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Células y Orgánulos: De la Membrana al Núcleo

Las células representan la unidad anatómica más pequeña de los organismos, y cumplen diversas funciones, las cuales se agrupan en tres acciones fundamentales: nutrición, interacción y reproducción (Montagud Rubio, 2020). Con el propósito de ejecutar estos procedimientos, Montagud Rubio (2020) menciona que, se observa que las células cuentan con orgánulos y otras estructuras que les facilitan la interacción con su entorno, suministrando energía al organismo y generando desechos durante dicho proceso.



¿Qué es una Célula?

La célula es la unidad anatómica más pequeña que constituye la estructura de los seres vivos (Montagud Rubio, 2020). A pesar de que el tamaño de las células puede fluctuar, en promedio, miden alrededor de 10 µm (micrómetros) (Álvarez, 2023). La gran mayoría de estas células son microscópicas, lo que implica que solo pueden ser vistas mediante el uso de un microscopio. Sin embargo, según Álvarez (2023), existe una excepción: el óvulo humano, que, con sus 100 µm de tamaño, puede ser observado a simple vista y se compara en magnitud con la punta de un lápiz.

Las áreas fundamentales de todas las células son el núcleo, la membrana plasmática y el citoplasma, todas ellas albergando los diferentes orgánulos (Montagud Rubio, 2020). Gracias a la presencia de estos orgánulos, las células son capaces de llevar a cabo las tres funciones esenciales que las categorizan como seres vivos: nutrición, interacción y reproducción. En correspondencia con Montagud Rubio (2020), dichas funciones se logran mediante procesos bioquímicos específicos que permiten la supervivencia y el funcionamiento celular.



Tipos de Célula

La clasificación más relevante de las células se fundamenta en si presentan o no un núcleo celular (Montagud Rubio, 2020). Las células procariotas exhiben una estructura básica simple, sin membrana nuclear, lo que ocasiona que su material genético esté disperso en un área denominada nucleoide, conectada directamente con el resto del citoplasma (Álvarez, 2023). Con dimensiones que oscilan entre 1 - 5 µm, estas células son de pequeño tamaño. Conforme con Álvarez (2023), se reconocen como las formas de vida originales en la Tierra, y hasta donde se tiene conocimiento, todos los organismos formados por células procariotas son unicelulares.

En contraste, las células eucariotas presentan una estructura más compleja (Álvarez, 2023). Su núcleo está rodeado por una membrana nuclear, confinando así su material genético en el núcleo. Además, estas células albergan orgánulos, también conocidos como "organelas", en su citoplasma, los cuales pueden estar delimitados por membranas. Su tamaño varía entre 10 - 100 µm, siendo más grandes que las células procariotas. En la evolución terrestre, las células eucariotas surgieron después de las procariotas (Álvarez, 2023). Aunque la diferenciación entre eucariotas y procariotas es importante, sobre todo en el estudio de la evolución de las especies, la célula eucariota ha sido la más estudiada, encontrándose dos tipos, la animal y la vegetal, que se diferencian en su forma y orgánulos (Montagud Rubio, 2020). Según Montagud Rubio (2020), las células animales se encuentran en los animales, mientras que las células vegetales, además de hallarse en plantas, también se pueden encontrar en las algas.



Partes de una Célula

Membrana Plasmática

La membrana plasmática, conocida también como "membrana celular" o “plasmalema", delimita el interior de la célula con su entorno circundante (Montagud Rubio, 2020). Esta estructura, con un grosor de aproximadamente 7 nm (nanómetros o millonésimas partes de milímetro), destaca por su estructura precisa y ordenada que recubre toda la célula (Patton & Li, 2016). Según Montagud Rubio (2020), su función radica en regular el ingreso y la salida de sustancias, facilitando la entrada de nutrientes y la excreción de desechos.

