La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

La célula es la unidad estructural y funcional básica de todos los seres vivos. Desde las bacterias más simples hasta los organismos más complejos, todos están constituidos por una o más células. El estudio de las células, conocido como citología, nos permite comprender los procesos fundamentales de la vida.

### Historia del Descubrimiento de la Célula

El descubrimiento y estudio de la célula ha sido posible gracias al desarrollo del microscopio y los avances en las técnicas de observación:

- 1665: Robert Hooke observa y describe células muertas en corcho, acuñando el término "célula"

- 1674: Antonie van Leeuwenhoek observa las primeras células vivas (bacterias y protozoos)

- 1831: Robert Brown descubre el núcleo celular

- 1838-1839: Matthias Schleiden y Theodor Schwann formulan la teoría celular

- 1855: Rudolf Virchow enuncia que toda célula procede de otra célula preexistente

### Teoría Celular

La teoría celular establece tres postulados fundamentales:

- Todos los seres vivos están formados por una o más células

- La célula es la unidad básica de organización de la vida

- Toda célula procede de otra célula preexistente (Omnis cellula e cellula)

Estos postulados revolucionaron la biología y sentaron las bases para comprender la continuidad de la vida y los procesos hereditarios.

## Niveles de Organización Celular

### Características Generales de las Células

Todas las células comparten ciertas características fundamentales:

- Membrana plasmática: Barrera selectiva que delimita la célula

- Material genético: ADN que contiene la información hereditaria

- Citoplasma: Medio acuoso donde ocurren las reacciones metabólicas

- Ribosomas: Orgánulos responsables de la síntesis de proteínas

### Células Procariotas

Las células procariotas (del griego pro = antes, karyon = núcleo) son las más simples y primitivas. Su principal característica es que carecen de núcleo delimitado por membrana, teniendo su material genético libre en el citoplasma.

#### Estructura de las Células Procariotas

- Cápsula bacteriana: Capa externa de polisacáridos que protege y facilita la adherencia

- Pared celular: Estructura rígida de peptidoglicano que da forma y protección

- Membrana plasmática: Barrera selectiva que regula el intercambio de sustancias

- Citoplasma: Contiene ribosomas, inclusiones y el material genético

- Nucleoide: Región donde se encuentra el ADN circular principal

- Plásmidos: Pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómicas

- Ribosomas: Más pequeños que los eucariotas (70S vs 80S)

- Flagelos: Estructuras de locomoción de proteína flagelina

- Pili: Apéndices para adherencia y conjugación

### Células Eucariotas

Las células eucariotas (del griego eu = verdadero, karyon = núcleo) poseen un núcleo delimitado por membrana nuclear y una gran variedad de orgánulos membranosos especializados.

#### Características Generales de las Eucariotas

- Núcleo delimitado por membrana nuclear

- ADN lineal asociado a histonas formando cromosomas

- Sistema de endomembranas (RE, Golgi, vesículas)

- Orgánulos energéticos (mitocondrias y/o cloroplastos)

- Citoesqueleto complejo

- Ribosomas 80S

#### Célula Animal vs Célula Vegetal

### Teoría Endosimbiótica

La teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis, explica el origen evolutivo de las células eucariotas. Según esta teoría:

- Las mitocondrias se originaron de bacterias aerobias simbióticas

- Los cloroplastos provienen de cianobacterias simbióticas

- Estas bacterias fueron englobadas por células primitivas

- La relación evolucionó de parasitismo a mutualismo y finalmente a integración

Evidencias de la teoría endosimbiótica:

- Mitocondrias y cloroplastos tienen ADN propio circular (como bacterias)

- Sus ribosomas son 70S (como procariotas)

- Se reproducen por fisión binaria independientemente

- Tienen doble membrana

- Su ADN es similar al de ciertas bacterias actuales

## La Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una barrera selectiva que separa el interior celular del medio externo, manteniendo la integridad celular y regulando el intercambio de sustancias.

### Modelo de Mosaico Fluido

Propuesto por Singer y Nicolson (1972), este modelo describe la membrana como:

- Bicapa lipídica fluida: Fosfolípidos con cabezas hidrófilas y colas hidrófobas

- Proteínas embebidas: Integrales (transmembrana) y periféricas (asociadas)

- Colesterol: Regula la fluidez de la membrana

- Glucoproteínas y glucolípidos: Forman el glucocálix

### Composición Química

- Lípidos (40-50%): Principalmente fosfolípidos, colesterol y glicolípidos

- Proteínas (50-60%): Integrales y periféricas con diversas funciones

- Glúcidos (5-10%): Unidos a lípidos y proteínas (glucocálix)

