T.1 La célula

Tema.1 La célula Anatomía y fisiología humanas básicas

Tema. 1 LA CÉLULA

1. Introducción2. Concepto de célula

2.1. Características generales 3. Estructura celular

3.1. El interior de la célula3.2. La composición de la célula

4. Funciones celulares4.1. Función de nutrición4.2. Función de relación4.3. Función de reproducción

5. Conclusiones

1. INTRODUCCIÓN

Cuando una persona decide matricularse en un ciclo formativo de peluquería o

de estética, seguramente no se imagina que deberá estudiar la célula. Sin embargo, si se piensa con detenimiento resulta bastante lógico, pues las estructuras sobre las que actúan los profesionales dedicados a la imagen personal (la piel, el pelo y las uñas) están formadas por células.

Entender y conocer qué es una célula, cuál es su estructura, cómo funciona y qué funciones realiza, son cuestiones básicas que todo profesional debe tener muy claras a la hora de desarrollar cualquier actividad de peluquería o estética. Resulta imprescindible saber en cada momento qué está sucediendo sobre la piel, el pelo o las uñas de nuestros clientes, pues esto permite controlar mucho mejor los procesos que estamos aplicando sobre ellos.

En este primer tema vamos a estudiar aspectos básicos relacionados con la estructura (anatomía) y el funcionamiento (fisiología) general de las células. Existen muchos tipos distintos de células, como veremos a continuación, pero todas ellas comparten unas características comunes: tienen los mismos genes, las mismas estructuras, todas se nutren, se relacionan y se reproducen y, además, todas las células se comportan como auténticas fábricas en miniatura, pues producen en su interior y expulsan distintas sustancias que cumplen diferentes funciones. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos:

Comportamiento semejante de las células (fabricación de sustancias)

Queratinocitos Fabrican queratina (proteína dura de la piel, el pelo y la uña).

Melanocitos Producen melanina (sustancia que da color a la piel y la oscurece).

Fibroblastos Sintetizan fibras de colágeno y elastina en el interior de la piel.

Sebocitos Fabrican sebo (grasa depositada sobre la superficie externa de la piel).

David Enríquez Pascual 1


Adipocitos Producen grasa y la acumulan en su interior como reserva de energía.

2. CONCEPTO DE CÉLULA

Cualquier persona con un poco de curiosidad podría preguntarse cuál es el ser vivo más pequeño que existe. La respuesta sería sencilla: la célula. Las bacterias, algunos hongos y otros seres vivos llamado protozoos están formados por una sola célula (seres unicelulares). Por otro lado, las plantas, los animales y la mayoría de los hongos son seres vivos formados por muchas células (seres pluricelulares)

Por lo tanto, si todos los seres vivos están formados por una o más células podemos decir que la célula es la unidad básica de los seres vivos.

Esta afirmación es la base de la teoría celular, propuesta y desarrollada durante el siglo XIX por diferentes científicos. Dicha teoría no sólo afirma que todos los seres vivos están formados por células, sino también que todas las células realizan las mismas funciones (nutrición, relación y reproducción) y que todas ellas se originan por división a partir de otra célula ya existente.

2.1. Características generales de las células

Se calcula que el ser humano adulto está constituido aproximadamente por 60 billones de células, que se agrupan en diferentes tipos. Cada tipo celular presenta una forma característica y diferente que depende básicamente de las funciones que realiza en el organismo.

Básicamente, las células pueden ser más o menos alargadas, redondeadas, cuadradas o rectangulares, y pueden presentar distintos tipos de prolongaciones o ramificaciones. Algunos ejemplos se presentan a continuación:

Tipos de células.



El tamaño también es variable, desde los pequeños glóbulos blancos, que miden en torno a unas 6 - 20 micras de diámetro, hasta algunas neuronas que pueden alcanzar más de un metro de longitud.

Como curiosidad, comentar que los distintos tipos celulares tienen una vida media diferente. Así, por ejemplo, mientras los queratinocitos de la epidermis de la piel suelen durar unos 40 días, los glóbulos rojos de la sangre pueden llegar a vivir hasta 100.

