Desde el siglo xix se sabe que todos los seres vivos están formados por células.

Las células de los seres vivos no son todas iguales, presentan una amplia variedad de tamaños, formas y estructuras.

1.1 La estructura básica de las células

Todas las células tienen membrana plasmática, citoplasma y ADN.

La membrana plasmática

La membrana plasmática es una envoltura muy delgada y elástica que separa la célula del medio. Se encarga de regular la entrada y la salida de sustancias de la célula. También detecta estímulos del medio y permite la comunicación entre células.

El citoplasma

El citoplasma es la sustancia que rellena el interior de la célula y en él se encuentran los orgánulos celulares. En el citoplasma y en los orgánulos se producen las reacciones químicas de la célula o metabolismo.

El material genético

El material genético de las células es el ADN, una sustancia química compleja que contiene la información necesaria para regular el funcionamiento de la célula, denominada información genética.

Dependiendo de dónde se localice el ADN, se diferencian dos tipos de células: las células procariotas y las células eucariotas.

1.2 Las células procariotas

Las células procariotas son exclusivas de los seres que, como las bacterias, constituyen el reino moneras. Estos son organismos unicelulares, muy pequeños, cuya longitud suele estar comprendida entre 1 y 10 µm. Estas células:

• Cuentan con una gran molécula de ADN que ocupa una región llamada nucleoide y, en ocasiones, con pequeños fragmentos de ADN llamados plásmidos.
• Su citoplasma no contiene orgánulos, a excepción de ribosomas, que son de menor tamaño que los de las células eucariotas.
• La membrana plasmática, en algunas células, tiene repliegues denominados mesosomas. Estos dotan de una superficie más extensa a la membrana y permiten una mayor actividad metabólica celular.
• Cuentan con una envoltura exterior rígida, la pared celular, que rodea la membrana plasmática y da forma a la bacteria.
• Algunas especies tienen prolongaciones, como los flagelos, que son largos y sirven para la locomoción, o las fimbrias, que son cortas y les sirven para fijarse al sustrato.

1. Define célula.

2. Explica qué es el material genético de una célula.

1.  Haz una tabla para organizar la información que has estudiado en estas páginas. Sitúa en una columna las estructuras comunes a todas las células, y en otra, las específicas de las procariotas. Indica también la función de cada estructura que incluyas en tu tabla

1. Explica cuál es el principal criterio científico para clasificar las células en eucariotas o en procariotas.

1.3 Las células eucariotas

Los organismos con células eucariotas pertenecen a los reinos protoctistas, hongos, plantas y animales, y pueden ser unicelulares o pluricelulares. El tamaño de las células eucariotas está comprendido entre 10 y 100 µm.

Todas las células eucariotas tienen estructuras comunes: tienen núcleo, es decir, su ADN se encuentra rodeado por una membrana; tienen citoesqueleto, que es una red de filamentos que da forma a la célula y permite su movimiento; y tienen una gran variedad de orgánulos y estructuras, cuya morfología y función se resumen en las tablas de las páginas siguientes.

Algunos de estos orgánulos, como las mitocondrias, los ribosomas, el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático, los lisosomas y otras vesículas, están presentes en todas las células eucariotas; otros son específicos de las células de determinados organismos. Por ejemplo, las células de las algas y de las plantas tienen cloroplastos; las células de las plantas tienen grandes vacuolas; las células de los protoctistas y las de los animales tienen centriolos y, en ocasiones, unas estructuras para el movimiento (cilios y flagelos); las células de los hongos, las de las algas y las de las plantas tienen una envoltura externa llamada pared celular. A continuación, se resumen las principales diferencias entre una célula eucariota animal y una célula eucariota vegetal.

Organiza en una tabla las estructuras comunes a todas las células eucariotas, las estructuras características de las células vegetales y las propias de las células animales.

1.4 El núcleo celular y su función

Las células eucariotas tienen núcleo, es decir, su ADN se encuentra rodeado por una membrana..

