden observarse células completas sino cortes de célula. Los objetos aparecen más oscuros si absorben electrones.Microscopio electrónico de barrido: los electrones ‘rebotan’ en la muestra antes de ser recogidos. Pueden verse células enteras las imágenes reproducen la forma tridimensional de su superficie.

TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR

Todas las células poseen una membrana que separa un citoplasma del medio que le rodea. Existen dos tipos diferentes de organización celular.-Organización celular eucariótica: poseen en su citoplasma compartimentos rodeados por membranas en los que se producen reacciones químicas específicas. EL material hereditario está contenido en un núcleo. Las células de los animales y de las plantas son eucarióticas.-Organización celular procariótica: carecen de compartimentos internos rodeados por membranas y, por tanto, de verdadero núcleo. Las células bacterianas son procarióticas. 3.1 La célula procariótica: tienen una estructura básica:-Membrana plasmática: limita la célula y la separa del medio, formando pliegues hacia el interior que se denominan mesosomas.-Nucleoide: contiene el material hereditario, normalmente una única molécula de ADN. A veces, aparecen otras pequeñas moléculas circulares de ADN denominadas plásmidos.-Citoplasma: compuesto por: a) El citosol formado por agua que contiene sales disueltas, moléculas orgánicas pequeñas y macromoléculas dispersas, como proteínas. b) Los ribosomas, que son gránulos formados por ARN y proteínas en los que se realiza la fabricación o síntesis de proteínas.Algunas células procarióticas poseen otras estructuras especializadas como pared celular, flagelos o, incluso, sacos membranosos en los que se produce la fotosíntesis.Las células procarióticas poseen una estructura muy sencilla, disponen de la maquinaria necesaria para su automantenimiento y reproducción. 

LA CÉLULA ANIMAL

Tanto la célula animal como la vegetal son células con organización eucariótica.Las membranas limitan tanto a la célula como a muchas estructuras internas.-Membrana plasmática: límite externo de la célula y controla el intercambio de sustancias entre el medio externo y el interior. Está formada por una bicapa de lípidos entre los que se intercalan proteínas.-Citoplasma: dividido en una gran variedad de compartimentos rodeados de membrana, que se denominan orgánulos. Junto a ellos aparecen otras estructuras no membranosas. La disolución acuosa en la que ambos tipos de estructuras están inmersos es el citosol o hialoplasma. 4.1 Estructura celulares NO membranosas-Citoesqueleto: conjunto de filamentos de proteínas que se distribuyen, en forma de una red, en el citosol. El citoesqueleto da forma a la célula y es responsable de sus movimientos.-Centrosoma: a partir del que surgen los filamentos del citoesqueleto. En las células animales contiene en su interior una pareja de estructuras cilíndricas huecas, dispuesta una perpendicular a la otra y denominadas centriolos. El centrosoma se encarga de organizar los filamentos del citoesqueleto. 4.2 Orgánulos o estructuras membranosas-Retículo endoplásmático liso y rugoso: conjunto de túbulos y sacos aplanados, comunicados entre sí. El retículo endoplasmático liso: carece de ribosomas y esta formado por túbulos, y se encarga de fabricar los lípidos de la membrana. El retículo endoplasmático rugoso: está formado por sacos aplanados cubiertos exteriormente por ribosomas, que son estructuras no membranosas encargadas de la síntesis de proteínas.-Aparato de golgi: conjunto de pilas de sacos membranosos que se encuentran rodeados de vesículas. Su función es almacenar, en el interior de las vesículas, macromoléculas sintetizadas en el retículo endoplasmático para expulsarlas al exterior celular o transportarlas a otros orgánulos.-Lisosomas: son vesículas membranosas que contienen enzimas digestivas, responsables de la digestión en el interior de la célula y transforma las macromoléculas en moléculas orgánicas sencillas.-Mitocondrias: tienen forma cilíndrica o esférica, su tamaño es muy variable, dependiendo del tipo de célula y de su actividad. El espacio interior de llama matriz. La membrana interna se prolonga hacia el interior de la matriz, formando crestas. En las mitocondrias se produce la combustión de las moléculas orgánicas, en presencia de oxígeno, para obtener la energía que las células necesitan para su mantenimiento. -Núcleo: está separado del citoplasma por una doble membrana. La membrana nuclear está perforada, lo que permite el intercambio de moléculas de bastante tamaño entre el interior del núcleo y el citoplasma. En el interior del núcleo se encuentran: a) la cromatina: formada por fibrillas enmarañadas. Cada fibrilla es una molécula de ADN, cuando la célula inicia su división, estas fibrillas se condensan y dan lugar a los cromosomas. El ADN del núcleo controla y regula las funciones vitales de la célula. b) los nucleolos: esfera en la que se forman los ribosomas. 

