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Célula (biología)

Concepto de célula

La célula (del latín cellulae: pequeño compartimento o celda) es la unidad estructural y funcional principal de los seres vivos.

La teoría celular es la base sobre la que se sustenta una gran parte de la biología. Si excluímos los virus, todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están formados por células.

Características de las células

Todas las células tienen unas características comunes que son:

Características estructurales:

• Todas las células están rodeadas de una membrana celular que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial eléctrico de la célula. Algunas células como las bacterias y las células vegetales poseen una pared celular que rodea a la membrana plasmática.
• Contienen un medio hidrosalino, el citoplasma, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.
• ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular.
• ARN, que expresa la información contenida en el ADN.
• Enzimas y otras proteínas que ponen en funcionamiento la maquinaria celular.
• Una gran variedad de otras biomoléculas.

Características diferenciales y funcionales de las células

Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son:

1. Autoalimentación o nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.
2. Autorreplicación o crecimiento. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, cada una casi idéntica a la célula original, mediante la división celular.
3. Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte del ciclo de vida celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
4. Señalización química. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células móviles, hacia tal estímulo ambiental o en dirección opuesta mediante un proceso que se denomina taxis. Además, con frecuencia las células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento...
5. Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.

Clasificación de los seres vivos

Según el número de células

• Seres vivos unicelulares: Están formados por una sola célula que funciona y sobrevive más o menos independientemente de otras células.
• Colonias celulares: Son un conjunto de múltiples células similares que se agrupan para vivir juntas, cooperando entre ellas, pero manteniendo la individualidad.
• Seres vivos pluricelulares: Están formados por miles o millones de células que se especializan para vivir juntas sin capacidad para sobrevivir de forma independiente, de tal manera que todas juntas forman un ser vivo, sin embargo todas ellas proceden, por división, de una única célula inicial. En los organismos multicelulares, las células se especializan o diferencian formando tejidos, órganos, sistemas y aparatos. El ser humano es un organismo pluricelular formado por unos 220 tipos de células diferentes.

Según la complejidad estructural:

Existen dos tipos básicos de células: procariotas y eucariotas.

• Las células procariotas son estructuralmente simples. Sólo se encuntran formando seres unicelulares o colonias. Las células procariotas forman las Archaea y las Eubacteria.
• Las células eucariotas contienen organelas u orgánulos rodeadas de membranas. Existen organismos eucariotas unicelulares, pero también existen muchos eucariotas formando colonias y seres multicelulares. Los reinos biológicos multicelulares: Animalia, Plantae y Fungi, están formados por células eucariotas.

Estructura de una célula eucariota:

Las células eucariotas están formadas por diferentes orgánulos que desarrollan diversas funciones como son:

1. Nucléolo.
2. Núcleo celular.
3. Ribosoma.
4. Vesículas.
5. Retículo endoplasmático rugoso.
6. Aparato de Golgi.
7. Microtúbulos.
8. Retículo endoplasmático liso.
9. Mitocondria.
10. Vacuola.
11. Citoplasma.
12. Lisosoma.
13. Centriolo.

Tamaño, forma y función de las células

• Tamaño: Las mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista sino al microscopio. A pesar de ser muy pequeñas, el tamaño de las células es extremadamente variable. Existen bacterias con 1 y 2 micras de longitud. Las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53 micras y óvulos de 150 micras. En las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 micras y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 centímetros (avestruz) de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula. También es importante la relación entre volumen citoplasmático y volumen nuclear. El mismo número de cromosomas no puede controlar un aumento de volumen desproporcionado, puesto que no regularía ni controlaría adecuadamente las funciones de toda la célula.
• Forma y función: Las células presentan una gran variabilidad de formas, e incluso, algunas no ofrecen una forma fija. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen cilios o flagelos que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (centriolo) que dota a estas células de movimiento. La función que realice la célula determina su forma, por lo que encontramos diferentes tipos de células:

1. Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las células musculares.
2. Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.
3. Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias.
4. Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las losas de un pavimento.

Origen de las células:

Se cree que todos los organismos que viven sobre la Tierra, proceden de una única célula primitiva nacida hace varios miles de millones de años. Las similitudes entre todos los seres vivos parecen tan acusados que no se puede explicar de otra manera.

Las células vivas surgieron probablemente en la Tierra gracias a la agregación espontánea de moléculas, hace aproximadamente 3,5 millones de años. Conociendo los organismos actuales y las moléculas que contienen, parece que debieron producirse por lo menos tres etapas antes de que surgiera la primera célula:

1. Debieron formarse polímeros de ARN capaces de dirigir su propia replicación a través de interacciones de apareamiento de bases complementarias.
2. Debieron desarrollarse mecanismos mediante los cuales una molécula de ARN pudiera dirigir la síntesis de una proteína.
3. Tuvo que ensamblarse una membrana lipídica para rodear a la mezcla autoreplicante de ARN y moléculas proteicas. En alguna fase posterior del proceso evolutivo, el ADN ocupó el lugar del ARN como material hereditario.

Hace unos 1500 millones de años se produjo la transición desde células pequeñas con una estructura interna relativamente sencilla (células procariotas), hasta células más grandes, más complejas como las que componen los animales y las plantas (células eucariotas).

Descubrimiento y conocimiento histórico de las células

• En 1665 Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales como el corcho, realizadas con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, llamó a esas unidades de repetición células (del latín cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su interior.
• En el siglo XII Van Leeuwenhoek, observó protozoos y bacterias.
• En 1745 Needham, animálculos en infusiones.
• En 1831 Brown, el núcleo celular.
• En 1839 Purkinje, el citoplasma celular.
• En 1857 Kölliker, las mitocondrias.
• En 1860 Pasteur, esterilización de infusiones.

Enlaces relacionados:

• Teoría celular.
• Ciclo celular.
• División celular.