POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR o PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TEORÍA CELUAR:
- La célula 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 llevar a cabo las funciones básicas de los seres vivos (nutrición, relación y reproducción)
- La célula es la unidad reproductora de los seres vivos: toda célula proviene de otra célula preexistente
Hay dos grandes tipos, las células PROCARIOTAS y las células EUCARIOTAS.
Las células procariotas son más sencillas, más pequeñas y son el primer tipo celular que hubo en la Tierra (de eso ha quedado constancia en los fósiles), todas las células procariotas son bacterianas y todas las bacterias tienen este tipo de células, no hay excepción. Lo que realmente caracteriza a estas células es que no tienen orgánulos en su interior y, por tanto, su ADN no está dentro de un núcleo si no que está directamente en el citoplasma celular. Este ADN es una doble hélice cerrada sobre sí misma, es cíclico (ADNc).
Las células eucariotas se caracterizan por tener núcleo y la mayor parte del ADN en su interior. Tienen orgánulos membranosos, además del núcleo. Son de mayor tamaño y en términos evolutivos más modernas que las procariotas. De hecho la hipótesis más aceptada sobre su origen es la teoría endosimbiótica (las eucariotas se formaron por agrupación de procariotas dentro de una membrana común y se repartieron el trabajo). A diferencia de las procariotas las eucariotas han sido capaces de desarrollar organismos pluricelulares, con tejidos diferenciados y reproducción sexual (las eucariotas más sencillas son unicelulares y asexuales). Salvo las bacterias (Reino Monera) el resto de reinos son eucarióticos (Protoctista, Fungi, Planta y Animal).
Las diferencias entre procariotas y eucariotas se resumen en:
Además de los dos tipos celulares, procariotas y eucariotas, en eucariotas se distinguen dos subtipos básicos, las células eucarióticas animales y las vegetales. Los tres modelos celulares tienen estructuras en común y diferencias relevantes que ayudan a distinguirlas:
Las funciones de cada estructura u orgánulo celular, siguiendo el orden de numeración del dibujo son:
Pared bacteriana:
Es exclusiva de células procariotas (lógicamente). Su función es proteger a la bacteria de choques osmóticos y mantener la forma celular. Su estructura es muy importante para la medicina, porque tiene implicaciones sobre la efectividad de los antibióticos
Membrana plasmática:
Su función es la de delimitar la célula, es la barrera de separación entre el interior celular y el exterior. Por eso es fundamental que sea una estructura semipermeable, que deje entrar y salir lo que le interese a la célula.
Citoplasma:
El citoplasma es tanto el líquido que baña los orgánulos (citosol o hialoplasma) y hace de soporte de las reacciones químicas, como los propios orgánulos membranosos del interior celular, exceptuando el núcleo.
Ribosomas:
Son estructuras formadas por ARN ribosómico (ARNr) cuya función es la traducción de proteínas.
ADN:
Es la molécula donde reside la información genética de las células, es decir la que contiene la información para sintetizar todas las proteínas que necesita y también es la molécula que se transmite a la descendencia para formar nuevos individuos.
Núcleo:
Orgánulo de doble membrana encargado de contener el ADN celular y de la coordinación de las funciones celulares.
Retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.)
Orgánulo membranoso, en forma de sacos apilados sobre el núcleo, recubierto de ribosomas cuya función es la de síntesis de proteínas para su exportación.
Mitocondria
Orgánulo de doble membrana, su función es la respiración celular y por tanto la producción de energía.
Lisosoma
Orgánulo membranoso que contiene en su interior numerosas enzimas digestivas, por tanto su función es digerir sustancias.
Aparato de Golgi
Orgánulo membranoso, su función es empaquetar las moléculas sintetizadas en el retículo endoplasmático para su exportación (secretar fuera de la célula) y/o para transportarlas a otros orgánulos dentro de la célula.
Vacuola
Orgánulos membranosos, vesículas, cuya función principal es almacenamiento de sustancias. Están presentes en todas las células eucarióticas, tanto vegetales como animales. En el caso de las plantas las vacuolas acumulan sobre todo agua, con sales disueltas, y son escasas en número, ocupando la mayor parte del espacio interno celular. Las células animales tienen vacuolas numerosas pero de tamaño pequeño.