Esta estructura está compuesta por dos capas que contienen glúcidos, fosfolípidos y proteínas, y constituye una barrera permeable selectiva, lo que significa que, al mismo tiempo que mantiene la estabilidad de la célula y le proporciona forma, puede modificar su configuración para permitir la entrada o salida de sustancias (Montagud Rubio, 2020). Además, el colesterol, una molécula lipídica adicional, contribuye a estabilizar las moléculas de fosfolípidos, evitando así posibles rupturas en la membrana plasmática (Patton & Li, 2016). Según Álvarez (2023), las funciones principales de esta membrana incluyen dar forma y estabilidad a la célula, establecer una separación entre el contenido interno de la célula y su entorno circundante, facilitar el intercambio de sustancias hacia y desde la célula, así como participar en las interacciones celulares.

Pared Celular

Se trata de una estructura característica de las células vegetales, como aquellas presentes en plantas y hongos (Montagud Rubio, 2020). Las células vegetales exhiben una pared adicional a la membrana plasmática, proporcionándoles rigidez y resistencia. Esta pared está compuesta principalmente por celulosa (Montagud Rubio, 2020). Sin embargo, en correspondencia con Álvarez (2023), la composición de la pared celular varía según el tipo de célula; por ejemplo, en las plantas, está mayormente compuesta por celulosa, mientras que en las bacterias está constituida por peptidoglicano, un copolímero de azúcares y aminoácidos.

Núcleo

El núcleo es la estructura que posibilita la distinción entre las células eucariotas, que lo poseen, y las procariotas, que carecen de él (Montagud Rubio, 2020). Cuando se observa a través del microscopio, el núcleo se presenta como una estructura sencilla: una esfera pequeña en el centro de la célula (Patton & Li, 2016). Su función principal radica en salvaguardar el material genético, el cual está organizado en cadenas de ADN formando genes que codifican diferentes proteínas (Montagud Rubio, 2020). Estos genes, al mismo tiempo, se agrupan en cromosomas (Montagud Rubio, 2020). Además de esta función protectora, Montagud Rubio (2020) y Patton & Li (2016) mencionan que el núcleo desempeña roles fundamentales, como por ejemplo la generación y recomposición de ARN mensajero (ARNm) en proteínas, la formación de pre - ribosomas (ARNr), la organización de genes en cromosomas para la división celular y la regulación del complejo proceso de reproducción celular.

El núcleo celular se encuentra envuelto por una membrana nuclear compuesta por dos capas separadas (Patton & Li, 2016). Esta envoltura presenta poros nucleares extremadamente pequeños que facilitan la entrada y salida de moléculas grandes del núcleo. Conforme con Patton & Li (2016), dentro del núcleo, se halla el nucleoplasma, una sustancia celular especial que alberga estructuras cruciales, como el nucléolo y los gránulos de cromatina.

Membrana Nuclear

La estructura en cuestión, al igual que la membrana plasmática que envuelve la célula, se caracteriza por ser una envoltura de doble membrana lipídica alrededor del núcleo (Montagud Rubio, 2020). En correspondencia con Montagud Rubio (2020), esta membrana nuclear desempeña un papel crucial en la regulación de la comunicación entre el interior del núcleo y el citoplasma.

Nucléolo

Dentro del núcleo celular se encuentra una estructura cuya función principal radica en la síntesis de ribosomas, a partir de sus componentes de ADN, con el propósito de generar ARN ribosómico (ARNr) (Montagud Rubio, 2020). De conformidad con Montagud Rubio (2020), esta actividad está vinculada a la síntesis de proteínas, por este motivo, en las células con una elevada tasa de síntesis proteica, es común encontrar una mayor cantidad de estos nucléolos.

Cromosomas

Las estructuras que contienen el material genético son conocidas como cromosomas, destacándose por su visibilidad especialmente durante el proceso de división celular (Montagud Rubio, 2020). Los humanos tienen 22 pares de cromosomas numerados (autosomas) y un par de cromosomas sexuales (XX o XY), para un total de 46 (Bates, 2024). Según Montagud Rubio (2020), cada par contiene dos cromosomas, uno proveniente de cada progenitor, lo que significa que los hijos heredan la mitad de sus cromosomas de su madre y la otra mitad de su padre.

Cromatina

La cromatina, compuesta por ADN y una variedad de proteínas, incluyendo histonas y no histonas, reside en el núcleo celular, constituyendo el material genético de la célula (Montagud Rubio, 2020). De acuerdo con Montagud Rubio (2020), los nucleosomas, identificados como las unidades fundamentales de información, forman parte integral de este complejo sistema.

