Zelula. Egitura eta funtzioa / ¿Qué es la célula?

Zelula. Egitura eta funtzioa

XIX. mendearen amaiera arte ez zen landu teoria zelularra. Teoria horren arabera, zelula izaki bizidun guztien unitate morfologiko, fisiologiko eta genetikoa da, eta gainera, zelula guztiak beste batetik sortuak dira. Zelula guztiek egitura bera dute: mintz plasmatikoa, zitoplasma eta material genetikoa edo DNA. Bi eratako zelulak bereiz ditzakegu: zelula prokariotoak (nukleorik gabeak) eta zelula eukariotoak, askoz ere garatuagoak eta nukleoa, zitoplasman zitoeskeleto bat eta hainbat funtzio betetzen dituzten mintzezko organulu batzuk dituztenak.

Zelulen forma eta tamaina

Zelula hiru elementu nagusiz osatutako egitura bat da: mintz plasmatikoa, zitoplasma eta material genetikoa (DNA). Zelulek hiru bizi-funtzioak egiteko gaitasuna dute, hots: elikadura, harremana eta ugalketa (13. gaia ikusi).

Zelulen forma, batez ere, bere funtzioak erabakitzen du. Forma hori aldatu egin daiteke zelula-horma zurrunik ez badu, aldameneko zelulekin elkartzeko tentsioak badaude, zitosolaren biskositatearen arabera, fenomeno osmotikoen ondorioz eta barne-zitoeskeletoaren arabera ere bai.

Zelulen tamaina ere guztiz aldakorra da. Bere tamaina mugatzen duten faktoreak, hain zuzen ere, ingurunetik elikagaiak hartzeko duten gaitasuna eta nukleoaren gaitasun funtzionala dira.

Zelula bat tamainaz handitzen denean, haren bolumena (V) haren azalera (S) baino askoz gehiago handitzen da (zeren V = 4/3pr3, eta aldiz, S = 4/3pr2). Horrek esan nahi du bere azalera/bolumen erlazioa gutxitu egiten dela, eta hori eragozpen handia da zelularentzat, elikagaiak eskuratu ahal izatea bere azaleraren eta ez bere bolumenaren arabera baitago. Hori dela eta, zelula heldu gehienak zapalak, prismatikoak eta irregularrak dira, eta gutxi dira esferikoak, horrela beren azalera/bolumen erlazioa aldagaitz mantentzen baitute. Zelularen bolumena handitzea ez da sekula egoten nukleoaren bolumena handitzearekin loturik, ezta bere hornidura kromosomikoa handitzearekin ere.

Zelulen egitura

Mintz plasmatikoak, zitoplasmak eta material genetiko edo DNAk osatzen duten egitura hori berdin-berdina da zelula guztientzat.

Mintz plasmatikoa: geruza bikoitz lipidiko batek osatuko luke eta bertan zenbait proteina leudeke. Lipidoek hesi isolatzaile gisa jokatzen dute barneko ur-ingurunearen eta kanpoko ur-ingurunearen artean.

Zitoplasma: ingurune likidoak edo zitosola eta morfoplasmak (organulu zelular izeneko egitura batzuei ematen zaien izena) osatuko lukete.

Material genetikoa: DNA molekula batek edo gehiagok osatua. Kontuan izanik mintz batek inguratzen duen ala ez, eta nukleoa osatzen duen ala ez, bi eratako zelulak bereiz daitezke: prokariotoak (nukleorik gabeak) eta eukariotoak (nukleodunak).

Zelula eukariotoek, zelularen oinarrizko egituraz gain (mintza, zitoplasma eta material genetikoa), beren bizi-funtzioetarako funtsezkoak diren egitura batzuk dauzkate (27. gaia ikusi, 28 gaia ikusi):

Barne-mintzaren sistema: ia zitoplasma guztia okupatu dezaketen eta elkarrekin komunikaturik dauden mintz-egituren (organulu) multzoa da.

Energiaren organulu transduktoreak: mitokondriak eta kloroplastoak dira. Horien funtzioa energia sortzea da, materia organikoaren (mitokondriak) edo argi-energiaren (kloroplastoak) oxidazio bidez.

