LA UNIDAD DE LA VIDA: LA CELÚLA La célula es el nivel de organización más pequeño de la materia que tiene la capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos. En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse. Asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Y todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas. Entonces, podemos decir que la célula es la unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen de todo ser vivo. Esto, finalmente es lo que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo entre los que podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, MathiasSchleiden y Rudolph Virchow. El estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590. Algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550, mientras que otros opinan que lo hizo Zaccharias Jannsen hacia 1590. En el año 1655, el científico Inglés Robert Hooke hizo una observación que cambiaría el estudio de la biología para siempre. Mientras examinaba una sección seca fina de alcornoque (árbol de corcho) con un microscopio crudo de luz, Hooke observó de que podía ver claramente que el corcho consistía de pequeños espacios rodeados de paredes, tal como un panal, pero que los espacios eran irregulares y no profundos. Este investigador al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, fue el primero que llamó a esas unidades de repetición, células (del latín cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo logró observar células muertas y por lo tanto, no pudo describir las estructuras de su interior. A fines del siglo XVII, el holandés Anton Van Leeuwenhock fue capaz de construir los mejores microscopios de su época, con algunos de los cuales llegó a amplificar casi 33veces los objetos observados. Leeuwenhock realizó numerosas observaciones de la anatomía microscópica del cuerpo humano y de otros seres vivos, tanto animales como plantas. Observó numerosos preparados biológicos (desde agua estancada, células sanguíneas, espermatozoides hasta el sarro de los dientes) en donde descubrió seres microscópicos a los que llamó “animáculos” (animales pequeños). El científico holandés estaba viendo microorganismos como bacterias y protozoos, hasta ese momento desconocidos. Muchos científicos de esa época coincidían en que las estructuras que observaban con ayuda de los microscopios, eran esenciales para el crecimiento y desarrollo de los seres vivos. Sin embargo, otros como Bichat (1771-1802) y Cuvier (1769-1832) estaban en contra del uso de los mismos ya que, a su criterio, brindaban representaciones distorsionadas de la realidad. Por otro lado, afirmaban que los tejidos eran la unidad estructural y funcional de los seres vivos. En 1824, René Dutrochet, fue el primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células. Mathias Schleiden (1838), un botánico de origen alemán, llegaba a la conclusión de que todos los tejidos vegetales estaban formados por células. Al año siguiente, otro alemán, el zoólogo Theodor Schwann extendió las conclusiones de Schleiden hacia los animales y propuso una base celular para toda forma de vida conocida hasta esa fecha. Ferdinand Cohn (1828-1898) afirmó que no sólo los animales y vegetales están formados por células sino que los microorganismos tienen estructuras similares a las células. Finalmente Rudolf Virchow, en 1858, al hacer estudios sobre citogénesis de los procesos cancerosos llegó a la siguiente conclusión: "que todas las células provienen de otras células”. Pasteur (1822-1895) realizó experimentos fundamentales que demuestran que los organismos unicelulares también se generan a partir de otros preexistentes. Brucke (1819-1892) y Schultz a mediados del siglo XIX, destacan la importancia de los “jugos celulares” en el funcionamiento de los seres vivos. Se confirma que las células no son solamente la unidad estructural sino también funcional de los seres vivos. Los avances realizados en la Biología molecular desde 1950 en adelante permitieron que todas las células poseen información para su funcionamiento contenida en el ADN, el cual se transmite de una célula a otra en la división celular. La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cinco postulados: Postulados de la teoría celular Todos los seres vivos están compuestos por células. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo. Todas las células proviene de otra que le dio origen. Todas las células están compuestas por los mismos tipos de moléculas. Toda célula posee información hereditaria. Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque en ella se realizan todos los procesos y reacciones químicas necesarias para la vida gracias a su estructura interna y es la unidad de origen, porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está presente al menos una célula; concepto actual de célula. Por sus contribuciones, Theodor Schwann y MathiasSchleiden se consideran los fundadores de la Teoría Celular Moderna. Las células como sistemas biológicos Los organismos complejos están constituidos por diferentes tipos de células por ejemplo, los glóbulos blancos y rojos, las neuronas, las células epiteliales, etc. Bajo el microscopio, sus diferencias se hacen evidentes en cuanto tamaño, estructuras y funciones. Sin embargo, todas las células comparten algunas semejanzas que permiten estudiarlas como una unidad y como sistemas abiertos. Se considera que las células son sistemas biológicos porque sus partes funcionan de manera coordinada y no pueden existir en forma individual, es decir, sin estar relacionadas e integradas entre sí, ya que son sistemas altamente organizados. A su vez, en conjunto, forman parte de otros sistemas, como los tejidos, y estos son parte de otros sistemas más complejos, los órganos, que, a su vez, conforman sistemas cada vez más complejos, como los individuos. La célula al igual que otros sistemas biológicos, se considera un sistema abierto, ya que se relaciona con el ambiente intercambiando con él materia, información y energía. Esta es una característica adaptativa de todo sistema vivo que le permite reajustarse constantemente a las condiciones del medio, tendiente a lograr un estado de creciente orden y de organización interna llamado homeostasis. Solo manteniendo ciertas condiciones estables, es posible la vida. FORMA DE LAS CÉLULAS Existe gran diversidad de formas celulares, que incluso pueden modificarse a lo largo de su ciclo de vida. En cada caso, la arquitectura particular o la presencia de estructuras singulares se deben a un proceso de diferenciación, que le permite a una célula o grupo de células cumplir con una función específica. Las células pueden adoptar varias formas, de acuerdo con la función para la cual estén “programadas” genéticamente. Este programa genético (inscripto en las moléculas de ADN) determina el tipo de reacciones químicas que realizarán y cuál será su comportamiento, convirtiéndose en verdaderas especialistas de las funciones que llevarán a cabo. Sin embargo, la forma de una célula puede reducirse a dos tipos: Célula de Forma Variable o Irregular: son células que constantemente cambian de forma. Por ejemplo, los leucocitos en la sangre son esféricos y en los tejidos toman diversas formas. Células de Forma Estable, Regular o Típica: la forma estable que adoptan las células en los organismos multicelulares, se debe a la forma en que se han adaptado para cumplir ciertas funciones en determinados tejidos u órganos. Dichas formas son de las siguientes clases: a) Isodiamétrica: son las que tienen sus tres dimensiones, casi iguales. Esféricas, como óvulos, glóbulos rojos o eritrocitos, glóbulos blanco o leucocitos y los cocos (bacterias). Ovoides, como las levaduras. Cúbicas, como en el folículo tiroideo. b) Aplanadas: sus dimensiones son mayores que su grosor. Generalmente forman tejidos de revestimiento, como las células epiteliales. , especialistas en la función de protección y revestimientos de los órganos. Estas células recubren el exterior del cuerpo o el interior de órganos huecos, como el estómago, corazón, riñones o el esófago entre otros. c) Alargadas: en las cuales un eje es mayor que los otros dos. Estas células forman parte de ciertas mucosas que tapizan el tubo digestivo; otro ejemplo tenemos en las fibras musculares. d) Estrelladas: como las neuronas, que presentan varios apéndices o prolongaciones y le dan un aspecto estrellado. encargadas de captar y transmitir los impulsos nerviosos. Poseen ramificaciones cortas y una prolongación larga, que las conecta con otras neuronas. TAMAÑO DE LAS CÉLULAS Las células deben captar nutrientes y otros materiales a través de su membrana plasmática y deben eliminar los productos de desecho, generados en las distintas reacciones metabólicas rápidamente antes de que estos se acumulen hasta niveles tóxicos para la supervivencia celular. Por lo tanto, las células son pequeñas, de modo que en ellas las moléculas recorren