LA CÉLULA Y TODAS SUS PARTES | BIOLOGÍA

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PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE LA CÉLULA Y SUS PARTES

Teoría Celular

¿Qué es la teoría celular?

La teoría celular es uno de los más importantes y centrales postulados del campo de la biología moderna. Plantea que absolutamente todos los seres vivos están compuestos por células. Esto incluye a todos los organismos de nuestro planeta.

Esta teoría, además, describe el rol de las células en la historia evolutiva de la vida en el planeta. A partir de ello explica las principales características de los seres vivientes.

La teoría celular revolucionó para siempre la manera en que el ser humano comprende la vida y la organiza. En consecuencia, abrió numerosos campos del saber especializado y resolviendo muchos de los interrogantes sobre su cuerpo y el de los animales, que lo acompañaban desde épocas antiguas.

A partir de su demostración, esta teoría arrojó luces sobre el origen de la vida y sobre la reproducción. Además, permitió comprender las dinámicas y los procesos propios de la que hoy se considera la unidad fisiológica más básica de la biología: la célula.

¿En qué consiste la teoría celular?

La teoría celular, como dijimos antes, centró los esfuerzos de la biología en la célula como estructura mínima de la vida. Entiende que toda forma de vida está basada en la célula, es decir que todos los tejidos de las plantas, animales y hongos pueden ser descompuestos en células individuales, aunque únicas y diferenciadas.

Sin embargo, las células de los animales, las células de las plantas o las células de los organismos unicelulares son muy diferentes entre sí. Además, esta perspectiva nos permitió entender la gigantesca diversidad celular que existe, no sólo entre las formas de vida primitiva y unicelular, sino incluso dentro de nuestro propio cuerpo.

Por otro lado, todos los estudios respecto a los procesos básicos de la vida, como nacer, crecer, reproducirse y morir, no sólo pueden rastrearse hasta el nivel celular del organismo, sino que además se dan, a su vez, en cada una de las células del cuerpo.

Historia de la teoría celular

Marcelo Malpighi fue el primero en observar células vivas. Imagen: Wellcome Collection

La teoría celular tiene sus antecedentes en una larga historia de estudios sobre la vida que comenzaron en las civilizaciones antiguas. Sin embargo, recién con la invención del microscopio se pudieron observar las células vegetales en el siglo XVII, como hizo el biólogo italiano Marcello Malpighi (1628-1694).

Fue entonces que comenzó el debate respecto a qué eran exactamente esas estructuras. Más tarde, el inglés Robert Hooke (1635-1703) las bautizó como cellulae, del latín “celda”, a partir de sus observaciones de cortes de corcho.

Posteriormente, el neerlandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), considerado padre de la microbiología, comenzó a emplear diversos microscopios de su propia autoría para observar la calidad de las telas que comerciaba. Pero luego se abocó a la observación de otras sustancias.

Así, van Leeuwenhoek fue el primero en observar bacterias, protozoarios y los propios espermatozoides. De esta manera dio también los primeros golpes a la teoría imperante respecto a la generación espontánea de la vida.

Otros científicos posteriores realizaron aportes significativos al surgimiento de la Teoría celular. Por ejemplo, el francés Xavier Bichat (1771-1802) fue el primero en definir un tejido como un conjunto de células con forma y función semejantes.

Por otro lado, los alemanes Theodor Schwann (1810-1882) y Matthias Jackob Schleiden (1804-1881), formularon el primer principio de la teoría celular: todos los seres vivos estamos formados por células y secreciones de éstas. Luego, el alemán Rudolf Virchow (1821-1902), fue el primero en demostrar la bipartición celular, o sea, que las células provienen de otras células.

A pesar de estos descubrimientos, la teoría celular fue debatida a lo largo de todo el siglo XIX. Finalmente, al francés Louis Pasteur (1822-1895) comprobó plenamente esta teoría con sus experimentos para demostrar que la vida no se genera espontáneamente.

Principios de la teoría celular

Los principios que rigen la teoría celular son, a groso modo, los mismos de la biología moderna. Esto implica la distinción entre lo viva y lo inerte: la materia viva es capaz de metabolizar (nutrirse) y autoperpetuarse (reproducirse), para lo cual debe contar con las estructuras necesarias, presentes en el interior de la célula.

Otro principio importante es el de la herencia: la transmisión de la información biológica a los descendientes permite la persistencia de una especie. Este proceso también depende de importantes estructuras celulares, como es el núcleo celular, donde está contenido el ADN de la especie entera.

