UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS
La citología o biología celular es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κγτοs cavidad.
Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de citoquímica y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.
La biología celular se centra en la comprensión del funcionamiento de los sistemas celulares, de cómo estas células se regulan y la comprensión del funcionamiento de sus estructuras.
Se ha llegado a la conclusión de que la unidad básica anatómica (de estructura) y fisiológica (función) de cualquier ser vivo, es decir, la estructura más pequeña capaz de desempeñar todas las funciones vitales es la célula. Es un sistema abierto porque intercambia con su medio externo, materia y energía, al mismo tiempo que mantiene un equilibrio dinámico interno (homeocinesis) producto de la actividad de nutrición, respiración, excreción, etcétera, que realiza, permitiendo que la proporción de los elementos que la forman permanezca más o menos equilibrada; no obstante, su permanente flujo de materia y energía.
La célula es un sistema dinámico porque en cada etapa de su ciclo vital, presenta cambios morfológicos, estructurales y fisiológicos, según la etapa en que se encuentre.
La célula como unidad básica de vida es importante ya que se fundamenta en lo siguiente:
a) Todos los seres vivos se componen por células.
b) Toda célula sólo puede proceder de otra célula.
c) El organismo pluricelular inicia su desarrollo a partir de una célula, el cigoto, que resulta de la unión de dos gametos: óvulo y espermatozoide.
Componentes Celulares
Básicamente, la célula está constituida por dos partes: membrana y protoplasma, constituido éste por citoplasma y núcleo. Estas partes existen tanto en células vegetales como en las animales. Existen entre ellas unas diferencias que se resumen a continuación:
VEGETALES
- Células con membrana rígida
- Inmóviles
- Con clorofila
- Utilización directa de la energía solar
Autótrofas - Productoras
- Crecimiento ilimitado
- Móviles
- Células flexibles y desnudas
- Sin clorofila
- Uso indirecto de energía solar
- Heterótrofas
- Consumidoras
- Crecimiento limitado
En el citoplasma se llevan a cabo prácticamente todas las funciones celulares en unas estructuras especializadas llamadas organitos u organelos; cada uno de ellos efectúa funciones específicas y, dependiendo de la célula, están más o menos desarrollados o poseen características especiales. Esto constituye una de las bases de la histología, ya que las cualidades específicas de estos organelos permiten identificarlas.
a) Membrana celular.
b) Retículo endoplasmático.
c) Aparato de Golgi.
d) Mitocondrias.
e) Lisosomas.
2. Ribosomas.
3. Centríolos.
4. Fibrillas, filamentos y túbulos.
5. Inclusiones citoplasmáticas.
Funciones permeables o selectivas.
PARED CELULAR (EN VEGETALES)
Rodea la membrana celular y le da rigidez por su constitución celulósica.
CITOPLASMA
Retículo endoplasmático: Superficie donde se verifican reacciones biológicas de la membrana.
Centrosoma: Interviene en el proceso de división.
Aparato de Golgi: Productor de secreciones celulares.
Lisosomas (sólo en animales): Proveen las enzimas digestivas intracelulares.
Ribosomas: Zonas de síntesis proteica.
Vacuolas: Sistemas de depósito del agua, desechos, pigmentos.
Hialoplasma: Que posee enzimas glucolíticas y sustancias nutrientes celulares.
Mitocondrias: Gránulos que producen energía oxidativa.
NÚCLEO
Membrana nuclear: Actúa selectivamente entre núcleo y citoplasma.
Cromosomas: Son visibles solamente en fases de división y llevan el código hereditario.
Nucléolos: Cuerpos redondos que funcionan sintetizando ribosomas.
Nucleoplasma: Jugo nuclear constructor del DNA.
A continuación se puede observar lo que tienen en común las células vegetales y animales y algunas de las diferencias que existen entre ellas:
CÉLULA VEGETAL
- Membrana de secreción celulósica y membrana plasmática
- Citoplasma con vacuolas grandes y numerosas
- Condriosomas y plastos
- Sin centrosoma en la mayoría de los casos
- Núcleo
CÉLULA ANIMAL
- Membrana plasmática
- Citoplasma casi sin vacuolas
- Condriosomas
- Centrosoma
- Núcleo
Las membranas permiten la comunicación entre la célula y el medio donde se encuentra, al mismo tiempo que actúan como aislante y protector de diversos agentes que pudieran resultar dañinos. Vistas con el microscopio óptico, se presentan como una delgada línea continua, pero el microscopio electrónico revela que están integradas por dos capas proteicas, entre las que se encuentra un espacio intermedio, formado por un doble estrato de moléculas de fosfolípidos. La membrana externa rige los intercambios celulares con el entorno y está dotada a modo de envoltura, de flagelos y cilios o vaina flagelar. Otra especialización son los desmosomas y complejos de unión que mantienen unidas a las células epiteliales entre sí.