Citoplasma

El citoplasma se reconoce como el medio interior de la célula, que podría llamarse el cuerpo de la misma (Montagud Rubio, 2020). Se compone de una parte líquida conocida como "citosol", que se compone de agua, iones y proteínas (Álvarez, 2023). Dentro del citosol, se sumergen todos los orgánulos celulares (Álvarez, 2023). Muchos procesos químicos vitales para la vida tienen lugar en este entorno (Montagud Rubio, 2020). El citoplasma puede dividirse en dos secciones. Una de ellas, el ectoplasma, tiene una consistencia gelatinosa, mientras que la otra, el endoplasma, es más fluida y sirve como el sitio donde residen los orgánulos. Según Montagud Rubio (2020), esta caracterización está asociada con la función principal del citoplasma, que es facilitar el movimiento de los orgánulos celulares y brindarles protección.

Citoesqueleto

El citoesqueleto se presenta como un esqueleto interno en el seno de la célula, dándole cohesión y estructura (Montagud Rubio, 2020). El citoesqueleto está compuesto por tres tipos de filamentos: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos (Montagud Rubio, 2020). Los microfilamentos consisten en fibras formadas por proteínas muy delgadas, con un diámetro entre 3 y 6 nanómetros. La actina, una proteína contráctil, es la principal componente de estos microfilamentos. Por otro lado, los filamentos intermedios, con aproximadamente 10 nanómetros, proporcionan fuerza de tensión a la célula.  Según Montagud Rubio (2020), los microtúbulos son tubos cilíndricos con un diámetro de entre 20 y 25 nanómetros, están compuestos por unidades de tubulina y actúan como el andamio que da forma a la célula.



Tipos de Orgánulos

De acuerdo a su denominación, los orgánulos son pequeños órganos presentes en el interior de la célula (Montagud Rubio, 2020). Montagud Rubio (2020) menciona que, desde un punto de vista técnico, la membrana plasmática, la pared celular, el citoplasma y el núcleo no se catalogan como orgánulos, aunque podría debatirse si el núcleo debería ser considerado como tal o si se trata de una estructura que requiere una clasificación representativa.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos presentes en las células eucariotas, aportando la energía necesaria para llevar a cabo diversas actividades (Montagud Rubio, 2020). En comparación con otros orgánulos, tienen un tamaño considerablemente mayor y adoptan una forma globular. Su función principal consiste en descomponer nutrientes y sintetizar trifosfato de adenosina (ATP), una sustancia crucial para la obtención de energía. Además de su función energética, exhiben capacidad reproductiva al poseer su propio ADN, lo que les permite generar más mitocondrias según las necesidades de la célula (Montagud Rubio, 2020). La cantidad de mitocondrias en una célula puede variar significativamente, llegando a alcanzar hasta miles, dependiendo de la actividad celular (Álvarez, 2023). Según Montagud Rubio (2020), la obtención de ATP se realiza durante la respiración celular, donde las mitocondrias utilizan moléculas provenientes de alimentos ricos en carbohidratos para producir esta sustancia vital.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi, presente en todas las células eucariotas, desempeña un papel esencial en la producción y transporte de proteínas, lípidos y lisosomas dentro de la célula (Montagud Rubio, 2020). Su función principal puede compararse con la de una planta empaquetadora, ya que modifica vesículas originadas en el retículo endoplasmático. De conformidad con Montagud Rubio (2020), este sistema de endomembranas se pliega sobre sí mismo, creando una estructura similar a un laberinto curvado, que se organiza en sáculos o cisternas aplanadas.

Lisosomas

Los lisosomas, presentes en las células eucariotas de animales, son vesículas rodeadas por una membrana, originadas en el aparato de Golgi (Álvarez, 2023). Estas vesículas contienen en su interior enzimas digestivas e hidrolíticas, cuya función es acelerar la hidrólisis de los enlaces químicos de diversas moléculas. Además de esta capacidad, los lisosomas pueden llevar a cabo la digestión de otros orgánulos presentes en el interior celular, devolviendo sus componentes al citosol para su posterior reutilización por la célula (proceso que se llama "autofagia"). Asimismo, pueden realizar la digestión completa de una célula (proceso que se llama "autólisis"). Cuando los componentes a digerir provienen del exterior de la célula, se hace referencia al proceso como "heterofagia" (Álvarez, 2023). Según Montagud Rubio (2020), estas estructuras, de forma esférica, están rodeadas por una membrana simple.