### Funciones de la Membrana

- Permeabilidad selectiva: Control del paso de sustancias

- Transporte: Pasivo y activo de moléculas

- Reconocimiento celular: Através del glucocálix

- Comunicación: Recepción y transmisión de señales

- Adhesión celular: Uniones entre células

### Transporte a Través de la Membrana

#### Transporte Pasivo (Sin gasto de energía)

- Difusión simple: Paso directo de moléculas pequeñas y apolares

- Difusión facilitada: A través de proteínas transportadoras o canales

- Ósmosis: Difusión del agua a través de membranas semipermeables

#### Transporte Activo (Con gasto de energía - ATP)

- Transporte activo primario: Bombas que usan ATP directamente

- Transporte activo secundario: Usa gradientes creados por transporte primario

#### Transporte de Macromoléculas

- Endocitosis: Incorporación de material externo Pinocitosis: Líquidos y solutos

- Fagocitosis: Partículas sólidas grandes

- Endocitosis mediada por receptor

- Exocitosis: Expulsión de material celular

## Orgánulos Celulares

### Sistema de Endomembranas

#### Retículo Endoplasmático (RE)

- RE Rugoso (RER): Con ribosomas adheridos

- Síntesis de proteínas de secreción

- Modificación inicial de proteínas

- RE Liso (REL): Sin ribosomas

- Síntesis de lípidos

- Detoxificación

- Almacenamiento de calcio

#### Aparato de Golgi

- Sistema de cisternas apiladas

- Cara cis (recibe del RE) y cara trans (hacia membrana)

- Funciones: Modificación de proteínas y lípidos

- Glicosilación

- Empaquetamiento en vesículas

- Síntesis de polisacáridos

### Orgánulos Energéticos

#### Mitocondrias

- Estructura: Doble membrana (externa e interna)

- Crestas mitocondriales (pliegues de membrana interna)

- Matriz mitocondrial (espacio interno)

- Funciones: Respiración celular

- Producción de ATP

- Ciclo de Krebs

- Cadena transportadora de electrones

#### Cloroplastos (solo en células vegetales)

- Estructura: Doble membrana externa

- Tilacoides organizados en granas

- Estroma (espacio entre tilacoides)

- Funciones: Fotosíntesis

- Síntesis de glucosa

- Fijación de CO₂

### Otros Orgánulos

#### Lisosomas

- Vesículas con enzimas digestivas (hidrolasas ácidas)

- Funciones: Digestión intracelular

- Autofagia (reciclaje celular)

- Apoptosis

#### Peroxisomas

- Contienen enzimas oxidativas (catalasa, peroxidasa)

- Funciones: Detoxificación

- Degradación de H₂O₂

- β-oxidación de ácidos grasos

#### Vacuolas

- En células vegetales: Vacuola central grande Almacenamiento de agua

- Mantenimiento de turgencia

- Soporte estructural

- En células animales: Vacuolas pequeñas y especializadas

### Ribosomas

- Estructura: Subunidades mayor y menor Procariotas: 70S (30S + 50S)

- Eucariotas: 80S (40S + 60S)

- Localización: Libres en citoplasma

- Adheridos al RE (RER)

- Función: Síntesis de proteínas (traducción)

## El Citoesqueleto

Red de filamentos proteicos que proporciona forma, soporte y organización a la célula eucariota.

### Componentes del Citoesqueleto

#### Microfilamentos (Filamentos de Actina)

- Diámetro: 6-8 nm

- Proteína: Actina

- Funciones: Movimiento celular

- Contracción muscular

- Citocinesis

- Mantenimiento de forma celular

#### Filamentos Intermedios

- Diámetro: 8-12 nm

- Proteínas: Queratina, vimentina, neurofilamentos

- Funciones: Resistencia mecánica

- Mantenimiento de forma nuclear

- Anclaje de orgánulos

#### Microtúbulos

- Diámetro: 25 nm

- Proteína: Tubulina (α y β)

- Centro organizador: Centrosoma

- Funciones: Transporte intracelular

- Formación del huso mitótico

- Estructura de cilios y flagelos

- Mantenimiento de forma celular

## El Núcleo Celular

El núcleo es el centro de control de la célula eucariota, conteniendo la mayor parte del material genético y regulando la expresión génica.

### Estructura Nuclear

#### Envoltura Nuclear

- Doble membrana con poros nucleares

- Continuidad con el retículo endoplasmático

- Poros regulan intercambio núcleo-citoplasma

#### Nucleoplasma

- Medio acuoso del interior nuclear

- Contiene iones, enzimas y nucleótidos

- Suspende la cromatina y nucléolos

#### Cromatina

- ADN + histonas + proteínas no histónicas

- Estados: Eucromatina: ADN activo, poco condensado

- Heterocromatina: ADN inactivo, muy condensado

#### Nucléolo

- Región densa sin membrana

- Síntesis de ARN ribosomal

- Ensamblaje de subunidades ribosomales

### Funciones del Núcleo

- Almacenamiento y protección del ADN

- Regulación de la expresión génica

- Replicación del ADN

- Transcripción del ARN

- Procesamiento del ARN

- Control del ciclo celular

## Diferencias Celulares y Especialización

Aunque todas las células comparten características básicas, existe una enorme diversidad celular relacionada con la especialización funcional:

- Células nerviosas: Especializadas en transmisión de impulsos

- Células musculares: Especializadas en contracción

- Células secretoras: Abundante RE y Golgi

- Células de transporte: Muchas mitocondrias

- Células fotosintéticas: Numerosos cloroplastos

La célula representa la culminación de miles de millones de años de evolución, constituyendo la unidad básica donde se manifiestan todos los fenómenos vitales. Su estudio nos permite comprender desde los procesos moleculares más básicos hasta la complejidad de los organismos superiores.