El cuerpo humano posee unos cincuenta billones de células. Éstas se agrupan en tejidos, los cuales se organizan en órganos, y éstos en ocho aparatos o sistemas: locomotor (muscular y óseo), respiratorio, digestivo, excretor, circulatorio, endocrino, nervioso y reproductor. Sus elementos constitutivos son fundamentalmente el Carbono (C), Hidrógeno (N) Oxígeno (O) y Nitrógeno (N), presentándose otros muchos elementos en proporciones más bajas. Estos átomos se unen entre sí para formar moléculas, ya sean inorgánicas como el agua (el constituyente más abundante de nuestro organismo, dibujo de la derecha) u orgánicas como los glúcidos, lípidos, proteínas... Pero la vida que alberga estos átomos y moléculas reunidos con un propósito concreto, convierten al ser humano y a cualquier ser vivo en una extraordinaria máquina compleja, analizable desde cualquier nivel: bioquímico, citológico, histológico, anatómico...
La Citología es la rama de las ciencias biológicas que estudia las células. La célula es la mínima unidad de la vida. Todos los seres vivos están formados por una o muchas células. Aquí abajo puedes ver un dibujo de la célula de los seres que pertenecemos al Reino Animal. Se trata de una célula Eucariota Animal
Todas las células humanas son, por contra, células eucariotas, al igual que lo son las células de todos los animales, plantas y mayoría de seres. Las células eucariotas de los vegetales son algo distintas: tienen una gruesa pared celular por fuera de la membrana y poseen cloroplastos en sus partes verdes, orgánulos que hacen posible la fotosíntesis. Hay algunas otras diferencias: las vacuolas suelen ser escasas pero grandes, etc. Aquí abajo puedes ver cómo es una célula eucariota vegetal:
· Estructura de la Célula
· Las células eucariontes son generalmente mayores tanto en estructura, forma, tamaño y más complejas que las células procariontes. Las células eucariontes pueden ser animal o vegetal, ambas tienen casi los mismos organelos, variando solamente algunos. En ambas imágenes se muestran células eucariontes, la de arriba es vegetal y la de abajo es animal.
· Membrana celular o plasmática.
· El contenido de todas las células vivas está rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo.
· La membrana plasmática de las células eucarioticas es una estructura dinámica formada por 2 capas de fosfolípidos en las que se introducen moléculas de colesterol y proteínas. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera y las colas, hacia dentro. Es decir, los de la capa exterior de la membrana hacia el líquido extracelular y los de la capa interior hacia el citoplasma. Las proteínas metidas en las capas de fosfolípidos cumplen diversas funciones como la de transportar grandes moléculas hidrosolubles, como azúcares y ciertos aminoácidos. También hay proteínas unidas a carbohidratos (glicoproteínas) en la membrana.
· El grosor de la membrana celular varia entre 4 a 5 nanómetros (nm) y actúa como una barrera selectiva reguladora de la composición química de la célula.
· La mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la concurrencia de proteínas específicas de transporte o de canales proteicos. De este modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas de las imperantes en el medio externo.
· Otro mecanismo, que consiste en la formación de pequeñas vesículas de membrana que se incorporan a la membrana plasmática o se separan de ella, permite a las células animales transferir macromoléculas y partículas aún mayores a través de la membrana.
· Citoplasma y citosol.
· El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. En él tienen lugar la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula. Está compuesto por el citosol, una solución acuosa concentrada que engloba numerosas estructuras especializadas y orgánelos.
· El citosol es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el más voluminoso (en las bacterias es el único compartimento intracelular).
· En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes del metabolismo celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.
· Citoesqueleto
· El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que se encuentra en el citosol y que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues la función principal del citoesqueleto es mantener la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánelos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas accesorias.
· Microtúbulos: Son filamentos largos, formados principalmente por la proteína tubulina, son los componentes más importantes del citoesqueleto y pueden formar asociaciones estables, tales como; los centriolos, que son cilindros localizados en el interior del centrosoma(figura 1), exclusivos de células animales, al mirarlos con microscopio se observa que la parte externa de los centriolos esta formado por nueve tripletes de microtúbulos(figura 3), además los centriolos se cruzan formando un ángulo de 90°(figura 2).
· Figura 1 Figura 2 Figura 3
· Microfilamentos: Se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la membrana y están formados por hebras de la proteína actina, trenzadas en hélice, cuya estabilidad se debe a la presencia de ATP e iones de calcio. Cuando se encuentran asociados a los filamentos de miosina, son los responsables de la contracción muscular. Se encuentran dispersos por todo el citoplasma; pero se concentran fundamentalmente por debajo de la membrana plasmática.
· Filamentos Intermedios: Formados por diversos tipos de proteínas. Son polímeros muy estables y resistentes. Especialmente abundantes en el citoplasma de las células sometidas a fuertes tensiones mecánicas (queratina, desmina) ya que su función consiste en repartir las tensiones, que de otro modo podrían romper la célula. Se extienden por todo el citoplasma y se anclan a la membrana plasmática proporcionando a las células resistencia mecánica.
· Orgánelos Celulares Eucariontes.
· Dentro de las células se encuentra una variada gama de orgánelos;
· Núcleo: Se caracteriza por su membrana nuclear; que es una continuación del retículo endoplásmico, que contiene muchos poros grandes a través de los cuales pasan sustancias como proteínas y RNA, y que tiene una permeabilidad selectiva de intercambio hacia el exterior e interior. Normalmente posee forma esférica u oval. El núcleo contiene la información hereditaria de la célula en la forma de DNA. El DNA está combinado con proteínas denominadas histonas, dándole una apariencia fibrilar. Esta combinación de DNA y proteínas se llama cromatina. Durante la división celular la cromatina se condensa en cromosomas. Dentro del carioplasma se encuentra el nucleolo, el cual aparece más oscuro con el microscopio electrónico.
· Alrededor del 5 al 10% del nucleolo es RNA, siendo el resto proteína. Esta estructura es el lugar de síntesis del RNA ribosomal y de los componentes esenciales del ribosoma. Los componentes proteicos de los ribosomas sintetizados en el citoplasma entran en el núcleo a través de los poros nucleares para combinarse con el RNA ribosomal recién sintetizado. Tanto las proteínas como el RNA forman las dos subunidades de los ribosomas que salen del carioplasma a través de los poros y se convierten en funcionales en el citoplasma.
· Retículo endoplásmico: El retículo endoplásmico es una red membranosa de sacos y túbulos que a menudo están conectados a la membrana nuclear y citoplásmica. Existen dos formas de retículo endoplásmico: el rugoso y el liso. El rugoso posee ribosomas y el liso no lo posee. La superficie externa del RE rugoso está cubierta de diminutas estructuras llamadas ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.
· Transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias mediante el citoplasma o hacia el aparato de Golgi, desde donde se pueden exportar al exterior.
· El RE liso desempeña varias funciones. Interviene en la síntesis de casi todos los lípidos glucógeno y esteroides que forman la membrana celular y las otras membranas que rodean las demás estructuras celulares, como las mitocondrias. Las células especializadas en el metabolismo de lípidos, como las hepáticas, suelen tener más RE liso. El RE liso también interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular.
· El retículo endoplásmico liso está implicado también en la síntesis de glucógeno, y esteroides. Los canales del retículo endoplásmico liso también sirven para la distribución de las sustancias sintetizadas en él.
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