La teoría celular define a las células como las unidades fundamentales de estructura y función de todas las cosas vivas, capaces de efectuar todos los procesos vitales como unidades independientes y, en conjunto, actuar como sistemas complejos.

Todas las células desarrollan unas funciones comunes:

• Respiración. Es un mecanismo complejo que permite a las células generar energía química quemando grasas y azúcares en presencia de oxígeno.
• Absorción. Las células pueden incorporar sustancias del medio que las rodea mediante diversos mecanismos, unos pasivos (no consumen energía) y otros activos (consumen energía), como veremos más adelante.
• Secreción. Muchas células generan y expulsan al medio que las rodea sustancias que pueden realizar diversas funciones, como las hormonas, las inmunoglobulinas o las sustancias vasoactivas, entre otras.
• Excreción. Mecanismo por el que las células eliminan los productos de desecho.
• Reproducción. Proceso mediante el cual las células se perpetúan al dividirse y transmitir contenido genético.

Debido a las funciones que desarrollan los distintos órganos, muchas células han modificado su estructura para especializarse. Esta especialización implica cambios en la forma y en las funciones que realizan:

• Irritabilidad. Capacidad que tienen algunas células para responder a un estímulo eléctrico o químico. Por ejemplo, las neuronas o las células musculares.
• Conductividad. Capacidad de algunas células para transmitir un estímulo. Por ejemplo, las neuronas o las células musculares.
• Contractilidad. Capacidad de algunas células para cambiar su forma en respuesta a un estímulo. Por ejemplo, las células musculares.
• Automatismo. Muchas células son capaces de generar estímulos eléctricos de forma automática, como sucede en las células cardiacas.

Los siguientes son ejemplos de células corporales adaptadas (especializadas) para realizar una determinada función:

2.1. Estructura básica de las células

Los animales y las plantas están formados por células eucariotas.

IMPORTANTE

Hay un tipo de células que no tienen un núcleo diferenciado, separado del citoplasma por una membrana nuclear, y, además, por fuera de la membrana citoplasmática, poseen una estructura rígida llamada pared celular. Son las denominadas células procariotas, que se corresponden con las bacterias.

Las células eucariotas son entes independientes y aislados del medio por una membrana citoplasmática que encierra protoplasma.

El protoplasma, que está rodeado por una membrana que lo aísla del entorno, se distribuye por dos regiones celulares, el citoplasma y el carioplasma, separadas por otra membrana llamada membrana nuclear o carioteca. Así, en una célula eucariota se distinguen tres zonas:

• Membrana citoplasmática, que aísla la célula del exterior.
• Citoplasma, que consta del citosol, compuesto fundamentalmente por agua (70 %), electrolitos y macromoléculas y un citoesqueleto proteico, en el que se encuentran distribuidos los orgánulos celulares.
• Núcleo, formado por el carioplasma, en el que se encuentran los cromosomas y los nucleolos. La membrana nuclear o carioteca, que rodea al carioplasma, se considera parte del núcleo.

En el interior de la célula aparecen muchas estructuras, denominadas orgánulos, organelas u organitos, que se organizan y relacionan para realizar las funciones celulares.

Esta microanatomía celular permite identificar dos tipos de orgánulos:

• Orgánulos con membrana, como las mitocondrias, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los lisosomas o los peroxisomas, entre otros.
• Orgánulos sin membrana, como los ribosomas, los centriolos y varios tipos de inclusiones.

En cuanto al núcleo, en su interior se encuentran los cromosomas, que son 46 estructuras que contienen el ADN, y los nucleolos. Los cromosomas solo son visibles cuando la célula entra en división. Si no se divide, los cromosomas se confunden en una masa dispersa llamada cromatina.

2.2. La membrana citoplasmática

La membrana no solo separa a la célula de su entorno (el medio interno), sino que también le sirve como medio de entrada y salida de sustancias de forma controlada (permeabilidad selectiva). Además, permite a la célula relacionarse con el exterior, ya que algunas de las moléculas que la forman funcionan como receptores que captan estímulos externos, por lo que actúa como un verdadero sistema de información. Todo esto lo hace gracias a que tiene una estructura biomolecular muy dinámica, que se conoce con el nombre de mosaico fluido.