distancias cortas, lo que acelera las actividades celulares. Además, a mayor superficie celular, mayor es el transporte de moléculas a través de la membrana, siendo importante para la continuidad de los procesos metabólicos la proporción superficie celular sobre volumen celular. Por otra parte, debemos recordar que en las células el material Genético (localizado en el núcleo, en células eucariontes), posee un área limitada de influencia sobre el citoplasma circundante, que es el que incrementa marcadamente su tamaño durante el crecimiento celular, siendo otra limitante del tamaño celular la relación núcleo/citoplasma. TAMAÑO DE LAS CÉLULAS EN RELACIÓN Al TIPO DE MICROSCOPIO EMPLEADO ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS En la célula se consideran tres partes fundamentales: membrana, citoplasma, núcleo. a) MEMBRANA CELULAR Es una estructura laminar y continua que engloba a las células, define sus límites, contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas. Está compuesta por una lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula, y también le otorga protección mecánica. La membrana celular mantiene separada a la célula del medio que la rodea, contiene receptores específicos que permiten la interacción con mensajes químicos para emitir respuestas adecuadas favoreciendo al reconocimiento celular, contribuye al mantenimiento de la forma de la célula y regula la entrada y salida de sustancias hacia dentro y fuera de la célula, esta propiedad se la conoce como permeabilidad selectiva, además asegura la unión y comunicación entre células cuando estás se encuentran constituyendo tejidos y también interviene en la movilidad celular. La estructura de la membrana fue explicada mediante un modelo denominado “Modelo de Mosaico Fluido “propuesto por los científicos Singer y Nicolson en el año 1972. Se lo denomina modelo en mosaico por la forma en que se disponen los lípidos junto con las proteínas. Por otro lado, se denomina fluido debido que, a pesar de que la bicapa de lípidos es estable, es una estructura fluida que permite movimientos de sus componentes fundamentales para el funcionamiento de la membrana. Está formada por una bicapa de fosfolípidos con proteínas adosadas a su superficie y dispuestas entre los mismos e hidratos de carbono asociados. y, en algunos casos, colesterol. Los lípidos constituyen la estructura básica de la membrana, actúan como una película de recubrimiento y aislante que evita el paso de la mayoría de las sustancias. La cara interna de la membrana presenta proteínas integrales de membrana y proteínas periféricas, que presentan actividades enzimáticas, actúan como receptores de señales químicas o participan en el transporte de sustancias. La cara externa presenta cadenas cortas de carbohidratos unidas a proteínas, que cumplen funciones de adhesión celular y reconocimiento de moléculas. En síntesis sus funciones básicas son: Recepción de información externa y transmisión al interior celular Participa en procesos de reconocimiento celular mediante receptores, antígenos o células extrañas. Determinación de la forma celular Mantención de la concentración óptima para llevar a cabo los procesos celulares. Regulación del movimiento de materiales entre los medios intra y extracelular. b) CITOPLASMA Constituye el medio celular comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear en el que ocurren procesos de biosíntesis de materiales celulares (fabricación) y de obtención de energía. También procesos mecánicos como el movimiento del citoplasma o ciclosis en células vegetales y la emisión de seudópodos en las células animales dependen de las propiedades de semilíquido del citoplasma. Está compuesto por dos partes: citosol o matriz celular es el verdadero medio intracelular, está compuesto por agua con iones disueltos, enzimas, ARN, proteínas estructurales, inclusiones, y otras moléculas; constituye cerca del 54% del volumen de la célula. ribosomas, el citoesqueleto y también allí se encuentran las organelas .Sus funciones son: Síntesis de moléculas orgánicas, por Ej., proteínas mediante ribosomas. Transporte, almacenamiento y degradación de moléculas orgánicas, como grasas y glucógeno. c) MATERIAL GENÉTICO O HEREDITARIO Constituido por una o varias moléculas de ADN, el cual contiene la información hereditaria, ya que es trasmitida de generación en generación en el proceso de división celular, y es esencial para dirigir la vida de la célula.