3. ESTRUCTURA CELULAR

Las células tienen un tamaño tan pequeño que no se pueden observar a simple vista. Por lo tanto, para el estudio de su estructura es necesario utilizar unos instrumentos llamados microscopios, que aumentan la imagen de lo que se observa a través de ellos. Los microscopios pueden ser de dos tipos: ópticos y electrónicos.

Microscopio óptico. Microscopio electrónico.

Con el microscopio óptico se observa la forma y la estructura general de una o varias células a la vez (imagen de la izquierda), mientras que el microscopio electrónico permite una observación más detallada del interior de una sola célula, pues tiene mayor capacidad de aumento (imagen de la derecha).

Imagen observada con microscopio óptico (izquierda) y electrónico (derecha).

3.1. El interior de la célula



Con la ayuda de los microscopios podemos estudiar muchos tipos diferentes de células. Sin embargo, al observar el interior de todas ellas nos damos cuenta de que tienen las mismas estructuras. Estas estructuras se conocen con el nombre de orgánulos celulares, y están presentes en todas las células.

Los orgánulos celulares desempeñan una o más funciones, todas ellas vitales para el funcionamiento de la célula. Estas funciones a nivel celular son equiparables a las funciones realizadas por los órganos del cuerpo humano, por lo que podemos hacer la siguiente comparación:

Comparación de las estructuras corporales (órganos) y celulares (orgánulos)

ÓRGANOS ORGÁNULOS FUNCIONES

Piel y mucosas Membrana celular Protección

Huesos y músculos Citoesqueleto Soporte y movimiento

Boca-estómago-intestinos Lisosomas Digestión

Pulmones Mitocondrias Respiración

HígadoRibosomas, retículo

endoplasmático y aparato de Golgi

Fabricación de lípidos y proteínas

Riñón Vacuolas Excreción

Útero Centriolos Reproducción

Cerebro Núcleo Regulación y control

Tradicionalmente se estudia la estructura de las células considerando que en ellas se pueden diferencias tres partes fundamentales:


Retículo Aparato endoplasmático Mitocondrias de Golgi Ribosomas

Citoplasma

Citoesqueleto Centriolo Núcleo Lisosoma

Membranacelular

Vacuola


● Membrana celular.● Citoplasma.● Núcleo

A/ La membrana celular o plasmática

Se trata de una fina capa, formada por lípidos, proteínas y glúcidos, que envuelve y rodea a la célula. Su función es proteger a la célula y regular el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior celular (permite y controla el paso de nutrientes hacia dentro y de sustancias de desecho hacia fuera).

Esquema que representa la estructura de la membrana celular.

B/ El citoplasma

El citoplasma es el espacio comprendido entre la membrana celular y el núcleo, es decir, el medio interno de la célula. Está formado por un líquido viscoso compuesto mayoritariamente por agua, proteínas y algunas sustancias disueltas. En el citoplasma están contenidos los distintos orgánulos celulares que hemos visto en la tabla anterior, y su función es doble:

- El citoplasma es el lugar donde se ejecutan y llevan a cabo las órdenes procedentes del núcleo (las órdenes dictadas por los genes de los cromosomas, presentes en el interior del núcleo).

- En él se producen la mayoría de las reacciones químicas que permiten a las células nutrirse, relacionarse y reproducirse (otras se realizan dentro de los orgánulos celulares, como veremos a continuación). El conjunto de todas las reacciones químicas que se llevan a cabo en el interior de la célula se conoce con el nombre genérico de metabolismo.


Lípidos

Proteínas

Glúcidos


Por lo tanto, el citoplasma (tanto dentro como fuera de los orgánulos celulares) es el lugar donde se fabrican todas las sustancias que la célula necesita para vivir, así como otras sustancias características del tipo de célula que se trate (queratina en los queratinocitos, melanina en los melanocitos, sebo en los sebocitos, insulina en las células del páncreas…).

A continuación describiremos brevemente los principales orgánulos celulares presentes en el citoplasma:

El retículo endoplasmático es un conjunto de membranas repartidas por el citoplasma que forman una especie de sacos aplanados y unidos entre sí. En el interior de estos sacos hay una serie de cavidades que se comunican entre ellas y con el núcleo, y por ellas circulan distintas sustancias fabricadas en el propio retículo endoplasmático. Estas sustancias son fundamentalmente de dos tipos: lípidos y proteínas.