Vacuola

Las células eucariotas vegetales y algunas células animales presentan vacuolas (Álvarez, 2023). También es posible encontrarlas en algunas células procariotas (Álvarez, 2023). Estos compartimentos, cerrados por la membrana plasmática, albergan diversos fluidos, agua, enzimas, y pueden contener sólidos como azúcares, proteínas, sales y otros nutrientes (Montagud Rubio, 2020). La formación mayoritaria de las vacuolas se origina a partir de la fusión de vesículas membranosas. Su estructura no tiene una forma definida y varía según las necesidades celulares (Montagud Rubio, 2020). En correspondencia con Álvarez (2023), la función principal de las vacuolas es el almacenamiento de agua, moléculas y nutrientes.

Cloroplastos

Los cloroplastos se encuentran en las células eucariotas de las plantas y las algas verdes (Álvarez, 2023). Este orgánulo celular está constituido por dos membranas que albergan vesículas, clorofila y tilacoides en su interior. En los tilacoides es donde tiene lugar la reacción que absorbe los fotones de la luz solar para llevar a cabo la fotosíntesis. A pesar de que los cloroplastos son exclusivos de las células de las plantas y las algas, cabe destacar una excepción significativa. El molusco distinguido como babosa esmeralda, científicamente identificado como Elysia chlorotica, se alimenta de los cloroplastos presentes en el alga Vaucheria litore. Sorprendentemente, de conformidad con Álvarez (2023), este molusco es capaz de realizar fotosíntesis al utilizar los cloroplastos del alga como fuente de energía.

Ribosomas

Son orgánulos que se encargan de la síntesis de proteínas, un proceso esencial para el crecimiento y reproducción de las células (Montagud Rubio, 2020). Se encuentran presentes tanto en células eucariotas como procariotas, pero tienen algunas diferencias en su estructura y localización (Álvarez, 2023). En las células eucariotas, están constituidos por dos subunidades que se forman por separado en el nucléolo y se unen en el citoplasma para sintetizar proteínas. Además, en estas células, se pueden localizar en la membrana nuclear, en el retículo endoplasmático rugoso, en el citosol, en las mitocondrias y en los cloroplastos (en el caso de las plantas). En las células procariotas, se encuentran dispersos por el citoplasma y tienen un tamaño menor que los de las células eucariotas (Álvarez, 2023). Según Montagud Rubio (2020), son los responsables de traducir la información genética obtenida del ADN en forma de ARN, que es el código que determina la secuencia de aminoácidos de las proteínas.

Retículo Endoplasmático

El retículo endoplasmático es un sistema de canales presente en las células eucariotas que se encarga de transferir o sintetizar lípidos y proteínas (Montagud Rubio, 2020; Álvarez, 2023). Este sistema se encuentra distribuido por todo el citoplasma y tiene como función la síntesis de proteínas (Montagud Rubio, 2020). Las membranas del retículo endoplasmático se continúan con la envoltura nuclear y pueden extenderse hasta cerca de la membrana plasmática (Montagud Rubio, 2020). Existen dos tipos de retículo endoplasmático: el rugoso y el liso (Montagud Rubio, 2020; Álvarez, 2023). El retículo endoplasmático rugoso es una estructura ubicada a continuación de la membrana nuclear y su superficie está cubierta de ribosomas, orgánulos responsables de la síntesis de proteínas (Álvarez, 2023). Por otro lado, según Álvarez (2023), el retículo endoplasmático liso es una estructura que se extiende desde el retículo endoplasmático rugoso y su superficie no contiene ribosomas, por lo que no se sintetizan proteínas en su estructura, pero sí se sintetizan ácidos grasos y esteroides.

Cilios

Las células procariotas y eucariotas de animales y algunas algas contienen extensiones de la membrana plasmática similares a pelos, conocidas como cilios (Álvarez, 2023). En correspondencia con Álvarez (2023), su función principal consiste en ejecutar movimientos similares a los de un remo, contribuyendo al desplazamiento del líquido circundante a la célula.

