ESTRUCTURA CELULAR

ESTRUCTURA CELULAR
¿Qué es la célula?
La célula es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos.
Características generales de las células
La célula está envuelta en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma, en la que, a menudo, es posible diferenciar la presencia de orgánulos celulares –entre ellos el núcleo celular- y, son frecuentes, otros envoltorios exteriores. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia.
Composición química
 La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño, moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidos nucleicos, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.
Células procarióticas y eucarióticas
Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego 'núcleo verdadero', mientras que procariótico significa 'antes del núcleo'.
Elementos celulares
Las tres partes fundamentales de la célula eucariota son la membrana, el citoplasma y el núcleo celular.
Superficie celular
El contenido de todas las células vivas está rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo. La membrana plasmática es una película continua formada por moléculas de lípidos y proteínas, entre 8 y 10 nanómetros (nm) de espesor y actúa como barrera selectiva reguladora de la composición química de la célula. La mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la concurrencia de proteínas portadoras especiales o de canales proteicos. Casi todas las células bacterianas y vegetales están además encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida compuesta de polisacáridos (el mayoritario en las plantas superiores es la celulosa). Lapared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula y la protege de daños mecánicos, pero también limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales.
Citoplasma y citosol
El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos, como se describirá más adelante.
La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánulos se llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.
El núcleo
El órgano más conspicuo en casi todas las células animales y vegetales es el núcleo; está rodeado de forma característica por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado. El núcleo está rodeado por una membrana doble, y la interacción con el resto de la célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos orificios llamados poros nucleares. El nucleolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse en ribosomas.
El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros. Una vez en el citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria de una proteína específica.
Orgánulos del citoplasma
Mitocondrias y cloroplastos
Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada. Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía.
Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila.

En el citoplasma se encuentran muchos orgánulos rodeados por una membrana con diversas funciones.
La mayor parte de los componentes de la membrana celular forman una red tridimensional irregular de espacios a su vez rodeada por una membrana llamada retículo endoplasmático.
El aparato de Golgi está formado por pilas de sacos aplanados envueltos en membrana, recibe moléculas formadas en el retículo endoplasmático y las transforma de ahí distribuyéndolas a distintos lugares de la célula.
Membrana celular
Se puede referir a la membrana celular como el medio que separa la parte interna de la célula (citoplasma) de la parte externa (plasma, en el caso de la membranas plasmáticas) que son medios altamente acuosos y además es crucial para mantener la célula intacta. Es una finísima envoltura continua que rodea y confiere individualmente a la célula. Son todas aquellas estructuras que aíslan la célula de su entorno y separan el contenido celular del medio extracelular, regula la entrada y salida de las moléculas.
Constituyen el límite entre la célula y el medio que las rodea. Regulan el paso de sustancias, captan cambios externos a la célula y responden a ellos, sirven como superficie para diversas reacciones químicas y poseen estructuras especializadas que permiten la comunicación entre células.
Todas las membranas celulares están compuestas de lípidos y proteínas que se sintetizan en el retículo endoplasmático. Los componentes de la membrana se almacenan y modifican en el aparto de Golgi y son enviados al exterior para su destino apropiado dentro de la célula como pequeños sacos membranoso, llamados vesículas.
La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva lo que le permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula.
Composición química
La estructura de la membrana plasmática es sencilla y se basa en una lámina de moléculas lipídicas de un espesor de alrededor de 5 nanometros. Como anteriormente se dijo esta se encarga de que el contenido de la célula no se escape y se mezcle con el medio circundante, por medio de diferentes movimientos entre ellos difusión simple, difusión facilitada y osmosis entre otros además de la exocitosis para expulsar los desechos de la célula.
Las membranas plasmáticas están compuestas principalmente de unas moléculas denominadas lípidos, La parte lipídica está formada por una película bimolecular que le da estructura. Está compuesta por una lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimientos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. existen diferentes tipos sin embargo las más abundantes llamadas Fosfolípidos acomodadas de una manera que forman una cadena doble denominada Bicapa de fosfolípidos, esta es la responsable de las propiedades estructurales de la misma. Como en la distribución asimétrica de los lípidos en cada capa, también hay grandes diferencias en el patrón de distribución de los lípidos entre diferentes tipos de membranas de una célula o entre membranas equivalentes de diferentes tipos de células. Así, las bacterias llevan colesterol o fosfatidilcolina en sus membranas celulares, mientras que las membranas plasmáticas de los eritrocitos o los recubrimientos de mielina de las células de Schwann contienen casi la mitad de estos dos tipos de lípidos.
En el interior de una célula eucariota aumenta la composición de lípidos de las membranas mitocondriales, con un alto contenido en fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina, una baja proporción de colesterol y la ausencia clara de glicolipidos respecto a otras membranas. También en el interior de una membrana plasmática puede habar una distribución desigual : lo que se le conocen como las islas flotantes de lípidos, que son ricas en colesterol y glicolipidos y por ello poseen una baja fluidez respecto a la membrana circundante, parecen estar en zonas preferidas por las proteínas de membrana con un anclaje a un lípido.
Lípidos
El 98% de los lípidos presente en las membranas celulares son anfipático, es decir que presentan un extremo hidófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol).