Núcleo, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas y centriolos.

Las proteínas se sintetizan en zonas del retículo endoplasmático que contienen ribosomas adheridos a su membrana (retículo endoplasmático rugoso); mientras que los lípidos se fabrican en zonas de membrana sin ribosomas, donde también se eliminan sustancias tóxicas (retículo endoplasmático liso).

Ejemplos de sustancias sintetizadas en el retículo endoplasmático


centriolos

núcleo

ribosomas


PROTEÍNAS LÍPIDOS

- Queratina de la epidermis.- Melanina.- Fibras de colágeno y elastina.

- Lípidos de las membranas.- Lípidos que forman parte del sebo.- Lípidos que cementan las células de la piel.

Los ribosomas son pequeñas partículas esféricas y muy numerosas que se pueden encontrar adheridas al retículo endoplasmático o libres en el citoplasma. En cualquier caso su función es siempre la misma: fabricar proteínas traduciendo de esta manera la información procedente del ADN que forma los cromosomas del núcleo (transforman la información genética en proteínas).

El aparato de Golgi, al igual que el retículo endoplasmático, también es una agrupación de membranas en forma de sacos aplanados y apilados unos sobre otros. Estas membranas aplanadas forman cavidades que se presentan comprimidas en su parte central y dilatadas en los extremos, y junto a ellas aparecen también vesículas redondeadas. La función principal del aparato de Golgi es acumular y concentrar las sustancias formadas en el retículo endoplasmático para, más tarde, introducirlas en vesículas de transporte. Estas vesículas cargadas con materiales pueden ir destinadas a permanecer en el citoplasma (queratina, lípidos del sebo…) o a ser expulsadas fuera de la célula (melanina, fibras de colágeno y elastina, hormonas, etc.).

Los lisosomas, por su parte, son pequeños sacos membranosos (envueltos por membrana) que contienen en su interior unas proteínas especiales llamadas enzimas digestivas. Estas enzimas se encargan de digerir los nutrientes que se introducen en la célula y que proceden de los alimentos que ingerimos cuando comemos, de manera que facilitan su utilización posterior para obtener energía.

Las mitocondrias son orgánulos cilíndricos u ovoides, de un tamaño intermedio, y que se encuentran repartidos por todo el citoplasma celular. Están constituidos por una doble membrana, y su función principal es obtener energía a partir de los nutrientes introducidos en la célula y digeridos previamente en los lisosomas. Esta energía (llamada ATP) se consigue oxidando dichos nutrientes mediante un complejo proceso de reacciones químicas que se lleva a cabo en el interior de las mitocondrias y que se conoce con el nombre de respiración celular. El ATP obtenido es utilizado por la célula como fuente de energía para mantenerse viva y llevar a cabo todas su funciones (movimiento, reproducción, fabricación de lípidos y proteínas...).



Estructura interna de una mitocondria y síntesis de ATP.

Los centriolos son dos pequeños cilindros huecos cuyas paredes están compuestas por nueve grupos de tres microtúbulos fusionados, y se localizan cerca del núcleo. Se encargan básicamente de organizar los cromosomas durante el proceso de división o reproducción celular (como veremos más adelante).

Las vacuolas son sacos redondeados de pequeños tamaño que almacenan todo tipo de sustancias, tanto nutritivas como de desecho.

El citoesqueleto es un conjunto de fibras alargadas (microfilamentos) distribuidas por todo el citoplasma celular. Su función es mantener la forma y el volumen de la célula, así como permitir su movimiento.