En la base de cada cilio o flagelo se observa un blefaroplasto o centríolo, elemento contráctil del órgano ciliar, que, al moverse, permiten que las células se desplacen, aunque éstas, a veces, lo hacen por medio de seudópodos, que son prolongaciones de las mismas.
Los vegetales tienen también una membrana esquelética, exterior a la plasmática celular, de consistencia rígida y naturaleza celulósica, constituidas por capas superpuestas, de las cuales la más externa está formada de pectina. A pesar de esa rigidez, las células vegetales son elásticas y pueden contraerse durante el crecimiento, pero carecen, sin embargo, de la flexibilidad propia de las células animales.
El paso de sustancias a través de ella puede ser por simple transporte pasivo o consumir energía para concentrar algún compuesto dentro de ella, lo que se conoce como transporte activo.
Citoplasma
En la célula vegetal se encuentran también los plastos o plastidas, con una doble membrana plastidial y gotas de grasa y gránulos de almidón en el interior o en el espacio intermembranoso, que se dividen en cromoplastos, con pigmentos, y leucoplastos, acumuladores de reservas diversas.
En RE rugoso recibe este nombre por su aspecto de bordes irregulares debido a la presencia de ribosomas unidos a la membrana.
El RE liso carece de los ribosomas, de ahí su nombre, por su aspecto regular.
El RE rugoso tiene como función la síntesis de proteína que acabará siendo secretada al exterior de la célula, mientras que en el RE liso se llevan a cabo funciones de síntesis de hormonas, lípidos o carbohidratos, transmisión de impulsos y destoxificación de sustancias como hormonas o medicamentos.
Aparato de Golgi
Mitocondrias
Centríolos
Otro tipo de microfibrilla es la que se observa en el músculo, recibe el nombre de miofibrilla, formada a su vez por miofilamentos que se distribuyen de manera longitudinal o transversal dando el aspecto característico al músculo.
Hay túbulos sólo en unas cuantas células, como las nerviosas (neurotúbulos), y tal parece que su función es la de transportar sustancias de un sitio a otro de la célula.
a) Alimentos almacenados, como glucógeno, lípidos, etcétera.
b) Gránulos y glóbulos de secreción, como enzimas, hormonas, etcétera
c) Pigmentos (hemoglobina, melanina).
1. Membrana nuclear o nucleolema.
2.Cromatina.
3. Nucléolo.
4.Jugo nuclear o nucleoplasma
Membrana nuclear
Cromatina
A toda la información hereditaria almacenada en los cromosomas se le llama genotipo, pero sólo una parte de dicha información se presenta en el individuo para constituir las características “visibles o demostrables”, el denominado fenotipo.
Entonces, cromosomas y cromatina no son más que estados funcionales diferentes de material hereditario que están compuestos por los genes, que a su vez son cadenas de ácido desoxirribonucleico (DNA) y proteínas que forman un complejo. Como es bien sabido, el DNA es una doble hélice que tiene como bases adenina, guanina, citosina y timina, un azúcar que es la desoxirribosa, y un radical fosfato. Es en el DNA que se encuentra almacenada la información genética, pues la secuencia y el número de bases determinan a su vez otra secuencia complementaria en un tipo especial de RNA (ácido ribonucleico). El RNA mensajero (RNAm), al llegar al citoplasma y en presencia de ribosomas y RNA de transferencia (RNAt), sintetiza la proteína que de una u otra forma va a regular una función citoplásmica.
Características funcionales generales de las células:
1. Irritabilidad.
2. Conductibilidad.
3. Contractilidad.
4. Absorción y asimilación.
5. Secreción.
6. Excreción.
7. Respiración.
8. Crecimiento.
9. Reproducción.
La conductibilidad forma una onda de excitación que se inicia en el punto estimulado y sigue a lo largo de su superficie.
