Célula

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Célula (homónimos).

Debuxo procedente do libro Micrographia, que representa a estrutura da cortiza da sobreira como a viu Robert Hooke ao microscopio por vez primeira.

Esquema sinxelo dunha célula eucariota (á esquerda) e outra procariota (á dereita).

Células epiteliais nun cultivo. O ADN está tinguido de verde; os filamentos de queratina, en vermello.

A célula (do latín cellula, que significa 'cuarto pequeno, cela') é a unidade estrutural e funcional mínima con vida, a cal é capaz de realizar tódalas funcións características ou vitais de calquera organismo vivo: a nutrición, a relación co medio que a rodea e a reprodución. Todos os seres vivos existentes posúen, cando menos, unha célula. Estes seres formados por unha soa célula son os chamados organismos unicelulares, mentres que se están constituídos por un conxunto de varias (ata miles de millóns) reciben o nome de organismos pluricelulares. A maioría das células son invisibles para o ollo humano, polo que fan falla microscopios para poder observalas. Malia isto, non todas as células teñen o mesmo tamaño, deste xeito podémonos atopar con células moito máis grandes ou pequenas ca outras. Entre as células máis grandes coñecidas atópanse os ovos non fertilizados da avestruz e as células nerviosas que as xirafas teñen ao longo do seu pescozo, as cales poden chegar a acadar máis de 3 metros de lonxitude.

Segundo a teoría celular, enunciada no ano 1839, non é concibible un organismo vivo nun elo máis baixo que o dunha célula. Deste modo, os seres vivos máis sinxelos constitúense por unha soa célula, como poden ser os protozoos causantes de enfermidades do home coma a malaria ou a doenza do sono. Tamén son unicelulares moitos organismos que se consideran plantas polo feito de sintetizaren os seus alimentos a partir da luz mediante o proceso da fotosíntese.

Non obstante, os organismos máis complexos da natureza están compostos por moitas células, conformando un animal ou planta pluricelular. As células, conforme aumentan a complexidade, diferéncianse entre elas para levar a cabo funcións específicas nas que se especializan. Por exemplo, nunha árbore unhas células do parénquima son as encargadas de face-la fotosíntese nas súas follas, mentres que outras están no interior do tronco dándolle a rixidez que mantén a árbore erguida. No ser humano temos case 800 tipos distintos de células, algunhas, como os eritrocitos do sangue, teñen como función transportar o osíxeno dende os pulmóns ata unha célula epitelial dun dedo do noso pé; outras teñen o labor de transmitir as instrucións dende o cerebro ata algún músculo do brazo para levantalo, son as chamadas neuronas.

A estrutura da célula é complexa, e aínda quedan aspectos por coñecer da mesma, como a súa fisioloxía completa ou os detalles do ciclo celular.

As células apareceron na Terra hai polo menos 3.500 millóns de anos.

Historia

Niveis de organización dos seres vivos

Artigos principais: Materia e Ser vivo.

Os seres vivos están formados por células, pero as células xúntanse para formaren niveis superiores máis complexos. Así podemos comprobar que se organizan en diferentes niveis que mostran unha xerarquía, cada nivel formado coas unidades precedentes. Esta organización divídese en dous niveis: abióticos e bióticos, diferenciados, respectivamente, pola vida ou carencia dela en cada un. Desta forma, non foi ata anos despois do comezo do século XVIII cando se considerou que a materia non estaba formada por tres niveis (órganos, tecidos e materia amorfa). Isto foi grazas aos avances tecnolóxicos que se fixeron nos estudos a pequena escala, cando puido descubrirse que había máis que materia amorfa máis aló dos tecidos, como ata entón se pensaba.

• Niveis abióticos

1. Nivel subatómico: formado polas partículas subatómicas, ou sexa, electróns, protóns e neutróns.
2. Nivel atómico: constituído polas agrupacións das partículas subatómicas, dando lugar a átomos.
3. Nivel molecular: xerado pola unión dos átomos para formar moléculas.

• Niveis bióticos

1. Nivel celular: que se divide en células eucariotas (animais ou vexetais) e en células procariotas (como as bacterias).
2. Nivel pluricelular: onde se atopan os tecidos, órganos, aparatos e sistemas.
3. Poboación: un conxunto de organismos da mesma especie.
4. Comunidade ou biocenose: están constituídas polas poboacións e o medio no que coexisten.
5. Biosfera: é o conxunto de todas as comunidades biolóxicas da Terra.

O microscopio

Artigos principais: Microscopio, Microscopio óptico e Microscopio electrónico.

Robert Hooke, quen acuñou o termo «célula».

A resolución é a distancia que debe haber, como mínimo, para que dous obxectos poidan ser vistos como independentes o un do outro. Por exemplo, o ollo humano posúe unha resolución de 0,2 milímetros, polo que calquera obxecto que estea a menos distancia doutro será para nós un único obxecto. Así, grazas ao descubrimento do microscopio conseguiuse un grande avance na investigación do último nivel de aparente materia amorfa que non tiña organización algunha e permitiu observala con moito máis detalle. O microscopio aumenta esta resolución mediante dúas lentes de vidro que amplían a imaxe (a primeira amplía a da segunda).

Os primeiros microscopios apareceron ao redor do ano 1600, e foron chamados microscopios ópticos simples ou compostos (cunha lente ou dúas, respectivamente). Malia isto, non foi ata 1665 cando Robert Hooke observou ao microscopio unha lámina delgada de cortiza coa axuda dun microscopio composto de 50 aumentos feito por el mesmo. Deste xeito puido comprobar que o anaco analizado estaba dividido en moitos compartimentos semellantes aos panais das abellas, e chamoulle a cada un deles "célula" (celiña). O propio Hooke describe así o que viu:

... Puiden percibilo con claridade como se estivese perforado e poroso, semellante a un panal de abellas, mais os poros non eran regulares [...] estes poros, ou celas, [...] foron certamente os primeiros poros microscópicos que vin e, quizais, que nunca antes se viran, xa que nunca coñecín escritor ou persoa que fixese calquera mención a eles antes disto...