C/ El núcleo celular

Se trata de una estructura de forma esférica u ovoide y que se sitúa en la zona central del citoplasma. El núcleo coordina y controla todos procesos que se llevan a cabo en la célula y todas las funciones que ésta desarrolla , por lo que es el orgánulo más importante y de mayor tamaño. Al igual que los huesos del cráneo protegen al cerebro, el núcleo también dispone de una doble membrana que protege el material que hay en su interior. Este material se conoce con el nombre de cromatina, un conjunto de moléculas de ADN que se presentan alargadas y enrolladas sobre sí mismas, y que tienen la capacidad de almacenar toda la información necesaria para el mantenimiento de la vida. Las moléculas de ADN están formadas por un elevado número de pequeños fragmentos (de unos pocos átomos) llamados genes, por lo que en su conjunto reciben también el nombre de material genético. Todo el ADN o material genético del núcleo se organiza a su vez en estructuras de mayor tamaño y con forma de H llamadas cromosomas. En estas estructuras residen todas las características del género humano (desde el color de los ojos hasta la forma del cabello, e incluso muchos aspectos de la conducta).



Molécula de ADN enrollada formando un cromosoma.

La mayoría de las células de un ser humano contienen 46 cromosomas (46 moléculas de ADN), agrupados en 23 pares tal como se muestra en la tabla inferior (son células 2n o diploides). Sin embargo, esto no es así en el caso de las células sexuales o gametos (es decir, en los óvulos y en los espermatozoides). Estas células tienen la mitad de cromosomas en sus núcleos, o sea, 23 (son células n o haploides).

Cromosomas humanos agrupados en 23 pares (apareados).

3.2. La composición de la célula

La célula está compuesta principalmente por agua y cuatro tipos diferentes de moléculas que sólo están presentes en los seres vivos (biomoléculas). Estas biomoléculas son: proteínas, lípidos, glúcidos o hidratos de carbono y ácidos nucleicos. Los distintos orgánulos celulares que acabamos de estudiar se fabrican mediante distintas combinaciones de estas cuatro biomoléculas.


ADN

Cromosoma Gen

VARÓN MUJER


4. FUNCIONES CELULARES

En este punto del tema, y después de estudiar la estructura común a todas las células, nos podríamos hacer la siguiente pregunta: ¿qué diferencia existe entre un ser vivo y las cosas que no tienen vida, como las piedras o el agua?

Si observamos con detenimiento, comprobaremos que todos los seres vivos (bacterias, hongos, plantas, animales…) tienen capacidad para realizar tres funciones que no aparecen en la materia inerte: nutrición, relación y reproducción. Estas mismas funciones vitales se llevan a cabo en una célula (fisiología celular), y su estudio nos va a permitir entender muchos de los procesos que tienen lugar en las células de la piel, las uñas y el pelo, entre otras.

4.1. Función de nutrición

Alimentación y nutrición son dos conceptos parecidos pero no exactamente iguales. El primero hace referencia a la introducción de sustancias químicas (alimentos) en un organismo, mientras que la nutrición implica la introducción de sustancias químicas (nutrientes contenidos en los alimentos) en la célula. La alimentación es anterior a la nutrición (primero nos alimentamos y más tarde, tras la digestión de los alimentos, nuestras células se nutren con los nutrientes contenidos en ellos). En cualquier caso, el objetivo último de ambos procesos es el mismo: obtener energía y materiales de construcción para mantenerse con vida.

La nutrición de las células se desarrolla siguiendo una secuencia de 4 fases:

a) Incorporación de los nutrientes al interior de la célula.


Proteínas

Glúcidos Ácidos nucleicos

Lípidos


b) Preparación de los nutrientes para su utilización.c) Utilización de los nutrientes.d) Eliminación de los productos de desecho.

a) Incorporación de los nutrientes al interior de la célula.

Esta primera fase consiste en el paso de sustancias del medio externo al interior de la célula.

En la mayoría de los casos, los nutrientes de pequeño tamaño se incorporan a las células atravesando directamente la membrana plasmática. Esto ocurre, por ejemplo, con pequeñas moléculas como las de agua, con el oxígeno y con iones como el sodio y el potasio.

Sin embargo, cuando se trata de partículas de mayor tamaño, la célula las incorpora a su interior, junto con una pequeña cantidad de líquido extracelular, deformando la membrana celular y englobándolas en vesículas (vacuolas). Este proceso se conoce con el nombre de endocitosis.

b) Preparación de los nutrientes para su utilización.