Fosfolípidos

Son estructuras divididas en dos partes principales que son la cabeza polar y las colas polares, estas última hidrofóbicas (no se disuelven en agua) y la cabeza hidrofílica contrario a las colas estas si se disuelven en presencia de agua. Estas moléculas se acomodan en la membrana en dos cadenas en las cuales las colas polares se extienden hacia el interior de la misma y las cabezas al exterior, esto basándose en las propiedades de hidrofobia e hidrofilia.
FOSFOGLICERIDOS

Los fosfogliceridos pueden definirse como lípidos antipáticos formados por esteres de acilglicerol con fosfato y otro compuesto hidroxilado, la estructura de la molécula es un acido fosfatidico, esta compuesto por dos ácidos grasos, uno saturado y otro generalmente insaturado, pertenecen al grupo de los fosfolipidos.


ESFINGOLIPIDOS
Están formados por una molécula denominada ceramida, la ceramida esta constituida por un acido graso y una espingosina, dependiendo de la molécula que enlace con la ceramida podemos encontrar fosfoesfingolipidos o glucoesfingolipidos.


COLESTEROL


El colesterol es un esterol que se encuentra en los tejidos corporales, que existe naturalmente en todas las partes del cuerpo, es una sustancia cerosa de tipo grasosa.

La estructura de la membrana va muy relacionada con la función de fluidez que esta dé, es decir la facilidad con la que las moléculas lipídicas que la constituyen se desplazan en el plano de la bicapa. Por ejemplo el grado de fluidez de una bicapa lipídica a cierta temperatura depende de su composición fosfolipidica y sobre todo, de la naturaleza de las colas hidrocarbonadas; cuanto más regular y compacto sea el agrupamiento de las colas, más viscosa (menos fluida) será la bicapa.

Componentes proteicos

Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. proteínas desempeñan diversas funciones:
1.- transportadoras
2.-conectoras 
3.-receptoras 
4.-Enzimaticas
Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa lipídica:
Proteínas integrales. Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa.
Proteínas periféricas. A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.
Proteína de membrana fijada a lípidos. Se localiza fuera de la bicapa lipídica, ya sea en la superficie extracelular o intracelular, conectada a los lípidos mediante enlaces covalentes.
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas:
Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas unen al citoesqueleto y la matriz extracelular.
Proteínas receptoras: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas.
Proteínas de transporte: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones.
Componentes glucídicos
Sus principales funciones son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular.
Bicapa lipídica
La bicapa lipídica es una delgada membrana polar formada por dos capas de moléculas de lípidos. Estas membranas son láminas aplastadas que forman una barrera continua alrededor de las células y de distintas estructuras celulares. Las membranas celulares de casi todos los organismos vivos y muchos virus están compuestas por una bicapa lipídica, así como lo son las membranas que rodean el núcleo de la célula y otras estructuras subcelulares. La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones, proteínas y otras moléculas donde se necesitan y las previene de dispersarse en áreas en donde no deberían estar. Las bicapas lipídicas son ideales para este papel porque, aunque tienen sólo unos pocos nm de espesor, son impermeables a la mayoría de las moléculas solubles en agua (moléculas hidrofílicas). Las bicapas son especialmente impermeables a los iones, lo que permite a las células regular las concentraciones de sal y pH mediante el transporte de iones a través de sus membranas mediante el uso de proteínas llamadas bombas iónicas.

Las bicapas biológicas generalmente están compuestas por fosfolípidos anfifílicos que tienen una cabeza fosfato hidrofílica y una cola hidrofóbica que consiste en dos cadenas de ácidos grasos. Los fosfolípidos con ciertos grus de cabeza pueden alterar la superficie química de una bicapa y pueden, por ejemplo, servir como señales así como "anclas" para otras moléculas en las membranas de las células.

Funciones de la membrana celular
La estructura de las membranas depende de los lípidos y las funciones dependen de las proteínas. La mayor parte de los componentes de la membrana celular se forman en una red tridimensional irregular de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamado retículo endoplasmático (RE), aquí se forman los materiales que son expulsados por la célula.
Función básica
Mantener el medio intracelular diferenciado del entorno.(TA-TP).
Los esteroides, como el colesterol tienen un importante papel en las propiedades físico-químicas de la membrana.
Funciones especificas
*Aísla el citoplasma del medio externo
*Regula el intercambio de sustancias esenciales ente el citoplasma y el medio externo.
*Se comunica con otras células.
*Identifica a las células como pertenecientes a una especie y como miembros particulares de estas especies. En los organismos multicelulares los tipos celulares específicos, con frecuencia, presentan marcas moleculares únicas, sobre sus superficies celulares.
Función estructural
Constituye la frontera física que mantiene separado el contenido celular del medio extracelular y delimita la forma de la célula. Gran elasticidad en las células aisladas y en las superficies libres de las que forman tejidos. 
Función de intercambio de sustancias
A través de la membrana entran unas sustancias, en su mayor parte nutrientes, y salen otras que pueden ser productos de desecho o de secreción elaborados por la célula. Las características más importantes de una membrana celular, su permeabilidad selectiva, es decir, la posibilidad de discriminar qué sustancias pueden o no atravesarla. Existen dos modalidades de transporte, activo y pasivo.