Por último, las células se juntan en los organismos multicelulares para formar tejidos, que son estructuras mayores y homogéneas de células del mismo tipo. Al hacerlo obedecen a criterios de diversificación importantes, como son los que separan células nerviosas, musculares, hepáticas, etc.

Postulados de la teoría celular

La teoría celular puede reducirse a tres postulados fundamentales:

Todos los seres vivientes están compuestos por células. Por lo tanto éstas son la unidad mínima funcional de la vida, en sus distintos niveles de complejidad estructural. Una célula basta para constituir un organismo (unicelular), pero muchas células pueden organizarse en colonias o en un mismo organismo (multicelular) único, diversificando sus funciones y alcanzando un margen de interdependencia muy elevado.

Las funciones vitales de los organismos tienen lugar dentro de las células. Mediante procesos bioquímicos, y son controlados por sustancias que las células secretan. Cada célula opera como un sistema abierto único, que intercambia materia y energía con su entorno de manera controlada. Además, en cada célula de un organismo se dan las mismas funciones vitales que en el organismo entero: nacimiento, crecimiento, reproducción, muerte.

Todas las células que existen proceden de otras células anteriores. Por división celular o por formación a partir de células madre. Las células más antiguas y primitivas del mundo son las procariotas (sin núcleo celular).

Descubrimiento de las células

La historia del descubrimiento de las partes más pequeñas de las que están formados los seres vivos es la historia del descubrimiento de la célula. Ésta comienza cuando a principios del siglo XVII se fabrican las primeras lentes y el aparataje para usarlas, apareciendo los primeros microscopios.

1590-1600. A. H. Lippershey, Z. Janssen y H. Janssen (padre e hijo). Se les atribuye la invención del microscopio compuesto.

1610. G. Galilei describe la cutícula de los insectos.

1625. F. Stelluti describe la superficie de las abejas.

1644. J. B. Odierna observa y describe las primeras disecciones de animales.

1664. Robert Hooke (físico, meteorólogo, biólogo, ingeniero, arquitecto) publicó un libro titulado Micrographia, donde describe la primera evidencia de la existencia de las células.

1670-1680. N. Grew y M. Malpighi extendieron las investigaciones de Hooke a otras plantas.  N. Grew describió lo mismo que R. Hooke y los llamó burbujas de fermentación (igual que en el pan). Introdujo el término de parénquima vegetal y realizó muchos dibujos de tejidos vegetales. M. Malpighi puso nombre a muchas estructuras vegetales como las tráqueas (por su similitud con las tráqueas de los insectos).

1670. A. van Leeuwenhoek construyó en esta época microscopios simples, con una sola lente, pero con una perfección que le permitió alcanzar los 270 aumentos, más de lo que los microscopios compuestos ofrecían por aquella época. Puede ser considerado como el padre de la microbiología puesto que fue el primero en publicar observaciones de bacterias y protistas (eucariotas unicelulares).

1757. A. Von Haller propone que los tejidos animales estaban formados por fibras.

1759. La primera aproximación para colocar en el mismo plano a los animales y a las plantas la hizo C. F. Wolf, que dijo que existía una unidad fundamental de forma globular en todos los seres vivos.

1792. L. Galvani establece la naturaleza eléctrica de la contracción muscular.

1820-1830. La gestación de la teoría celular comenzó en Francia con H. Milne-Edwards y F. V. Raspail

1831. R. Brown describe el núcleo.

1832. B. Dumortier describe la división binaria en células de las plantas.

1835. R. Wagner describe el nucléolo.

1837. J. Purkinje, en Chequia, uno de los mejores histólogos de su época, propuso las ideas básicas de la teoría celular y ya dijo no sólo que los tejidos animales estaban formados por células, sino también que los tejidos animales eran básicamente similares a los tejidos vegetales.

1838. M. J. Schleiden, botánico alemán, formaliza el primer axioma de la teoría celular para las plantas (no estudió tejidos animales).

1839-1843. F. J. F. Meyen, F. Dujardin y M. Barry conectaron y unificaron diferentes ramas de la biología al mostrar que los protozoos eran células individuales nucleadas similares a aquellas que formaban parte de los animales y de las plantas, y además propusieron que los linajes celulares continuos son la base de la vida.

1839-1846. J. E. Purkinje y H. van Mohl, de manera independiente, estudiando a las células de las plantas, llaman protoplasma al contenido interior de las células, excluyendo al núcleo. Previamente llamado sarcode por F. Dujardin (1835) en las células animales. H. van Mohl propuso que del protoplasma, además, se generaba el núcleo.

1856. R. Virchow propuso a la célula como la forma más simple de manifestación viva y que a pesar de ello representa completamente la idea de vida, es la unidad orgánica, la unidad viviente indivisible. “The cell, as the simplest form of life-manifestation that nevertheless fully represents the idea of life, is the organic unity, the indivisible living One”.

