Anatomía y Fisiología I

Las células son la base de la vida-la unidad estructural básica de los seres vivos. Las moléculas, como el agua y los aminoácidos, no están vivas, ¡pero las células sí! Toda la vida se compone de células de un tipo u otro.

Una de las características de los sistemas vivos es la capacidad de mantener la homeostasis, o un estado interno relativamente constante. La célula es el primer nivel de complejidad capaz de mantener la homeostasis, y es la estructura única de la célula la que permite esta función crítica.

En esta sección del curso, aprenderá sobre la célula y todas las partes que la hacen funcional. También se centrará en la membrana celular, que es la estructura que rodea a la célula y separa su entorno interno del externo. Es un componente fundamental porque controla lo que puede entrar y salir de la célula. Esta sección también describirá cómo se reproducen las células para mantener la homeostasis.

La teoría celular actual afirma que:

1. Todos los seres vivos conocidos están compuestos por una o más células.
2. Todas las células nuevas se crean a partir de células preexistentes que se dividen en dos.
3. La célula es la unidad más básica de estructura y función en todos los organismos vivos.

Los teóricos modernos de la célula afirman que todas las funciones esenciales para la vida ocurren dentro de la célula; y que, durante la división celular, la célula contiene y transmite a la siguiente generación la información necesaria para conducir y regular el funcionamiento celular.

Empecemos nuestro estudio de la célula investigando la anatomía básica de una célula animal. Cada célula consta de tres componentes que se muestran en la imagen anterior.

1. Una membrana celular que rodea y protege a la célula
2. El citoplasma que es el interior acuoso de la célula que contiene iones, proteínas y orgánulos
3. Los orgánulos que realizan todas las actividades necesarias para que la célula viva, crezca y se reproduzca

Dentro del cuerpo, las células representan un nivel de organización entre los orgánulos y los tejidos. Los orgánulos, a su vez, están formados por macromoléculas especializadas y los tejidos son conjuntos de células especializadas. Los tejidos cerebrales, renales, hepáticos, musculares y pulmonares se diferencian entre sí por la estructura y la función de las células que los componen. Así, las células que componen cada tipo de tejido varían en forma, tamaño y estructura interior para permitir su función fisiológica específica dentro del tejido.Un concepto importante a tener en cuenta al estudiar anatomía y fisiología es que la estructura determina la función. Cuando observas la forma de una célula, te da una pista sobre su función.

Observa las células de abajo y piensa en cómo la forma es necesaria para su función. Mira si puedes relacionar la célula con su función.

Organelos

Cada proceso celular se lleva a cabo en un lugar específico de la célula, a menudo situado en un orgánulo o alrededor de él. Piensa en un orgánulo como un nivel de organización entre las macromoléculas y la célula. Los orgánulos realizan tareas especializadas dentro de la célula, localizando funciones como la replicación, la producción de energía, la síntesis de proteínas y el procesamiento de alimentos y residuos. Las distintas células difieren en la disposición y el número de orgánulos, así como estructuralmente, dando lugar a los cientos de tipos de células que se encuentran en el cuerpo.

El objetivo de esta sección es comprender los orgánulos de la célula, cómo interactúan entre sí y cómo funcionan durante el transporte, el crecimiento y la división en la célula. Aprenderá sobre el entorno químico controlado que mantiene una célula y las restricciones que esto impone a los tipos de reacciones químicas que puede realizar. Estos antecedentes son vitales para comprender procesos clave como la forma en que una célula libera energía a partir de la glucosa, fabrica y pliega proteínas, y pasa por el crecimiento y la división celular.

Piense en una ciudad y en los distintos puestos de trabajo dentro de ella. Una célula es similar y cada orgánulo tiene un propósito específico. Hay orgánulos cuya función es dar forma y estructura a la célula, al igual que las calles y los puentes de la ciudad. Estos orgánulos ricos en proteínas incluyen filamentos intermedios, microtúbulos y microfilamentos. Algunos de ellos mueven otros orgánulos alrededor de la célula o cambian su forma. Cuando una célula muscular se contrae o acorta, lo hace gracias a los microfilamentos formados por las proteínas actina y miosina. Un orgánulo especial compuesto por microtúbulos se encuentra en una zona cercana al núcleo, el centrosoma. El centrosoma contiene un par de haces de microtúbulos conocidos como centríolos. Los centriolos son importantes porque mueven los cromosomas hacia los extremos opuestos de la célula durante la replicación celular denominada mitosis. Las neuronas no tienen centriolos y no pueden replicarse.

Otros orgánulos ayudan a sintetizar las proteínas que necesita la célula. Estas fábricas de proteínas se llaman ribosomas. Pueden estar dispersos dentro de la célula o unidos a un sistema de canales de membrana llamado retículo endoplásmico o RE. Cuando el RE tiene ribosomas adheridos, se denomina RE rugoso (los ribosomas le dan un aspecto rugoso o granulado). Cuando el RE carece de ribosomas se denomina RE liso y funciona para la síntesis de lípidos y el almacenamiento de toxinas. Cuando se fabrica una proteína, debe plegarse en una forma específica para que funcione. A menudo hay que añadir cadenas laterales de hidratos de carbono. La proteína se procesa en el RE rugoso. Una vez formada, entra en el aparato de Golgi, que es la planta distribuidora de la célula. Completa el procesamiento de la proteína y la empaqueta en una vesícula para transportarla a su destino. Algunas proteínas son necesarias en la membrana celular y las vesículas se encargan de que lleguen a la membrana. El aparato de Golgi también fabrica un tipo especial de vesícula denominada lisosoma. El lisosoma es el basurero de la célula. Recoge los desechos y residuos celulares y los destruye. Para ello, el lisosoma contiene enzimas hidrolíticas muy potentes. Es muy importante que las enzimas permanezcan en el lisosoma o destruirían la célula.

La planta de energía de la célula es la mitocondria. Este orgánulo genera el ATP o energía para la célula. Las mitocondrias tienen incluso su propio ADN, denominado ADN mitocondrial (ADNm), y pueden replicarse.

Por último, está el controlador de la célula. Este es el núcleo. No todas las células tienen un núcleo y se denominan anucleadas. Si observas la imagen de los glóbulos rojos verás un punto blanco en el centro de la célula, ahí es donde estaba el núcleo. El núcleo es expulsado cuando maduran. Algunas células tienen más de un núcleo y se denominan multinucleadas. Las células del músculo esquelético son células muy grandes y multinucleadas. El núcleo contiene el ADN de la célula y el nucléolo. El nucléolo es un orgánulo que fabrica los ribosomas. El ADN es su código genético. Contiene los genes que contienen las instrucciones para fabricar todas las proteínas del cuerpo. El núcleo está rodeado por su propia membrana con pequeños agujeros denominados poros nucleares. La membrana se denomina membrana nuclear o envoltura nuclear.

El siguiente diagrama interactivo muestra un dibujo de una célula eucariota. Los componentes celulares de la lista enlazan con imágenes que destacan estas mismas estructuras en una célula viva.