Estructura del núcleo

Cuando una célula no está en división, período conocido como interfase, se puede observar su núcleo con una forma más o menos esférica y situado en la parte central o desplazado hacia la periferia. En el núcleo interfásico se distinguen las siguientes estructuras:

• Membrana nuclear. Es una envoltura formada por dos membranas cuya superficie está cubierta por numerosos ribosomas (orgánulos que fabrican las proteínas celulares). Esta membrana tiene unas perforaciones, denominadas poros nucleares, que permiten el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.
• Nucleoplasma. Es el líquido nuclear.
• Nucléolo. Es una estructura redondeada cuyo color es más oscuro que el resto del núcleo. En él se fabrican los componentes de los ribosomas.
• Cromatina. Está formada por filamentos de ADN y proteínas. Durante la división celular, se condensa y forma los cromosomas. Existen tantos filamentos de cromatina como cromosomas presentará la célula en su fase de división.

Función del núcleo

La función real del núcleo se descubrió en el siglo xx. Fue el biólogo Joachim Hämmerling quien reveló que el núcleo cumple dos funciones fundamentales: contiene la información hereditaria que determina las características de las células y las de los organismos de los que forman parte, controla las actividades celulares.

1. Dibuja un núcleo en tu cuaderno, escribe los nombres de sus componentes y las funciones que desempeñan.
2. ¿En qué dos estados puede estar el núcleo desde un punto de vista estructural?

1. Deduce. Los glóbulos rojos son células que carecen de núcleo. ¿Realizará esta célula todas las funciones vitales?

Los procesos que permiten realizar esta función son:

• La entrada de sustancias (nutrientes) que se encuentran en el medio extracelular y que se emplean para obtener materia y energía.
• La transformación de sustancias o metabolismo, que es el conjunto de procesos químicos de utilización de los nutrientes, que tiene lugar en el interior celular.
• La excreción o expulsión al medio extracelular de las sustancias de desecho resultantes del metabolismo.

2.1 La entrada y la excreción de sustancias

La membrana plasmática es una barrera selectiva; es decir, facilita o impide el paso de ciertas sustancias según sea el tamaño de estas. Así:

El paso de sustancias de tamaño grande

Las sustancias de gran tamaño no pueden atravesar la membrana. En estos casos, el transporte ocurre de la forma siguiente:

• La membrana se hunde y engloba la partícula en una vesícula que se incorpora al citoplasma celular, mecanismo conocido como endocitosis. 

• Las vesículas se fusionan con los lisosomas, cuyas sustancias digestivas digieren el contenido de la vesícula formando partículas de tamaño más pequeño. 

• Los restos de la digestión se expulsan por un proceso denominado exocitosis. 

1. Con la información de esta página, completa en tu cuaderno el siguiente esquema conceptual.

1. Explica cómo crees que atravesarán la membrana plasmática las siguientes sustancias:

a) Na⁺.

b) Dióxido de carbono.

c) Sales minerales.

d) Una bacteria.

1. Observa la imagen siguiente y escribe cinco líneas en las que describas el proceso que está sucediendo.

2.2 El metabolismo

Una vez en el citoplasma de la célula, las sustancias son transformadas mediante las reacciones químicas que constituyen el metabolismo celular, que puede ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.

El catabolismo

El catabolismo es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales las moléculas que han entrado en la célula se rompen y se transforman en otras más sencillas. La rotura de estas moléculas libera energía. Una parte de esta energía se emplea para realizar diversas actividades celulares, como, por ejemplo, transportar ciertas sustancias a través de la membrana, realizar movimientos celulares, etc. Otra parte de la energía generada durante el catabolismo se pierde en forma de calor.

Uno de los principales procesos catabólicos es la respiración celular, que tiene lugar en las mitocondrias de las células eucariotas o en la membrana de las células procariotas.