Una vez en el interior de la célula, la mayoría de los nutrientes deben ser transformados en sustancias más pequeñas. Para ello se introducen en los lisosomas, donde se realiza la digestión celular (la membrana de la vacuola se fusiona con la del lisosoma, formando una única vacuola digestiva). Otras sustancias, como la glucosa, no necesitan transformación y se utilizan directamente, conforme se incorporan.

c) Utilización de los nutrientes.

Los nutrientes introducidos en las células, previa digestión de algunos de ellos, son utilizados en el citoplasma con una doble finalidad:



- Fabricar y mantener las estructuras celulares.- Obtener energía para la reproducción, para producir movimiento o calor y

para llevar a cabo las funciones específicas de cada tipo celular.

La utilización de dichos nutrientes implica la transformación de los mismos en otras sustancias que serán empleadas posteriormente por la célula como materiales de construcción y como fuente de energía. Estas transformaciones se consiguen mediante el metabolismo, el complejo conjunto de reacciones químicas que se producen en el citoplasma y en el que participan la mayoría de los orgánulos celulares. Entre estos destacan las mitocondrias, como principales orgánulos celulares encargados de la producción de energía en forma de moléculas de ATP. La bioquímica es la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos y, por lo tanto, estos procesos.



Resumen esquemático de las principales rutas metabólicas.



d) Eliminación de los productos de desecho.

Por último, la célula debe desprenderse no sólo de los nutrientes no utilizados, sino también de una serie de productos que se generan en el metabolismo y que resultan perjudiciales (urea, CO2…). Este proceso de eliminación de los productos de desecho se conoce con el nombre de excreción. La excreción celular se realiza de forma inversa a la incorporación de nutrientes al interior de la célula, es decir, mediante exocitosis (siempre que las partículas a excretar sean de gran tamaño y no puedan atravesar directamente la membrana celular). El siguiente esquema resume ambos procesos:

Intercambio de sustancias entre el exterior y el interior celular mediante endocitosis y exocitosis.

4.2. Función de relación

Cuando decimos que una persona “se relaciona” lo primero que solemos pensar es que está hablando o compartiendo sentimientos con otra persona. Sin embargo, el concepto de relación tiene un significado más amplio. Básicamente, la relación es la capacidad que tienen los seres vivos (y por lo tanto las células) para detectar cualquier cambio procedente del medio externo (estímulo) y reaccionar frente a él. Esta capacidad se conoce también con el nombre de sensibilidad.

En general, los estímulos pueden ser agradables (positivos) o desagradables (negativos), lo que condiciona que las respuestas de las células sean diferentes según el tipo de estímulo. Normalmente, estas respuestas son cambios bioquímicos en el citoplasma o movimientos de desplazamiento que acercan o alejan la célula del estímulo. La siguiente ilustración esquematiza esta relación existente entre estímulo y respuesta celular:


Incorporación de los nutrientes al interior celular.

Eliminación de los productos de desecho (excreción).

Ext.

Int.


Movimiento de desplazamiento como respuesta celular frente a un estímulo.

Vamos a ver un ejemplo concreto de respuesta celular frente a un estímulo. En la sangre hay un tipo de células llamadas glóbulos blancos, cuya función es defender al organismo destruyendo cualquier partícula extraña que se introduzca en él (virus, bacterias…). Gracias a su sensibilidad (a su capacidad para relacionarse con el medio), los glóbulos blancos detectan dicha partícula extraña (estímulo), e inmediatamente se acercan a ella y la engloban en el interior de una vesícula con la intención de destruirla (respuesta).

Ejemplo de respuesta celular (fagocitosis).

4.3. Función de reproducción

La reproducción celular es otra de las tres grandes funciones que llevan a cabo las células. Este proceso les permite multiplicar su número y autoperpetuarse en el tiempo, evitando la extinción de las especies de seres vivos.

En el organismo humano, la reproducción celular se lleva a cabo mediante dos tipos de divisiones celulares: mitosis y meiosis.