El intercambio de sustancias entre el exterior y el interior celular se produce por distintos mecanismos, unos son pasivos porque no consumen energía, pero otros necesitan energía:

• Mecanismos pasivos:
• Difusión simple y difusión facilitada. Es el movimiento de sustancias de un lugar en el que se encuentran muy concentradas a otro en el que están poco concentradas (la difusión sigue un gradiente —diferencia— de concentración). En ocasiones la difusión se produce a través de microporos que forman las proteínas de membrana. En ese caso, hablamos de difusión facilitada. La glucosa entra en las células gracias a este mecanismo.
• Ósmosis. Se trata del movimiento de agua a través de las puertas proteicas (microporos). Puede ser por una diferencia de concentración (ósmosis) o por una diferencia de presión (ultrafiltración).
• Mecanismos activos:
• Transporte activo. Hay muchas sustancias que, bien por su tamaño, bien porque se deben mover en contra de un gradiente de concentración, no pueden atravesar libremente la membrana. En estos casos, las proteínas de membrana actúan como transportadoras, pero lo hacen consumiendo energía, que obtienen del ATP.
• Endocitosis. Bajo esta denominación se incluyen varios procesos activos para la ingestión celular de macromoléculas, partículas o incluso otras células, mediante la emisión de unas prolongaciones citoplasmáticas que engloban esas sustancias. Se consideran dos tipos de endocitosis: la fagocitosis, por la que se incorporan partículas sólidas, y la pinocitosis, por la que se incorporan sustancias disueltas.

A. La excitabilidad celular

Algunas células, como las neuronas (células nerviosas) o las miocárdicas (células del corazón), tienen un potencial de reposo inestable porque la membrana permite la entrada de sodio y cloro en la célula hasta que las cargas eléctricas se invierten, formándose así una corriente eléctrica (llamado potencial de acción) que se extiende por toda la membrana y que puede transmitirse, por contacto, a otras células. Esta corriente eléctrica es la que permite la contracción cardiaca y el estímulo nervioso.

2.3. Los orgánulos citoplasmáticos

El interior del citoplasma contiene numerosos orgánulos que realizan las funciones celulares de forma coordinada.

Repartida por el interior citoplasmático hay una densa red de membranas interconectadas entre sí, con la membrana nuclear y con la membrana citoplasmática, que constituyen varios orgánulos, entre ellos, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y el sistema vacuolar. Además, podemos encontrar otros orgánulos, como las mitocondrias, los ribosomas o los peroxisomas.

En el citoplasma tienen lugar algunos procesos metabólicos, como la glucólisis, por la que se descompone la glucosa en moléculas más sencillas que entran en las mitocondrias, donde se queman para obtener energía.

Todas las membranas de la célula mantienen una relación funcional. En su conjunto sirven de sostén mecánico a la célula, regulan el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior, así como dentro de la propia célula, y además participan en el metabolismo de los lípidos y en la secreción de sustancias. Esta relación se puede ver en el proceso de síntesis de sustancias que son expulsadas al medio interno. Así, por ejemplo, las proteínas se forman a partir de los ribosomas, pasan al interior del retículo endoplásmico y, desde este, a las cisternas del aparato de Golgi, donde se «empaquetan» formando vesículas que después son expulsadas al exterior.

2.4. El núcleo celular

El núcleo celular es una estructura separada del resto del citoplasma por una membrana muy porosa, la carioteca. En su interior están la cromatina, que se corresponde con las cadenas de ADN que forman los cromosomas, y los nucleolos, donde se originan los ribosomas.

Todas las células humanas, excepto las sexuales, tienen 46 cromosomas (cadenas de ADN), 23 de los cuales proceden del padre, y 23, de la madre, es decir, que hay 23 pares de cromosomas homólogos:

• 22 de estas parejas, llamadas autosomas, contienen la información que nos define como humanos, así como nuestras características personales.
• El otro par, los cromosomas sexuales, define nuestro sexo, ya que puede ser de dos tipos, llamados X e Y. En las mujeres, el par es XX y en el hombre es XY.

 

 

 

El ADN está formado por secuencias de bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina) que llevan la información para sintetizar proteínas. Cada una de estas secuencias se denomina gen. Cada cromosoma tiene millones de genes.

Aunque cada par de cromosomas tiene los mismos genes, la información que contienen puede ser distinta. Estas diferencias se conocen como alelos. Cada persona tiene dos alelos de cada gen, que pueden ser iguales o distintos.

A. La división celular

Casi todas las células tienen capacidad para dividirse gracias a un proceso llamado mitosis por el que, a partir de una célula madre, se generan dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a su célula de origen.