LA CÉLULA VEGETAL

Las células vegetales a diferencia de las animales, carecen de centriolos y poseen algunos orgánulos y estructuras exclusivas como los cloroplastos, la pared celular y las vacuolas. 5.1 Orgánulos y estructuras exclusivas de las células vegetales-Pared celular: pared rígida formada fundamentalmente por celulosa, se encuentra por fuera de la membrana plasmática, y protege a las células y mantiene su forma.-Vacuolas: son vesículas muy grandes, rodeadas de membrana. Realizan funciones de almacenamiento, además ayudan a mantener la forma celular gracias a la presión que ejercen sobre la pared.-Cloroplastos: orgánulos rodeados de una doble membrana que delimitan un espacio interior llamado estroma. El estroma contiene formaciones membranosas en forma de sacos, llamados tilacoides, en cuyas membranas se encuentra la clorofila. Los tilacoides pueden estar aislados o superpuestos en forma de pilas de monedas que reciben el nombre de grana. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis, que sintetiza la materia orgánica partir de la materia inorgánica con la ayuda de la energía solar captada por la clorofila. El cloroplasto es un orgánulo capaz de fabricar algunas de sus proteínas utilizando las pequeñas moléculas de ADN y los ribosomas que posee en el estroma.

LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL

La célula es una entidad dinámica que se encuentra en continuo cambio como resultado de todas las reacciones químicas que suceden en su interior. Este conjunto de reacciones químicas se denomina metabolismo, y constituye el mecanismo por el que las células mantienen y perpetúan su composición a pesar de los cambios ambientales. Sin metabolismo no es posible el automantenimiento, requisito imprescindible para la reproducción. 6.1 Metabolismo: anabolismo y catabolismo.Los procesos de construcción o anabólicos, y los de destrucción o catabolismo. El metabolismo es el resultado de la interacción entre ambos tipos. 
-Anabolismo: proceso por el cual una célula fabrica sus propios componentes a partir de las sustancias químicas que incorpora el medio. Requiere energía que la célula obtiene de dos fuentes diferentes: la luz visible y la energía química. -Catabolismo: proceso mediante el cual los compuestos químicos se transforman en componentes más sencillos y se libera la energía, la cual se utiliza para el anabolismo y para otras funciones celulares. 6.2 El ATP Es el intermediario más común entre los procesos químicos que liberan energía y los que la necesitan. Es un nucleótido formado por una base nitrogenada, la adenina, un azúcar, la ribosoma, y un grupo de tres fosfatos. Los enlaces que unen entre sí estos grupos fosfatos se llaman ‘enlaces de alta energía’. La energía liberada en la hidrólisis del ATP puede utilizarse para que ocurra un proceso que requiere la energía. La formación de ATP, a partir de ADP y fosfato, requiere energía.

TIPOS DE NUTRICIÓN CELULAR

Todas las células necesitan nutrientes, tanto orgánicos como inorgánicos. Los nutrientes inorgánicos básicos, como el agua, los obtienen del medio en el que viven. EN cuanto a cómo obtienen los nutrientes orgánicos, las células pueden ser: -Heterótrofas: necesitan incorporar materia orgánica del medio, elaborada por otros organismos. Los compuestos orgánicos que estas células incorporan del medio con moléculas muy complejas. Para que las células puedan utilizarlas como combustible deben ser hidrolizadas y transformadas en moléculas más sencillas. La hidrólisis celular corre a cargo de los lisosomas.-Autótrofas: son las células capaces de fabricar los nutrientes orgánicos a partir de sustancias inorgánicas, procedentes del medio. Una forma de nutrición autótrofa es la fotosíntesis. 7.1 La fotosíntesis:Proceso anabólico utilizado por muchos organismos autótrofos para fabricar materia orgánica a partir de materia inorgánica. La energía necesaria procede de la luz solar y es captada por la clorofila. La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos, y se desarrolla en dos fases: Fase luminosa: sucede en las membranas de los tilacoides en presencia de luz. La energía de la luz solar capta por la clorofila, se utiliza para: a) Sintetizar moléculas de ATP, que se utilizarán en la siguiente fase.b) Romper las moléculas de agua y obtener hidrógeno y oxígeno que se libera al medio.-Fase oscura: sucede en el estroma y puede realizarse en la oscuridad pero solo si dispone de los productos obtenidos en la fase anterior. El ATP y el hidrógeno se utilizan para transformar la materia inorgánica, pobre en energía, en materia orgánica, rica en energía.Una parte de la materia orgánica fabricada se usa con fines anabólicos, otra parte se utiliza en el catabolismo como combustible para obtener la energía necesaria para la actividad celular. 

LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA

El principal combustible celular es la glucosa. 8.1 La respiración celular,Proceso carbónico mediante el cual las células utilizan los nutrientes para obtener energía.Se inicia en el hialoplasma. La glucosa se transforma en moléculas orgánicas más sencillas y se produce una pequeña cantidad de ATP. El proceso continúa en las mitocondrias y necesita oxígeno. En la matriz mitocondrial, la materia orgánica que acaba transformada en dióxido de carbono, materia inorgánica. El proceso finaliza en la membrana mitocondrial. LA energía liberada en las oxidaciones anteriores se utiliza para sintetizar moléculas de ATP. 8.2 La fermentaciónProceso catabólico que utilizan algunas células para degradar los compuestos orgánicos y obtener ATP. Hay muchos tipos de fermentación, pero todos tienen en común que: no se utiliza oxígeno puesto que es un proceso anaeróbico, entre los productos finales hay materia orgánica como etanol o ácido láctico, y el rendimiento energético es mucho menor que en la respiración.

DE LAS CÉLULAS PROCARIOTAS A LAS EUCARIOTAS

Cómo debió ser la primera célulaEstos hipotéticos primeros organismos, de cuya existencia no tenemos datos, se denominan protocélulas. Debió poseer, como mínimo:-Una membrana-Una organización interna que permitiera su automantenimiento y su reproducción. Para ello es imprescindible tener: a) Metabolismo: imprescindible para el automantenimiento de los primeros organismos.b) Ácidos nucleicos: capaces de hacer copias de sí mismas y que contendrían la información necesaria para poder sintetizar proteínas.9.2 La teoría endosimbionteDurante los 2000 primeros millones de años, los procariontes fueron sus únicos protagonistas. Hace unos 2000 millones de años, aparecieron los primeros organismos eucariontes. LA bióloga Lynn Margulis y otros científicos han sugerido que los organismos eucariontes no surgieron a partir de un único organismo procarionte sino que se originaron de la simbiosis de dos o más procariontes diferentes.9.3Teoría endosimbionte:1- Un procarionte primitivo carente de pared se alimenta engullendo a otros procariontes. Algunas de sus presas inician una relación simbiótica.2- Algunos de los procariontes eran muy eficaces en el proceso de la respiración oxidativa y han sobrevivido convertidos en mitocondrias.3- Otros procariontes eficaces en el proceso de la fotosíntesis y han sobrevivido convertidos en cloroplastos.4- Las células eucarióticas provistas de ambos tipos serían autótrofas.

VIRUS

Un virus está formado por:-Un ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN-Una cápsida, cubierta de proteínas que rodean al ácido nucleico, formada por unidades que se repiten, los capsómeros.-Una envoltura, que solo aparece en algunos virus y que rodea a la cápsida.Carecen de las estructuras celulares indispensables para poseer un metabolismo propio. Para poder reproducirse es necesario que la información genética del virus se introduzca en una célula. Por eso son parásitos obligados tanto de células procarióticas como de células eucarióticas.10.1 Ciclo vital de un virus bacteriófagoEs un virus con ADN como ácido nucleico. Su cápsida es compleja, consta de una cabeza poliédrica, una cola helicoidal que termina en una serie de fibras para anclarse en la pared de la bacteria a la que parasita. El ciclo reproductor de un bacteriófago se inicia con la inyección de su ADN en el interior de la bacteria. Con la información aportada por el virus, se fabrica un centenar de copias del virus, que al cabo de unos 30 minutos quedan libres tras provocar la lisis de la bacteria.10.2 Ciclo vital de un virus bacteriófago1-El bacteriófago se fija a la pared de la bacteria.2-Contrae la cola helicoidal e inyecta su ácido nucleico.3-Se interrumpe el normal funcionamiento de la célula y empieza a fabricar componentes víricos4-Los componentes víricos se ensamblan para originar nuevos virus.5-La pared bacteriana se destruye y los nuevos virus quedan libres.