Centrosoma

El centrosoma se encuentra en células eucariotas de los animales (Álvarez, 2023). Este orgánulo está compuesto por centríolos y material pericentriolar, que es un conjunto de proteínas que rodea a los centríolos. Conforme con Álvarez (2023), estos complejos de tubulina actúan como centros de organización para el crecimiento del huso mitótico, que es el conjunto de microtúbulos que participa en la división celular.

Centriolo

El centriolo es un orgánulo de estructura cilíndrica, compuesto por microtúbulos (Montagud Rubio, 2020). Forma parte del citoesqueleto y contribuye a mantener la forma celular, así como al transporte de orgánulos y partículas dentro de la célula. Cuando dos centriolos se ubican juntos en posición perpendicular dentro de la célula, se les denomina diplosoma. Esta estructura desempeña un papel crucial en el movimiento de los cilios y flagelos en organismos unicelulares. Además, según Montagud Rubio (2020), los centriolos participan activamente en la división celular, donde cada uno contribuye a la formación de los centriolos en las células hijas.

Flagelos

Los flagelos se encuentran en células procariotas y eucariotas de animales, así como en algunas algas (Álvarez, 2023). Su estructura es similar a la de los cilios, pero se distinguen por ser más largos. Estos flagelos desencadenan el movimiento de las células en su totalidad, actuando como pequeños propulsores que les confieren movilidad (Álvarez, 2023). En correspondencia con Montagud Rubio (2020), esta característica es típica de organismos unicelulares o de células especializadas, como por ejemplo los espermatozoides.



Diferencias Entre la Célula Animal y Vegetal

La célula animal y la célula vegetal comparten numerosos orgánulos y estructuras similares, pero también exhiben ciertos detalles que permiten su distinción (Montagud Rubio, 2020). Uno de los aspectos más notables es la presencia de la pared vegetal en la célula vegetal, la cual envuelve la membrana plasmática, otorgándole una forma hexagonal y una estructura rígida. Adicionalmente, se destacan los cloroplastos como una estructura exclusivamente vegetal. Estos orgánulos albergan la clorofila, crucial durante la fotosíntesis. Son responsables de la síntesis de azúcares a partir del dióxido de carbono, agua y luz solar. En consecuencia, de conformidad con Montagud Rubio (2020), se clasifica a los organismos con células vegetales como autótrofos, ya que son capaces de fabricar su propio alimento, a diferencia de aquellos con células animales, carentes de cloroplastos y, por lo tanto, heterótrofos.

En las células animales, la energía se obtiene exclusivamente de las mitocondrias, mientras que en las células vegetales se encuentran tanto mitocondrias como cloroplastos (Montagud Rubio, 2020). Esta disposición permite que la célula vegetal pueda aprovechar la energía de dos orgánulos diferentes. Esta diferencia es crucial, ya que los organismos vegetales pueden realizar tanto la fotosíntesis como la respiración celular, mientras que los animales solo pueden llevar a cabo este último proceso bioquímico. Otro detalle, aunque no tan relevante como la capacidad de realizar la fotosíntesis, es la singularidad de la vacuola en la célula vegetal, que tiende a ser única, ubicada en el centro y de considerable tamaño. En contraste, en la célula animal, hay varias vacuolas de tamaño más reducido. Además, según Montagud Rubio (2020), se encuentra la presencia de centriolos en la célula animal, una estructura ausente en la célula vegetal.



Referencias

  1. Álvarez, D. O. (2023). Célula. Concepto. https://concepto.de/celula-2/

  2. Bates, S. A. (2024). Chromosome. National Human Genome Research Institute. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Chromosome

  3. Montagud Rubio, N. (2020, marzo 5). Las Partes de la Célula y los Orgánulos más Importantes: Un Resumen. Psicología y Mente. https://psicologiaymente.com/salud/partes-de-celula

  4. Patton, K. T., & Li, S. (2016). Anatomía y Estructura de la Célula: Tamaño, Composición y Funciones. En www.elsevier.com (pp. 39–41). Elsevier. https://www.elsevier.com/es-es/connect/anatomia-y-estructura-de-la-celula

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