1858. El uso de colorantes para estudiar los tejidos supuso un avance sin precedentes en la identificación de las diferentes estructuras en las células y en los tejidos.

1879. W. Flemming describe la separación de cromosomas e introduce el término de mitosis.

1899. C. E. Overton propone una naturaleza lipídica para la interfaz entre el protoplasma y el medio externo, y sugirió la existencia de una fina capa de lípidos rodeando al protoplasma, basándose en experimentos de ósmosis y de trasiego de lípidos entre el protoplasma y el medio externo.

1932. Aparece el microscopio electrónico. Fue inventado en Alemania por M. Knoll y E. Ruska, y desarrollado en las décadas de los 30 y los 40 del siglo XX. El microscopio óptico usa el espectro de la luz visible, pero por sus propiedades de longitud de onda no puede discriminar dos puntos que estén a menos de 0,2 micras de distancia.

Formulación y postulados de la Teoría Celular

¿Qué es la teoría celular y cuáles son los postulados?

La teoría celular, aplicada a la biología, es la que se encarga de identificar y describir las propiedades de las células, sosteniendo que los organismos vivos pueden llegar a ser unicelulares o multicelulares, o lo que es lo mismo, pueden llegar a estar compuestos por una única célula o varias. A la célula se le considera la únidad básica de la vida, que mediante un proceso en el que se parten o dividen células, se da paso a la existencia de unas células nuevas.

La teoría celular

La teoría celular es uno de los principios básicos de la biología, y la formularon los científicos alemanes Rudolph Virchow, Matthias Schleiden y Theodor Schwann. Plantearon una serie de hipótesis muy importantes, entre ellas que el ADN de las personas pasa una célula a otra en el proceso de partición celular.

Además, demostraron todas las células se componen de las mismas sustancias químicas y que la energía de todo el cuerpo fluye gracias a las células que lo forman.

Postulados

Las células son las unidades más importantes de los organismos vivos, siendo de tamaño microscópico y capaces de reproducirse de forma independiente. Los postulados son los siguientes:

1. Todo en los seres vivos está compuesto por células, o bien por sus productos de secreción. Los organismos pueden tener una sola célula (unicelulares) o más (pluricelulares).
2. Todas las funciones vitales ocurren dentro de las células o en su entorno inmediato. La célula es la unidad fisiológica de la vida.
3. Todos los seres vivos tienen su origen en las células. Éstas no surgen de manera espontánea, sino que proceden de otras anteriores.
4. Cada célula contiene información genética completa, lo que permite la transmisión hereditaria generación a generación.

Estructura celular

La estructura común a todas las células comprende la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN.

En el exterior de la membrana plasmática de la célula procariota (ver t40) se encuentra la pared celular, que protege a la célula de los cambios externos. El interior celular es mucho más sencillo que en las eucariotas; en el citoplasma se encuentran los ribosomas, prácticamente con la misma función y estructura que las eucariotas pero con un coeficiente de sedimentación menor. También se encuentran los mesosomas, que son invaginaciones de la membrana. No hay, por tanto, citoesqueleto ni sistema endomembranoso. El material genético es una molécula de ADN circular que está condensada en una región denominada nucleoide. No está dentro de un núcleo con membrana y no se distinguen nucleolos.

Moléculas orgánicas presentes en las células y su función

Estructura y función de los organelos celulares

Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso externo.

El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (nombre que recibe una serie de estructuras denominadas orgánulos celulares).

El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo) y las eucariotas (con núcleo).

Las células eucariotas, además de la estructura básica de la célula (membrana, citoplasma y material genético) presentan una serie de estructuras fundamentales para sus funciones vitales (ver t27 y t28):

El sistema endomembranoso: es el conjunto de estructuras membranosas (orgánulos) intercomunicadas que pueden ocupar casi la totalidad del citoplasma.

Orgánulos transductores de energía: son las mitocondrias y los cloroplastos. Su función es la producción de energía a partir de la oxidación de la materia orgánica (mitocondrias) o de energía luminosa (cloroplastos).

Estructuras carentes de membranas: están también en el citoplasma y son los ribosomas, cuya función es sintetizar proteínas; y el citoesqueleto, que da dureza, elasticidad y forma a las células, además de permitir el movimiento de las moléculas y orgánulos en el citoplasma.

El núcleo: mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan de modo independiente en el espacio y en el tiempo.

Diferencias entre células procarióticas y eucarióticas

¿Cuál es la diferencia entre células procariotas y eucariotas ?