El anabolismo

El anabolismo es el conjunto de reacciones químicas por las que, a partir de moléculas sencillas, se fabrican moléculas más complejas que la célula utiliza para formar sus componentes. La formación de estas moléculas complejas necesita el aporte de energía, que procede de las reacciones del catabolismo.

Algunas células, como las de las plantas y las algas, pueden utilizar en los procesos anabólicos, además de la energía obtenida en el catabolismo, la energía luminosa del sol mediante la fotosíntesis.

Las enzimas y el metabolismo

En las células, las reacciones químicas se realizan, en la mayoría de los casos, con la colaboración de alguna proteína que se une a las sustancias que se van a transformar y actúa sobre ellas aumentando la velocidad a la que transcurre dicha reacción química; las proteínas que realizan esta función se denominan enzimas.

El catabolismo y el anabolismo son procesos interconectados y simultáneos: la energía que se libera en uno se utiliza en el otro. Este equilibrio es fundamental para el buen funcionamiento celular.

Observa la ilustración y elabora un informe en el que expliques lo que observas en ella.

2.3 Los tipos de nutrición

Como ya sabes, existen dos tipos de nutrición: la nutrición autótrofa y la nutrición heterótrofa.

La nutrición heterótrofa

Tienen nutrición heterótrofa aquellas células que incorporan materia orgánica ya elaborada por otros organismos. Las células de los animales, de los hongos y de muchos protoctistas son heterótrofas.

Para comprender mejor este proceso, vamos a utilizar como ejemplo la entrada de glucosa (un hidrato de carbono sencillo) en la célula. Observa la ilustración siguiente.

La nutrición autótrofa

Tienen nutrición autótrofa aquellas células que elaboran su propio alimento (materia orgánica) a partir de materia inorgánica (CO₂ y agua), empleando una fuente de energía externa (la luz solar).

Las plantas y las algas tienen células con nutrición autótrofa y realizan la fotosíntesis, un proceso anabólico que tiene lugar en los cloroplastos. Para comprender mejor este proceso, observa el ejemplo de la ilustración inferior.

1. Elabora un esquema en tu cuaderno para explicar cómo sucede la nutrición heterótrofa a partir de una molécula de glucosa.

3.1 La función de relación

Se denomina estímulo a los cambios que desencadenan una respuesta celular. Los estímulos pueden ser: químicos, como, por ejemplo, cambios en la composición del medio, cambios en el pH, etc.; y físicos, como, por ejemplo, cambios en la temperatura, en la presión, etc.

La respuesta celular es la reacción de la célula ante los estímulos. Puede ser de dos tipos:

• La respuesta estática. En ella no se produce movimiento, sino que la célula responde de otra forma; por ejemplo, segregando una sustancia.
• La respuesta dinámica. En ella, la célula responde moviéndose. Estos movimientos en conjunto se denominan taxias o tactismos. Se consideran positivos si la célula se mueve hacia el estímulo, y negativos si se aleja de él.

El movimento celular

El movimiento celular está estrechamente relacionado con el citoesqueleto, cuyos filamentos forman estructuras contráctiles en el citoplasma y prolongaciones hacia el exterior que permiten el movimiento.

Los principales tipos de movimiento celular son: el movimiento ameboide, el movimiento vibrátil y el movimiento contráctil.

• El movimiento vibrátil. Este tipo de movimiento se produce por la vibración de unos filamentos que hay en la superficie de las células: los cilios (cortos y numerosos) o los flagelos (largos y escasos). La estructura interna de los cilios y los flagelos es muy similar y está formada por filamentos ordenados del citoesqueleto.
• El movimiento contráctil. Este tipo de movimiento es característico de las células musculares, que son capaces de contraerse y relajarse.
• El movimiento ameboide. Este tipo de movimiento es característico de las amebas aunque también los glóbulos blancos se desplazan así. Para desplazarse, las amebas emiten prolongaciones de su citoplasma (psudópodos), a partir de cualquier punto de su superficie.

3.2 La función de reproducción

La división celular ocurre tanto en los organismos unicelulares como en los organismos pluricelulares.