Nucleolo
Se trata de una región del núcleo que en las tinciones del ADN nuclear aparece más densa que el resto, no es un orgánulo ni una estructura con límites nítidos. Realmente es la zona del núcleo encargada de la síntesis del ARNr.
Retículo endoplasmático liso (R.E.L.)
Orgánulo membranoso, en forma de tubos ramificados, sin recubrimiento de ribosomas (de ahí lo de liso...), que se encarga de la síntesis de los lípidos de la membrana.
Centriolos (Centrosoma)
Son un par de estructuras cilíndricas huecas, dispuestas en perpendicular (una respecto de la otra), se localizan en el centrosoma (una región cercana al núcleo donde se forman los filamentos del citoesqueleto) y su función es la organización de los filamentos del citoesqueleto (el citoesqueleto se encarga de mantener o dar forma a la célula y de mover los orgánulos de su interior, movimientos del contorno celular, desplazar los cromosomas durante las divisiones, etc). Son exclusivos de animales. En los vegetales el citoesqueleto se organiza sin necesidad de estas estructuras especializadas.
Pared celular
Estructura propia de células vegetales, formada por celulosa, cuya función es mantener la forma, dar rigidez a las células vegetales y resistencia ante cambio de presión por entrada y salida de agua a las vacuolas.
Cloroplasto
Orgánulo de doble membrana, exclusivo de vegetales, su función es realizar la fotosíntesis.
Plásmido
Pequeño fragmento extra de ADNc que puede aparecer en células procariotas.
El contenido principal del núcleo es el ADN, de donde no puede salir. Como el ADN contiene la información para la producción de proteínas, la membrana nuclear está atravesada por unos poros que permiten sacar la información del núcleo al citoplasma, en forma de ARN.
Las células que no están dividiéndose se dice que están en INTERFASE, y tienen el ADN poco condensado para permitir su transcripción (copiar ADN en ARNm). Este ADN interfásico se denomina CROMATINA.
Cuando la célula va a dividirse necesita condensar la cromatina para individualizar las moléculas de ADN y poder repartirlas equitativamente en las futuras células hijas. La cromatina "supercondensada" forma los CROMOSOMAS.
Los cromosomas contienen duplicada la información genética. Cada copia forma una CROMÁTIDA. Las cromátidas están unidas entre sí por el CENTRÓMERO. Se denominan BRAZOS a las porciones de cromátida que sobresalen del centrómero. Los extremos de las cromátidas se llaman TELÓMEROS (es las sucesivas divisiones celulares se van acortando, estando relacionados directamente con el envejecimiento celular).
Depediendo del tamaño de los brazos, o la situación relativa del centrómero, los cromosomas se clasifican como:
El cariotipo muestra el número, el tipo y la estructura de los cromosomas característicos de una especie.
Se denomina cariograma a la imagen ordenada según el número, la forma y el tamaño de los cromosomas de un individuo. El idiograma es un cariograma idealizado (con los cromosomas dibujados).
Las células somáticas humanas contienen 46 cromosomas: 22 parejas de autosomas y dos cromosomas sexuales que pueden formar pareja (XX) o no (XY); el primer caso corresponde a las mujeres y el segundo, a los hombres.
Desde que una célula surge por división de otra célula hasta que vuelve a dividirse de nuevo pasa por una serie de procesos que constituyen el ciclo celular.
En células eucariotas el ciclo celular se divide en dos etapas principales:
Interfase o fase de no división. Comprende desde el final de una división celular hasta que se inicia la siguiente La célula pasa la mayor parte de su vida en esta fase. Durante este periodo la célula aumenta de tamaño y al final se produce la duplicación o replicación del ADN, de tal manera que al final cada cromosoma estará formado por dos filamentos de ADN idénticos o cromátidas hermanas.
