TEORÍA CELULAR

TEORÍA CELULAR

 La teoría celular constituye uno de los principios básicos de la biología, cuyo crédito le pertenece a los grandes científicos alemanes Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque por supuesto, no hubiese sido posible sin las previas investigaciones del gran Robert Hooke.

En el siglo XVII,  más precisamente en el año 1665, el científico inglés Robert Hooke fue quien descubrió y describió la existencia de lo que damos en llamar células. El señor Hooke dio cuenta de esta estructura básica de la vida mientras examinaba pequeñas y delgadas rodajas de corcho y material vegetal en su microscopio, ya que él fue uno de los primeros en diseñar uno de estos artefactos. Sin darse cuenta, Hooke descubrió la unidad estructural básica y esencial de todos los organismos, la base de toda materia viva.

Se necesitaron cientos de años e investigaciones de numerosos hombres de ciencia hasta poder alcanzar una conclusión concisa, pero luego de dos siglos enteros, gracias al desarrollo tecnológico y a los diversos avances en los estudios de la materia, los primeros postulados de la teoría celular fueron surgiendo. Tras una cuantiosa investigación desarrollada por los científicos alemanes Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann se logró crear una lista de principios o postulados que describen el mundo celular.

En el año 1838 Schleiden indicó que todo el material vegetal se compone por células. Poco tiempo después y más precisamente al año siguiente, su colega y compatriota, el fisiólogo Theodor Schwann llegó a la misma conclusión sobre los animales. Los resultados de estas conclusiones son lo que se conoce como la teoría celular. A continuación, veamos los 4 postulados esenciales.

Los 4 postulados de la teoría celular

1.    Absolutamente todos los seres vivos están compuestos por células o por segregaciones de las mismas. Los organismos pueden ser de una sola célula (unicelulares) o de varias (pluricelulares). La célula es la unidad estructural de la materia viva y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

2.    Todos los seres vivos se originan a través de las células. Las células no surgen de manera espontánea, sino que proceden de otras anteriores.

3.    Absolutamente todas las funciones vitales giran en torno a las células o su contacto inmediato. La célula es la unidad fisiológica de la vida. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio.

4.    Las células contienen el material hereditario y también son una unidad genética. Esto permite la transmisión hereditaria de generación a generación.

Interpretación moderna sobre los postulados de la teoría celular.

Con el paso del tiempo, la teoría celular no fue dejada de lado ni mucho menos. Diversos científicos han continuado con el desarrollo de la misma, las investigaciones y el estudio de sus postulados, realizando nuevas interpretaciones, añadiendo algunos conceptos y corroborando algunos datos.

Algunos nombres como los de Rudolf Virchow y Louis Pasteur figuran entre las investigaciones, además, el desarrollo de las ciencias modernas junto con los avances que el microscopio electrónico le ha proporcionado a la comunidad científica, han permitido una interpretación moderna, la llamada: teoría celular moderna. En ella se postulan algunos componentes básicos de la antigua junto con estos detalles:

Los organismos pueden ser unicelulares, compuestos por una célula, o multicelular, compuestas de muchas células.

Cuando las células se dividen, la información hereditaria que contienen (ADN) se transmite de célula a célula.

El flujo de energía se produce dentro de las células.

Todas las células tienen básicamente la misma composición.

La actividad del organismo está determinada por la actividad de las células independientes.

La teoría tiene dos componentes: todos los seres vivos están formados por células y todas las células derivan de otras células. Esto da la base para una definición para todos los seres vivos. Todos los seres vivos están formados por células y todos son capaces de reproducirse.

Célula, es una palabra muy sencilla pero con un gran significado en la historia de la biología. En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un microscopio primitivo, observó en un pedazo de corcho muy delgado pequeñas celdas a las cuales llamó células, hasta este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos". Desde aquí el microscopio comenzó a ser una herramienta esencial en el ámbito científico de la época y en el desarrollo de la biología en general.Luego, muchos otros científicos en otros países durante diecisiete décadas y utilizando el microscopio, lograron perfeccionar el diseño de este instrumento lo que permitió una mejor visualización de las células.

reseña histórica de la teoría celular:

ROBERT HOOKE(1665)

Con sus observaciones postuló el nombre célula para referirse a los compartimentos que encontró en un pedazo de corcho, al observar al microscopio

ANTON VAN LEEUWENHOEK (1673)

Realizó observaciones de microorganismos de charcas, eritrocitos humanos, espermatozoides.

