sábado, 20 de septiembre de 2014

La célula II: La estructura de las células (nivel básico)

A pesar de su diversidad, todas las células están constituidas por un conjunto de elementos comunes, que pueden considerarse imprescindibles para que estas estructuras puedan desarrollar sus actividades. 
De fuera hacia adentro, el primero de esos elementos que aparecen en todas las células es la membrana. Se trata de una capa muy fina, formada fundamentalmente por lípidos y, en menor proporción, proteínas, que regula el intercambio de sustancias entre el interior de la célula y el medio que la rodea. Esto significa que la membrana no es propiamente una barrera, sino más bien un orgánulo especializado, que permite a la célula absorber solo aquellas moléculas que necesita y dejar salir las que debe enviar a otras partes del organismo o quiere eliminar.

La membrana determina la existencia de un "medio interno" de la célula, que recibe el nombre de citoplasma. Es una masa con consistencia gelatinosa, formada fundamentalmente por agua y una gran cantidad de sustancias disueltas en ella, incluyendo minerales, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, es decir, todas aquellas que la célula necesita para su funcionamiento.

En el citoplasma de todas las células pueden observarse unas partículas llamadas ribosomas y que se encargan de fabricar las proteínas que las células utilizan.

Finalmente, todas las células contienen en su interior al menos una molécula de ADN.

Modelos de organización celular

Todas las células conocidas incluyen, al menos, los elementos citados, y cualquier tipo celular puede considerarse derivado de esta estructura básica. Existen dos modelos básicos de organización celular, que se diferencian, fundamentalmente, por su complejidad: las células procariotas y las eucariotas.

Las células procariotas coinciden casi totalmente con la organización de una célula básica, aunque la mayoría de ellas poseen, además, una estructura externa, la pared celular, que les proporciona resistencia física y química. Asimismo, muchas células procariotas tienen también cilios o flagelos que facilitan su movimiento.

En cuanto a su estructura interna, las células procariotas son muy sencillas, ya que su citoplasma no presenta más elementos diferenciados que los ribosomas y una única molécula de ADN.Este modelo de organización celular se presenta en las bacterias y en las arqueas.

Las células eucariotas, por su parte, tienen en su interior, además de las estructuras básicas de todas las células, un sistema de membrana, idéntica a la que rodea la célula, que toma diferentes formas y se especializa en realizar los distintos procesos que lleva a cabo la célula. Cada una de las estructuras especializadas es un orgánulo celular, y el conjunto de todos ellos se denomina sistema endomembranoso. Entre los orgánulos que forman parte de este sistema se incluyen diferentes tipos de vesículas membranosas, el aparato de Golgi, el retículo endoplásmico liso, el retículo endoplásmico rugoso y el núcleo, en cuyo interior se encuentra el material genético, que siempre incluye varias moléculas de ADN.

Un orgánulo que se encuentra prácticamente en todas las células eucariotas es la mitocondria. Está rodeada por dos membranas separadas entre sí y se encarga de producir la mayor parte de la energía que necesita la célula.

Las células eucariotas se presentan en el resto de los grupos de organismos: protistas, hongos, vegetales y animales. En cada uno de estos grupos las células tienen características especiales, que las hacen diferentes entre sí.

Las células de los hongos, que reciben el nombre de hifas, son bastante sencillas, con los orgánulos comunes a todas las células eucariotas. Tienen en su citoplasma una gran vacuola (una bolsa de membrana aproximadamente esférica, rellena de líquido) y en el exterior una pared celular. Por el contrario, las células de los protistas suelen ser complejas, porque sus orgánulos presentan altos grados de especialización, en relación con las funciones específicas que realizan como organismos unicelulares que son.

Las células animales poseen en su citoplasma un citoesqueleto, una estructura compleja formada por "tirantes" de proteína que mantiene la forma celular y permite el movimiento de vesículas de membrana de una zona de la célula a otra. También presentan otro orgánulo exclusivo, el centrosoma, cuya función está relacionada con la división celular, con la organización y funcionamiento del citoesqueleto y con el movimiento celular.

Las células vegetales no tienen centrosomas y presentan tres estructuras características, que no están presentes en las células animales: una gran vacuola (bolsa de membrana) que se sitúa en el centro de la célula y ocupa la mayor parte de su volumen, una pared celular que se sitúa por fuera de la membrana y cloroplastos, orgánulos de gran tamaño, formados por dos membranas separadas entre sí y que se especializan en realizar la fotosíntesis.

Tamaños celulares

En general, el tamaño de las células es demasiado pequeño como para poder observarlas directamente, y las representaciones que utilizamos normalmente para visualizar el interior de la célula no respetan el tamaño real de los orgánulos, sacrificando la exactitud para mejorar visibilidad de los distintos orgánulos. Además, la mayor parte de las representaciones celulares son planas, lo que también impide hacerse una idea adecuada del tamaño real y de las proporciones de las estructuras subcelulares.

Esto, que puede parecer poco importante, puede dar lugar a errores bastante graves. Es frecuente que mucha gente, incluso los medios de comunicación, confundan bacterias y virus, cuando las primeras son miles de veces más grandes que los virus, los cuales, de hecho, se pueden introducir en ellas y se replican en su interior miles de veces para luego salir y continuar infectando otras células.

Los ribosomas son un buen punto de referencia para poder comparar los tamaños de los elementos celulares. Su diámetro es aproximadamente de unos 20 nm, lo que hace posible observarlos por medio del microscopio electrónico, pero no con el óptico. Por comparación con este tamaño, una bacteria típica, como puede ser Escherichia coli, que forma parte de nuestra flora intestinal, mide unos 0,5 μm en su eje menor por unos 2 μm en el mayor o, utilizando las mismas unidades que se han empleado para el ribosoma, unos 500 x 2000 nm, tamaño suficiente como para poder ser vistas a través de un microscopio óptico. En cuanto a los virus, uno de los fagos (virus que infectan bacterias) de mayor tamaño es el fago T4, que llega a medir unos 200 nm de largo por 100 nm de alto.

Las bacterias son de pequeño tamaño cuando se las compara con las células eucariotas. De hecho son, incluso, más pequeñas que algunos de sus orgánulos característicos: frente a los 2 μm de longitud de E. coli, una mitocondria de tamaño medio viene a medir unos 3 μm, mientras que un cloroplasto alcanza unos 5 μm de longitud en su eje mayor. El núcleo de la célula, por su parte, suele medir unos 6 μm de diámetro.



Todos los orgánulos celulares están dispersos en el citoplasma, ocupando aproximadamente una cuarta parte de su volumen. Las células animales pueden tener un tamaño muy variable (un huevo de ave es una única célula antes de la fecundación), pero su diámetro medio oscila entre los 10 μm y los 30 μm. Las células vegetales son de mayor tamaño, y su dimensión media va desde los 10 μm hasta los 100 μm.