División celular o fase M. Una célula da lugar a dos células mediante división. Incluye la mitosis o división del núcleo y la citocinesis o división del citoplasma. Al final de esta fase cada cromosoma se separa en sus dos partes idénticas, cromátidas, de forma que cada célula hija tiene la misma información genética.
El ciclo celular está controlado de manera que una célula se divide sólo si es necesario. Cuando una célula se divide sin control puede dar lugar a formación de un tumor.
Cuando la célula decide dividirse lo primero que tiene que hacer es duplicar todo el ADN. Cuando tenga todo preparado comenzará la división del núcleo o MITOSIS, que concluirá con el reparto de orgánulos celulares y la separación física de las células hijas en un proceso denominado CITOCINESIS.
En la mitosis se reconocen 4 fases:
PROFASE:
El ADN (cromatina hasta este momento, ADN descondensado) empieza a condensarse.
Los centriolos (sólo en animales) se dividen y migran hacia los polos celulares (una pareja a cada polo).
Formación del huso mitótico o huso acromático (en el caso de animales organizado desde los centriolos).
La membrana nuclear y los nucleolos empiezas a deshacerse hasta desaparecer.
METAFASE:
El ADN alcanza la máxima condensación (se forman los cromosomas). Los cromosomas tienen todo el ADN duplicado, cada copia forma una cromátida. Los cromosomas están formados por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero.
Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial celular o placa metafásica y los microtúbulos del huso acromático se unen a los centrómeros.
ANAFASE:
Acortamiento de los microtúbulos del huso, de tal manera que las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia polos opuestos.
TELOFASE:
Las cromátidas se sitúan en las proximidades de los polos y empiezan a ser rodeadas por una nueva membrana nuclear.
Se empieza a descondensar el ADN.
Desaparecen los microtúbulos del huso
Se forman dos núcleos con copias exactas del ADN de la célula madre.
CITOCINESIS:
Una vez repartido el material genético, al final de la telofase, comienza la citocinesis o división del citoplasma. Es diferente en células animales y vegetales.
En el caso de las animales en el plano ecuatorial se forma un anillo de filamentos contráctiles que se va cerrando hasta separar las dos células hijas por "estrangulamiento".
En el caso de las vegetales las vesículas del Aparato de Golgi se acumulan en el plano ecuatorial y al fusionarse unas con otras sus membranas acaban formando las membranas de las células hijas y su contenido sirve para construir una pared celular nueva que las separará.
La citocinesis mitótica concluye con la formación de dos células hijas exactamente iguales, desde un punto de vista genético, que la célula madre de partida. Son clones de la madre y clones entre sí.
La mitosis es el mecanismo tipico de crecimiento y reposición celular en organismos pluricelulares y de reproducción asexual en organismos unicelulares.
Cuando los organismos con reproducción sexual necesitan producir células reproductivas o gametos, con la mitad de información que las células somáticas, llevan a cabo un tipo de división especial llamada MEIOSIS.
La meiosis consta de dos divisiones sucesivas, y el resultado son 4 células hijas con la mitad de cromosomas (haploides) que la célula madre (diploide). Además estas células son genéticamente diferentes entre sí, gracias a que durante la profase I se produce recombinación (entrecruzamiento e intercambio) entre los cromosomas homólogos (en una pareja de cromosomas homólogos cada uno de ellos procede de un progenitor).
Durante la primera división meiótica los cromosomas homólogos se emparejan y una vez intercambiados genes entre ellos, en la anafase I, se separan. Al final de la telofase I se formarán 2 células hijas con la mitad de cromosomas, pero estos aún tienen toda la información duplicada (tienen las cromátidas hermanas unidas). La segunda división meiótica se semejante a una mitosis, en la anafase II se separan las cromátidas hermanas, dando como resultado al final de telofase 4 células con un único juego de cromosomas (haploides) y con una única copia del ADN (con una sola cromátida).
En unicelulares es el mecanismo propio para la reproducción asexual del organismo.
En pluricelulares sirve para crecer y regenerar estructuras.
Para mantener constante el número cromosómico de la especie
Aumentar la variabilidad genética mediante dos mecanismos: entrecruzamiento entre cromosomas homólogos, y segregación independiente de homólogos.