Vesícula

Glóbulo blanco

Estímulo negativo (-) Estímulo positivo (+)

Partícula extraña


La mitosis es el proceso mediante el cual, a partir de una sola célula (célula madre con 46 cromosomas), se originan dos células nuevas (células hijas) exactamente iguales que ella (con 46 cromosoma cada una). Para ello, y previamente, la célula madre debe aumentar de tamaño y hacer una copia de cada cromosoma (duplica su ADN).

La mitosis es el proceso de división de las células del cuerpo, con la excepción de las células sexuales o gametos. En este caso, dichas células se reproducen mediante otro tipo de división celular que sólo se da en ellas: la meiosis. En dicho proceso el resultado es de cuatro células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre (cuatro células con 23 cromosomas cada una).

Comparación de ambos tipos de división celular



Además de para el mantenimiento y la perpetuación de las especies de seres vivos, como ya hemos comentado más arriba, la reproducción celular es una actividad totalmente imprescindible para la vida, pues cumple las siguientes funciones:

- Aumenta el número células de un ser vivo, lo que le permite crecer y transformarse en adulto.

- Las células nuevas sustituyen a las que van muriendo (como ocurre en la epidermis de la piel), y esto permite mantener en equilibrio el número de células de un organismo adulto.

- Mediante la división celular es posible regenerar las partes del cuerpo destruidas o perdidas (cicatrización de heridas).

5. CONCLUSIONES

En resumen, hemos visto que todos los seres vivos están formados por células, siendo éstas los elementos más simples que poseen vida propia; esto significa que tienen capacidad para nutrirse, relacionarse con el medio y reproducirse.

La célula está compuesta de agua y cuatro tipos distintos de biomoléculas, que se organizan para formar diferentes estructuras celulares, los orgánulos. El principal orgánulo es el núcleo, donde se encuentra el material genético (ADN) que actúa controlando toda la actividad de la célula.

Todo el cuerpo humano está formado por células, desde las uñas de los pies hasta los pelos de la cabeza, y el núcleo de todas ellas es exactamente igual (con el mismo número de cromosomas e idéntica información genética).


Microfotografías de las cuatro fases de la mitosis.


ACTIVIDADES

1. Investiga en casa y averigua cuáles son los cinco grandes Reinos en los que se clasifican todos los seres vivos que conocemos en la actualidad.

2. Define el concepto de célula sobre la base de la teoría celular.

3. Averigua a qué equivale la micra como unidad de longitud. ¿Qué otro nombre recibe dicha unidad?

4. ¿Qué relación existe entre la forma y la función de las células?

5. Explica el concepto de metabolismo.

6. Dibuja una célula indicando sus partes y la función correspondiente a cada una de ellas.

7. Qué se entiende por respiración celular.

8. Relaciona los elementos de las dos siguientes columnas:

a/ Fina estructura de lípidos y proteínas.b/ Formado por un líquido viscoso.c/ Sus cavidades se comunican con el núcleo.d/ Se pueden encontrar o no libres en el citoplasma.e/ Fabrica y contiene vesículas de transporte.f/ Contienen en su interior proteínas digestivas.g/ Orgánulos formados por una doble membrana. h/ Son dos cilindros huecos situados cerca del núcleo.i/ Conjunto de microfilamentos repartidos por el citoplasma.

1/ Citoesqueleto. 2/ Mitocondrias. 3/ Aparato de Golgi. 4/ Retículo endoplasmático. 5/ Membrana plasmática. 6/ Citoplasma. 7/ Ribosomas. 8/ Lisosomas. 9/ Centriolos.

9. Define los siguientes conceptos: ADN, genes, cromosomas, material genético, célula diploide y célula n.



10. Si quisiéramos construir una célula en el laboratorio, ¿qué ingredientes deberíamos utilizar?

11. ¿Cuál es la finalidad de la nutrición celular? ¿Cómo utiliza la célula los nutrientes que incorpora?

12. Define los siguientes términos: vacuolas digestivas, nutrición, bioquímica, endocitosis, excreción, sensibilidad.

13. Comenta la relación existente entre estímulo y respuesta celular.

14. Indica las semejanzas y las diferencias existentes entre los procesos de mitosis y meiosis. ¿Por qué razón crees que los gametos sólo tienen 23 cromosomas?


T.1 La célula

Documents

Transcript of T.1 La célula