THEODOR SCHWANN (1839)

Postuló el primer concepto sobre la teoría celular . Las células son las parte elementales tanto de plantas como de animales.

RUDOLF VIRCHOW (1850)

Escribió: "Cada animal es la suma de sus unidades vitales, cada una de las cuales contiene todas las características de la vida. Todas las células provienen de otras células".

Los postulados que definen como tal la teoría celular son:

Todos y cada uno de los organismos vivos están constituidos por una (unicelulares) o más células (multicelulares).

Los antecesores de las células, son células preexistentes.

PROPIEDADES DE UN SISTEMA VIVO

1.Nivel de organización: La naturaleza en su afán de reducir los errores que se puedan generar en un sistema vivo, le confiere a las células la propiedad de organizarse a distintos niveles entre los cuales podemos contemplar: la organización de átomos(La célula no es una colección de elementos químicos de la tierra dispuestos aleatoriamente, en realidad es un sistema químico selectivo conformado esencialmente por C, H, O, N, S, P, que son los principales elementos de la vida. Lo anterior revela que el evento celular y su organización no es producto del azar. Por otra parte, la célula se considera en realidad un sistema termodinámico abierto, que toma energía de su entorno para mantener la estructura) en moléculas de tamaño pequeño, éstas a su vez en polímeros gigantes y luego en complejos poliméricos que subsecuentemente conformarán los organelos subcelulares y finalmente la célula como unidad básica estructural y funcional.

2.Nutrición: Las células toman sustancias del medio que utilizan en la obtención y transformación de la energía necesaria para su metabolismo.

3.Crecimiento: También son capaces de utilizar las sustancias que asimilan del medio para sintetizar biomoléculas que contribuyen al aumento de su tamaño y autorreplicación . El crecimiento es por tanto, un aumento en la masa celular como resultado en el incremento del tamaño y/o número de las células individuales. Este crecimiento puede ser uniforme en las diversas partes del cuerpo de un organismo, o diferencial en unas partes, de modo que las proporciones corporales cambian de acuerdo con el crecimiento.

4.Diferenciación: Esta propiedad hace parte del ciclo celular, originando o modificando ciertas estructuras y/o sustancias que conducen a cambios en su morfología y función.

5.Señalización Química: Es una característica que se presenta con mayor frecuencia en los organismos pluricelulares cuyas células requieren de señales químicas que facilitan la comunicación intercelular, la cual permitirá que posteriormente se puedan diferenciar y cumplir con una función determinada.

6.Respuesta a estímulos (Irritabilidad) ocasionados por cambios físicos o químicos en el ambiente interno o externo. La mayoría de las células poseen mecanismos conformados de receptores los cuales le permiten desarrollar cierta sensibilidad a sustancias químicas (como se explicó anteriormente) tales como hormonas, factores de crecimiento, materiales extracelulares, así como también responder de manera específica a compuestos presentes en las superficies de otras células. Las respuestas más comunes a los diferentes estímulos pueden conducir a la alteración de las actividades metabólicas, preparación para la división celular, desplazamiento de un lugar a otro y aún al suicidio (apoptosis).

7.Evolución: Las células son susceptibles de cambios para adquirir nuevas propiedades biológicas que les permitan adaptarse a medios particulares o a su misma supervivencia. Por consiguiente se pueden elaborar árboles filogenéticos que muestran las relaciones existentes entre ellas.

8.Capacidad de autoregulación: Siendo la célula un sistema tan complejo, necesita de ciertos mecanismos de control para corregir errores que se pueden presentar. La autorregulación se hace evidente cuando falla alguno de los puntos de control como en el caso del cáncer. El problema de dichas fallas se debe a que cada uno de los pasos necesarios en determinado proceso celular es esencial (algo así como las argollas en una cadena) ya que es necesario que suceda un paso para que se dé el siguiente, por tanto un error en alguna de las argollas de la cadena debe ser corregido a tiempo para que la célula continúe con su ciclo normal.