Por medio de la contractilidad la célula se puede acortar.
Mediante la absorción y la asimilación, las células captan alimentos y ciertas sustancias a través de su superficie para utilizarlas en forma diversa.
La secreción consiste en la capacidad para elaborar y expulsar diversas sustancias útiles al organismo.
La excreción permite a la célula eliminar los productos de desecho que resultan de su metabolismo.
La respiración es el proceso mediante el cual la célula absorbe oxígeno que utiliza para oxidar en su interior sustancias alimentarias y obtener energía.
El crecimiento es la capacidad para aumentar su volumen sintetizando sustancias características de ella a partir de otras que toman del medio.
Por último, la reproducción, que se lleva a cabo en la mayor parte de las células, y puede ser por medio de mitosis (somática) y meiosis (sexual).
FISIOLOGÍA CELULAR
La membrana celular es una envoltura semipermeable que, por procesos osmóticos, deja entrar sustancias y las expulsa. La pueden atravesar compuestos orgánicos, sales inorgánicas, gases, ácidos y álcalis. La motilidad celular general parece originarse por estímulos quimiotáxicos, atractivos o repulsivos.
Las funciones del núcleo difieren cuando la célula se halla en fase de división o en interfase. En el último caso, los cromosomas liberan RNA. Hay que mencionar, además, que el núcleo es el elemento que dirige las funciones celulares.
La mitosis, en la que intervienen el centrosoma y los cromosomas, tiene cuatro fases:
Profase: Los cromosomas se hacen visibles en forma de filamentos alargados y el centríolo del centrosoma se divide en dos partes, cada una de las cuales se dirige hacia uno de los polos celulares, aunque siguen unidas por unas fibrillas que constituyen el huso acromático, y en la que desaparece el nucléolo y se desagrega la membrana nuclear.
Metafase: Período en el que los cromosomas se colocan a la misma distancia de los polos, en un plano perpendicular al huso acromático, y se doblan en forma de horquilla.
Anafase: Durante la cual los cromosomas se escinden longitudinalmente en cromosomas hijos que se apartan en dos grupos atraídos hacia los polos opuestos de la célula.
Telofase: Cuando estos grupos de cromosomas se encuentran envueltos en una nueva membrana nuclear para constituir así los dos núcleos de las células hijas.
MEIOSIS
En los seres superiores, dotados de reproducción sexual, se producen dos divisiones sucesivas en las células diploides, parecidas a la mitosis y que llevan el nombre de división reductora o meiosis, que conducen a la formación de células hijas haploides.
La vida de la célula se basa en unos intercambios bioquímicos constantes que requieren para realizarse la presencia de energía. El conjunto de estas reacciones químicas, destinadas al mantenimiento, crecimiento o reproducción de la célula y catalizadas sobretodo por enzimas, recibe el nombre de metabolismo. Este se divide en dos fases:
Anabolismo: Que incluye los procesos de captación, almacenamiento y utilización de la energía.
Catabolismo: En el cual se libera dicha energía.
La energía procede únicamente del Sol y la adquisición y liberación de la misma se explican por los principios de termodinámica. Mientras algunos seres, como los vegetales, captan energía y la acumulan después de haberla transformado, otros, en especial los animales, la pueden transformar y emplear.
Respiración
La respiración, origen principal de la energía disponible en las células, consiste en la oxidación, en especial de grasas y carbohidratos, que libera cuerpos más sencillos desde el punto de vista químico y energía utilizable en otros procesos. Esta oxidación puede ser anaerobia, si se realiza en ausencia de oxígeno, o aerobia, cuando se produce en presencia de este gas. La respiración propiamente dicha corresponde a la segunda modalidad, mientras que la primera no es más que la fermentación, realizada por ciertos microorganismos (levaduras o bacterias) que carecen de las enzimas necesarias para efectuar la función orgánica.
La energía liberada por la respiración recarga el ADP y lo convierte en ATP que, al perder un enlace, desprende energía, inmediatamente aprovechable en forma de calor, contracciones musculares y síntesis de polisacáridos y proteínas.
BIBLIOGRAFÍA
CIENCIAS DE LA SALUD
Bertha Yoshiko Higashida Hirose
5a Edición
Editorial Mc Graw Hill
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ENCICLOPEDIA METÓDICA
Ramón García Pelayo y Gross
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