• En los organismos unicelulares, como los protozoos o las bacterias, la división de la célula tiene como objetivo la reproducción del organismo.
• En los organismos pluricelulares, la división celular sirve para que el organismo aumente de tamaño (al aumentar su número de células) y para que reponga las células de su cuerpo que van muriendo.

Cómo sucede la división celular

En toda división celular debe producirse:

• La duplicación del ADN, es decir, de la información hereditaria, y el reparto equitativo de este para garantizar que las dos células reciban la misma información hereditaria.
• La división del citoplasma, o reparto del contenido de la célula madre entre las células hija. Este reparto no tiene por qué ser equitativo; aunque una célula reciba solo una pequeña cantidad de citoplasma, podrá aumentar su tamaño hasta transformarse en una célula adulta.

• Movimiento ameboide

Las amebas emiten prolongaciones de su citoplasma, o pseudópodos, para desplazarse y capturar partículas del medio.

 

Mediante bipartición La célula madre se divide en dos células hija de igual tamaño.		Mediante gemación La célula madre se divide en dos células hija, una de las cuales se desarrolla como una pequeña yema sobre la otra.		Mediante esporulación La célula madre forma numerosas células hija llamadas esporas, que permanecen en su interior hasta que la membrana se rompe.
Así se dividen la mayoría de las células de nuestro organismo, muchos protozoos y las bacterias.		Así se reproducen hongos unicelulares, como las levaduras.		Así se reproducen los hongos, muchas plantas y algunos protozoos.

 

1. Explica qué es una respuesta estática..

1.  Elige un tipo de movimiento celular y descríbelo poniendo un ejemplo.

1. Define bipartición y célula hija.

1.  Explica qué función tiene la reproducción celular en los organismos pluricelulares. ¿Y en los unicelulares?

1.  Aplica ¿Tiene un animal adulto el mismo número de células que sus crías? ¿Realizarán estas células todas las funciones vitales?

4.1 Las primeras observaciones

En la Antigüedad ya se pensaba que todos los organismos debían estar formados por una unidad básica indivisible; sin embargo, no se pudo demostrar.

En el siglo xvii, muchos naturalistas comenzaron a utilizar microscopios primitivos para observar y describir detalles de los seres vivos. De esta época datan las observaciones de tejidos realizadas por el italiano Marcello Malpighi, o de microorganismos en el agua, como los que observó el holandés Anton van Leeuwenhoek.

En 1665, el inglés Robert Hooke examinó una lámina de corcho y vio que estaba formada por unas cavidades semejantes a un panal de abejas; por eso, las llamó, en latín, cella (celdillas o células). No fue consciente de lo que eran en realidad (el corcho está formado por las paredes de células vegetales muertas), pero les puso el nombre que hoy utilizamos.

Durante el resto del siglo xvii y en el xviii, la observación de cella en las estructuras microscópicas de plantas y animales hizo sospechar a muchos científicos que las células podrían ser componentes básicos de la vida.

4.2 La teoría celular

Ya en el siglo xix, la fabricación de microscopios de mejor calidad permitió que varios científicos describieran estructuras celulares, como el citoplasma y el núcleo, e identificaran las células como las unidades fundamentales de las que se componen los seres vivos.

Pero fueron tres científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden, el zoólogo Theodor Schwann y el médico Rudolf Virchow, quienes resumieron estas ideas en una de las teorías más importantes de la biología: la teoría celular. Sus tres principios son los siguientes:

A partir de la aceptación de la teoría celular, los biólogos se centraron en revelar los detalles del interior celular. El desarrollo del microscopio óptico y, sobre todo, del microscopio electrónico, que aumenta entre 500000 y un millón de veces la imagen, ha hecho posibles nuevos avances.

1.  ¿Qué importancia tuvo el microscopio en el descubrimiento de las células?

1.  Escoge uno de los investigadores que se mencionan en el texto y prepara un informe en el que opines sobre la importancia para la humanidad que crees que tuvo su aportación.