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS CÉLULAS

Con el desarrollo de la microscopía, en 1937 Chatton propuso dos términos para designar las clases de células presentes en la naturaleza: células procarióticas y células eucarióticas. Estos términos tienen significado etimológico (pro = antes, karyon = núcleo, eu = verdadero), debido a la estructura que presentaban las células al observarse con detenimiento al microscopio.

Estructura celular procariota

Los dos tipos de células muestran algunas características similares, tales como:

Poseen un lenguaje genético idéntico.

Ambas tienen rutas metabólicas comunes.

Presentan estructuras similares en algunos de sus componentes. Ej: la membrana celular, la cual funciona como una barrera de permeabilidad selectiva.

Ambos tipos de células pueden estar rodeados por pared celular que proporciona rigidez a las células sin embargo, su composición es diferente.

Los dos tipos celulares tienen una región nuclear donde está el material genético rodeado por el citoplasma. En las procarióticas se caracteriza como un nucleoide sin envoltura, mientras que en las eucarióticas dicha región siempre se encuentra separada de citoplasma por la envoltura nuclear.

Pero también presentan muchas características que las diferencian y por las cuales se genera la división, entre ellas:

CARACTERÍSTICA

PROCARIOTICAS

EUCARIÓTICAS

TAMAÑO CELULAR

1 a 10 mm de diámetro

10 a 100 mm de diámetro

MATERIAL GENÉTICO

Adherido a la membrana plasmática y concentrado en una región denominada Nucleoide

Presente en un núcleo rodeado por una envoltura

CROMOSOMAS

Único, generalmente circular y sin proteínas

Muchos, lineales y con proteínas (histonas y no histonas)

ADN

0.25mm -3mm de longitudpares de bases

En células tan "simples" como la levadura 4,6 mm. de longitud

CITOPLASMA

En gran medida indiferenciado.

Contiene una gran cantidad de estructuras, llamadas organelos subcelulares algunos de ellos con unidad de membrana.

ORGANELOS SUBCELULARES

RibosomasCarente de sistema de citomembranas.

Ribosomas, Sistema de citomembranas (mitocondrias, cloroplastos, retículo endoplasmático, aparato de golgi, vacuolas, lisosomas, citoesqueleto)

PARED CELULAR

Constituído por peptidoglicanos. Excepto en arquea y micoplasmas.

Compuesta principalmete por celulosa, en algunos casos presenta lignina, pectina. Excepto células animales.

MOVILIDAD

Flagelos constituidos por flagelina

Cilios y flagelos constituidos por tubulina con organización 9+2.

EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS

Por su estructura se distinguen dos tipos de células: procarióticas y eucarióticas:

-PROCARIÓTICAS. Muy simples y primitivas. Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un núcleo propiamente dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y separado del resto del citoplasma. Además, su ADN no está asociado a ciertas proteínas como las histonas y está formando un único cromosoma. Son procariotas, entre otras: las bacterias y las cianofíceas.

-EUCARIÓTICAS: Células características del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, animales y vegetales. Su estructura es más evolucionada y compleja que la de los procariotas. Tienen orgánulos celulares y un núcleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura nuclear. Su ADN está asociado a proteínas (histonas y otras) y estructurado en numerosos cromosomas.

ESTRUCTURA GENERAL DE LA CÉLULA EUCARIÓTICA

En toda célula eucariótica vamos a poder distinguir la siguiente estructura:

- Membrana plasmática

- Citoplasma

- Núcleo

El aspecto de la célula es diferente según se observe al microscopio óptico (MO) o al electrónico (MET). Al MO observaremos la estructura celular y al MET la ultraestructura.

DIFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS VEGETALES Y ANIMALES

Por lo general las células vegetales son de mayor tamaño que las animales, tienen plastos y están envueltas en una gruesa pared celular, también llamada pared celulósica o membrana de secreción. Sus vacuolas son de gran tamaño y no tienen centriolos.