Mintzik gabeko egiturak: zitoplasman ere badaude, eta erribosoma da horien izena. Beren funtzioa proteinak sintetizatzea da. Eta bestetik zitoeskeletoa dugu, zelulei gogortasuna, elastikotasuna eta forma ematen diela, zitoplasman molekulak eta organuluak mugi daitezela ahalbidetzeaz gain.

Nukleoa: material genetikoa babesturik gordetzen du eta transkripzio eta itzulpenaren funtzioak espazioan eta denboran modu independente batez egin daitezela ahalbidetzen du.

Zelula prokariotoaren (40. gaia ikusi) mintz plasmatikoaren kanpoaldean zelula-pareta aurkitzen da, zelula kanpoko aldaketetatik babesteko. Zelularen barrualdea eukariotoetan baino askoz ere xumeagoa da; zitoplasman erribosomak aurkitzen dira, eukariotoek duten funtzio eta egitura berberarekin esango genuke, baina beren jalkipen-koefizientea txikiagoa da.

Mesosomak ere hortxe aurkitzen dira, mintzaren inbaginazioak. Ez dago, beraz, ez zitoeskeletorik eta ez barne-mintzaren sistemarik ere. Material genetikoa DNA molekula zirkular bat da, nukleoide izeneko eremu batean trinkotua. Ez dago mintza duen nukleo baten barruan eta ez dira nukleoloak bereizten.

Teoria zelularra

Zelulak XVII. mendean aurkitu ziren. Lehen aldiz ikusi zituena Robert Hooke ingelesa izan zen, 1665ean. Hooke jaunak, mikroskopio bakun bat erabiliz, kortxozko prestaketa bat behatu zuen, eta pareta zurrunez inguratutako leihotxo txikiez osatuta zegoela ikusi zuen. Egitura horiei "zelula" izena ematea erabaki zuen, baina, egia esateko, begiek engainatu egin zuten. Benetan ikusi zuena kortxoaren hildako pareta zelularrak izan ziren. XIX. mendera arte itxaron behar izan zen bi zientzialarik, Matthias Jakob Schleiden-ek eta Theodor Schwann-ek, zelulen egitura eta funtzionamendua azaltzen zuen teoria formulatu zuten arte. 1839an adierazi zuten izaki bizidun oro zelula batez edo askoz eratuta dagoela, zelula dela bizi-funtzio guztiak betetzen dituen egiturarik txikiena, eta zelula oro datorrela zatitu den zelula batengandik.

Teoria zelularraren printzipioak:

1. Izaki bizidun guztiak zelula batez edo batzuez osatuak daude, hau da, zelula dugu izaki bizidun guztien unitate morfologikoa.

2. Zelulak bizirik irauteko beharrezkoak diren prozesu guztiak egin ditzake, hau da, zelula organismoen unitate fisiologikoa da.

3. Zelula guztiak beste zelula batetik sortuak dira.

4. Zelulak bere egituraren sintesiari buruzko eta bere funtzionamenduaren kontrolari buruzko informazio guztia du eta bere ondorengoei transmititzeko gai da, hau da, zelula dugu izaki bizidunen unitate genetiko autonomoa.

Lehen eta bigarren printzipioak Schleiden eta Schwannek ezarri zituzten; gero, zelularen jatorriari buruzko hirugarren printzipioa Virchowek plazaratu zuen. Teoria zelularra Sutton eta Boverik proposatutako laugarren printzipioarekin osatzen da.

¿Qué es la célula?    

Las células son estructuras altamente organizadas en su interior, constituídas por diferentes orgánulos implicados, cada uno de ellos en diferentes funciones.

Gracias a los avances tecnológicos posteriores a la invención del microscopio, los científicos pudieron comprobar que todos los seres vivos están formados por pequeñas celdas unidas unas a otras. Estas celdas, llamadas células, son la mínima unidad del ser vivo que puede realizar las funciones de nutrición, relación y reproducción.