ORGÁNULOS DE LA CÉLULA

CÉLULA ANIMAL

1 Membrana plasmática

2 Retículo endoplasmático granular

3 Retículo endoplasmático liso

4 Aparato de Golgi

5 Mitocondria

6 Núcleo

7 Ribosomas

8 Centrosoma (Centriolos)

9 Lisosomas

10 Microtúbulos (citoesqueleto)

CÉLULA VEGETAL

1 Membrana plasmática

2 Retículo endoplasmático granular

3 Retículo endoplasmático liso

4 Aparato de Golgi

5 Mitocondria

6 Núcleo

7 Ribosomas

8 Cloroplasto

9 Pared celulósica

10 Vacuola

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES

MEMBRANA

Membrana plasmática: Delgada lámina que recubre la célula. Está formada por lípidos, proteínas y oligosacáridos. Regula los intercambios entre la célula y el exterior.

Pared celular: Gruesa capa que recubre las células vegetales. Está formada por celulosa y otras sustancias. Su función es la de proteger la célula vegetal de las alteraciones de la presión osmótica.

CITOPLASMA

Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgánulos. Se trata de un medio de reacción en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la síntesis de proteínas y la glicolisis. Contiene los microtúbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular.

Retículo endoplasmático: Red de membranas intracitoplasmática que separan compartimen-tos en el citoplasma. Ahí dos clases: granular y liso. Sus funciones son: síntesis de oligosacáridos y maduración y transporte de glicoproteínas y proteínas de membrana.

Ribosomas: Pequeños gránulos presentes en el citoplasma, también adheridos al retículo endoplasmático granular. Intervienen en los procesos de síntesis de proteínas en el hialoplasma.

Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retículo pero sin ribosomas. Sirve para sintetizar, transportar y empaquetar determinadas sustancias elaboradas por la célula y destinadas a ser almacenadas o a la exportación.

Lisosomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas. Intervienen en los procesos de degradación de sustancias.

Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesículas. Almacenamiento de sustancias.

Mitocondrias: En ellas se extrae la energía química contenida en las sustancias orgánicas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria).

Centrosoma: Interviene en los procesos de división celular y en el movimiento celular por cilios y flagelos.

Plastos: Orgánulos característicos de las células vegetales. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis.

NÚCLEO

Contiene la información celular.

Nucleoplasma: En él se realizan las funciones de replicación y transcripción de la información celular. Esto es, la síntesis de ADN y ARN.

Nucléolo: Síntesis del ARN de los ribosomas.

Envoltura nuclear: Por sus poros se realizan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el hialoplasma.

La teoría celular dice que: "todos los organismos vivos están compuestos de una o más células" y que éstas son las unidades más pequeñas que pueden llamarse vivas.

En 1590 los hermanos Hans y Zacarías Hanssen (holandeses), conectaron dos lentes mediante un tubo, creando el primer microscopio.

En 1665 el inglés Robert Hooke observó con un primitivo microscopio, láminas muy finas de corcho.

Presentó las láminas dibujadas a la Real Sociedad de Londres, describió lo observado con las siguientes palabras: “el corcho está formado por celdas no muy profundas, que consisten en pequeñas cajas” Utilizó el término celda porque los compartimentos que vio en el corcho le recordaron pequeños cuartos, estos compartimentos en el corcho estaban vacíos.

En 1675, Antonie van Leeuwenhoek (holandés) descubrió "animales microscópicos" en el agua estancada.

Postulados de la teoría celular

Los postulados de la teoría celular de nuestra época incluyen las ideas expuestas por los mencionados investigadores:

1. Todos los seres vivos están compuestos de células y productos celulares.

2. Sólo se forman células nuevas a partir de células preexistentes.

3. Todas las células actuales son descendientes de células ancestrales.

Concepto actual de célula

La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las actividades necesarias para el mantenimiento de la vida. Tiene todos los componentes físicos y químicos necesarios para su propio mantenimiento, crecimiento y reproducción.