La historia de la célula   

En 1665, Robert Hooke observó con un microscopio un delgado corte de corcho. Hooke notó que el material era poroso. Esos poros, en su conjunto, formaban cavidades poco profundas a modo de cajas a las que llamó células. Hooke había observado células muertas. Unos años más tarde, Marcelo Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.

Sólo en 1838, y después del perfeccionamiento de los microscopios, el biólogo alemán Mathias Jakob Schleiden afirmó que todos los organismos vivos están constituidos por células.

Concretamente, en 1839 Theodor Schwann y Mathias Jakob Schleiden fueron los primeros en lanzar la teoría celular.

A partir de 1900, los investigadores de la célula enfocaron sus trabajos en dos direcciones fundamentalmente distintas:

  los biólogos celulares, dotados de microscopios cada vez más potentes procedieron a describir la anatomía de la célula. Con la llegada del microscopio electrónico, se consiguió adentrarse cada vez en la estructura fina de la célula hasta llegar a discernir las estructuras moleculares.

  los bioquímicos, cuyos estudios se dirigieron a dilucidar los caminos por los cuales la célula lleva a cabo las reacciones bioquímicas que sustentan los procesos de la vida, incluyendo la fabricación de los materiales que constituyen la misma célula.

Ambas direcciones han convergido hoy día, de tal forma que para el estudio de la estructura celular y de su función se aplican tanto técnicas bioquímicas como de biología molecular.

Membrana celular   

La membrana celular es la parte externa de la célula que envuelve el citoplasma. Permite el intercambio entre la célula y el medio que la rodea. Intercambia agua, gases y nutrientes, y elimina elementos de desecho.

La célula está rodeada por una membrana, denominada "membrana plasmática". La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula.

En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente. Los lípidos forman una doble capa y las proteínas se disponen de una forma irregular y asimétrica entre ellos. Estos componentes presentan movilidad, lo que confiere a la membrana un elevado grado de fluidez.

Citoplasma  

El citoplasma es un medio acuoso, de apariencia viscosa, en donde están disueltas muchas sustancias alimenticias. En este medio encontramos pequeñas estructuras que se comportan como órganos de la célula, y que se llaman organelos. Algunos de éstos son:

• Los ribosomas, que realizan la síntesis de sustancias llamadas proteínas.
• Las mitocondrias, consideradas como las centrales energéticas de la célula. Emplean el oxígeno, por lo que se dice que realizan la respiración celular.
• Los lisosomas, que realizan la digestión de las sustancias ingeridas por la célula.
• Las vacuolas, que son bolsas usadas por la célula para almacenar agua y otras sustancias que toma del medio o que produce ella misma.
• Los cloroplastos, que son típìcos de las células vegetales y que llevan a cabo el proceso de la fotosíntesis.

Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto fluido. En él se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento celular.

El citoesqueleto , consiste en una serie de fibras que da forma a la célula, y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de vías de comunicacion celulares. Es una estructura en continuo cambio. Formado por tres tipos de componentes:

Microtúbulos . Son filamentos largos, formados por la proteína tubulina. Son los componentes más importantes del citoesqueleto y pueden formar asociaciones estables, como:

Centriolos . Son dos pequeños cilindros localizados en el interior del centrosoma, exclusivos de células animales. Con el microscopio electrónico se observa que la parte externa de los centriolos está formada por nueve tripletes de microtúbulos. Los centriolos se cruzan formando un ángulo de 90º.

Núcleo  

El núcleo es el centro de control de la célula, pues contiene toda la información sobre su funcionamiento y el de todos los organismos a los que ésta pertenece. Está rodeado por una membrana nuclear que es porosa por donde se comunica con el citoplasma, generalmente está situado en la parte central y presenta forma esférica u oval.

En el interior se encuentran los cromosomas.

Los cromosomas son una serie de largos filamentos que llevan toda la información de lo que la célula tiene que hacer, y cómo debe hacerlo. Son el "cerebro celular".

El núcleo es un orgánulo característico de las células eucariotas. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina.

El núcleo dirige las actividades de la célula y en él tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN o replicación, antes de comenzar la división celular, y la transcripción o producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para la síntesis de proteínas.

El núcleo cambia de aspecto durante el ciclo celular y llega a desaparecer como tal. Por ello se describe el núcleo en interfase durante el cual se puede apreciar las siguientes partes en su estructura:

• envoltura nuclear: formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de éstos se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
• el nucleoplasma, que es el medio interno del núcleo donde se encuentran el resto de los componentes nucleares.
• nucléolo, o nucléolos que son masas densas y esféricas, formados por dos zonas: una fibrilar y otra granular. La fibrilar es interna y contiene ADN, la granular rodea a la anterior y contiene ARN y proteínas.
• la cromatina, constituida por ADN y proteinas, aparece durante la interfase; pero cuando la célula entra en división la cromatina se organiza en estructuras individuales que son los cromosomas.

Tipos de célula 

Gracias al microscopio, los científicos han podido describir dos grandes grupos de células: aquellas que no presentan una membrana que delimite al núcleo, llamadas células procariontes, y aquellas que presentan una membrana alrededordel núcleo, denominadas células eucariontes.

Células procariontes

Las células procariontes no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana.

Los organismos procariontes son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias.

Células eucariontes

Las células eucariontes poseen un núcleo celular delimitado por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros.

Célula animal y célula vegetal: eucariontes

Mitocondrias  

Las mitocondrias son orgánulos granulares y filamentosos que se encuentran como flotando en el citoplasma de todas las células eucariotas. Aunque su distribución dentro de la célula es generalmente uniforme, existen numerosas excepciones. Por otro lado, las mitocondrias pueden desplazarse de una parte a otra de la célula. El tamaño es también variable, pero es frecuente que la anchura sea de media micra, y de longitud, de cinco micras o más. En promedio, hay unas 2000 mitocondrias por célula, pero las células que desarrollan trabajos intensos, como las musculares, tienen un número mayor que las poco activas, como por ejemplo las epiteliales.

Una mitocondria está rodeada por una membrana mitocondrial externa, dentro de la cual hay otra estructura membranosa, la membrana mitocondrial interna, que emite pliegues hacia el interior para formar las llamadas crestas mitocondriales. Éstas a su vez se encuentran tapizadas de pequeños salientes denominados partículas elementales. Entre las dos membranas mitocondriales queda un espacio llamado cámara externa, mientras que la cámara interna es un espacio limitado por la membrana por la membrana mitocondrial interna, que se encuentra llena de una material denominado matriz mitocondrial. En el interior de las mitocondrias, localizadas en distintas porciones, se han podido identificar las enzimas que intervienen en el ciclo de Krebs, así como las que participan en las cadenas de transporte de electrones y la fosforificación oxidativa. Esto ha hecho que se compare a las mitocondrias con calderas en las que los seres vivos queman (oxidan) diferentes componentes para recuperar la energía que contienen y convertirla en ATP (ácido adenosín trifosfótico). Es muy probable que la mayoría de las mitocondrias, si no todas, se originen por fragmentación de otras ya existentes, antes de la división celular.

Retículo endoplasmático   

Está formado por una red de membranas que forman cisternas, sáculos y tubos aplanados.  Delimita un espacio interno llamado lúmen del retículo y se halla en continuidad estructural con la membrana externa de la envoltura nuclear.

Se pueden distinguir dos tipos de retículo:

1. El Retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), presenta ribosomas unidos a su membrana. En él se realiza la síntesis protéica. Las proteínas sintetizadas por los ribosomas, pasan al lúmen del retículo y aquí maduran hasta ser exportadas a su destino definitivo.
2. El Retículo endoplasmático liso (R.E.L.), carece de ribosomas y está formado por túbulos ramificados y pequeñas vesículas esféricas.   En este retículo se realiza la síntesis de lípidos. En el reticulo de las células del hígado tiene lugar la detoxificación, que consiste en modificar a una droga o metabolito insoluble en agua,en soluble en agua, para así eliminar dichas sustancias por la orina.