Robert Hooke

Co século XX apareceron máis avances na investigación da célula, xa que o microscopio electrónico, coa súa resolución de 0,5 nanómetros, permitiu ver con detalle o interior destas e comprobar a súa constitución interna (ultraestrutura) e o seu funcionamento.

A suma de unidades vivas

Tralo descubrimento de Hooke, esta investigación quedou estancada durante século e medio ata que no século XIX apareceu en Alemaña a idea de que os seres vivos estaban formados pola agregación de millóns de unidades vivas. No ano 1838 Matthias Schleiden comprobou que en calquera fragmento de planta podían recoñecerse as células que Hooke descubrira. Un ano despois, en 1839, Theodor Schwann analizou unha mostra procedente dun animal e puido comprobar que estes tamén estaban formados por células. Ambos os dous enunciaron a primeira teoría celular, que dicía que todos os organismos proviñan dunha soa célula que se desenvolvía formando novas células. Afirmaron que a célula era a unidade estrutural básica de vida que é capaz de vivir por si mesma.

O que eles dous non sabían era que as células non aparecen do nada de xeito espontáneo, cousa que quedou demostrada na década de 1860. O que eles pensaban era que as novas células se formaban no interior das vellas a partir da materia amorfa que as rodeaba.

A teoría celular

Artigo principal: Teoría celular.

Por fin, a finais do século XIX enunciouse a teoría celular case como hoxe en día a coñecemos. De maneira moi xeral, a célula é:

• A unidade estrutural dos seres vivos, os cales teñen que estar constituídos por unha célula, como mínimo.
• A unidade funcional que é capaz de realizar as funcións de nutrición, relación e reprodución básicas para a supervivencia da mesma.
• A unidade reprodutora que crea, mediante a división celular, novas células semellantes, xa que todas as células proveñen doutra que existía antes.

A influencia que esta teoría tivo na bioloxía no século XX fixo que os biólogos estudasen a célula e deixasen esquecidas a un lado as investigacións dos organismos.

Tipos de células

As células divídense en dous grandes grupos: as células eucariotas, as cales teñen un núcleo celular que contén o material xenético e que está diferenciado e separado por unha membrana dobre; e as células procariotas, as cales teñen os xenes no citoplasma celular e non está limitado por ningunha membrana, carecendo tamén de moitos dos orgánulos da célula eucariota.

Célula procariota

Célula procariota típica.

Artigo principal: Célula procariótica.

As células procariotas (do grego pro, "antes", e karyon, "núcleo") son aquelas nas que no citoplasma non posúen orgánulos membranosos nin núcleo diferenciado. As arqueas e as bacterias conforman os dous dominios deste tipo de células.

O seu tamaño é dez veces menor ao das células eucariotas e reciben diferentes nomes segundo a súa forma. Ás esféricas chámaselles cocos; ás que teñen forma de bastón, bacilos; outras curvadas, son os vibrións; e, por último, as que semellan resortes reciben o nome de espirilos.

En canto á súa estrutura, esta é bastante sinxela:

• Posúe unha membrana plasmática e unha parede celular que a separa do contorno.
• "Flotando" no citoplasma aparecen diversos ribosomas.
• Un cromosoma, que non está separado do citoplasma por ningunha membrana, contén o material hereditario da célula. Ademais, dispersos polo citoplasma, pode haber plásmidos, é dicir, anacos deste material hereditario.

As funcións que realiza están adaptadas á vida sen orgánulos, polo que moitas delas se fan directamente no citoplasma.

• A nutrición pode ser autótrofa, facendo a fotosíntese, ou heterótrofa, parasitando outros organismos ou descompoñéndoos. A enerxía pódena obter grazas á respiración celular ou por medio da fermentación.
• As máis das células están dotadas dun flaxelo para poderen desprazarse (función de relación co medio), mentres que outras se transforman en esporas se as condicións son adversas.
• Reprodúcense por fisión, dividindo o seu material hereditario e rompendo pola metade o seu "corpo".

Célula eucariota

Diagrama dunha célula eucariota dun animal, a cal amosa os compoñentes subcelulares. Orgánulos:

(1) nucléolo (2) núcleo (3) ribosoma (4) vesícula (5) retículo endoplasmático rugoso (6) aparato de Golgi (7) citoesqueleto

(8) retículo endoplasmático liso (9) mitocondrias (10) vacúolo (11) citoplasma (12) lisosoma (13) centríolos nos centrosomas

Artigo principal: Célula eucariótica.

As células eucariotas (do grego eu 'verdadeiro' e karyon 'núcleo') son aquelas nas que se poden diferenciar tres partes básicas:

• A membrana celular ou plasmática é a encargada de regular a entrada e saída de substancias. Recobre a célula separándoa do contorno no que se atopa.
• O citoplasma ou contido celular é todo o espazo existente que abarca a membrana, excluíndo o núcleo celular. Está formado por unha disolución acuosa e viscosa chamada hialoplasma ou citosol na cal se atopan inmersos os diversos orgánulos encargados de faceren todas as funcións da célula.
• O núcleo celular trátase da estrutura máis grande e visible. Tamén é, ademais, a parte máis importante, xa que contén toda a información necesaria para a subsistencia da célula e contén o material xenético necesario para a súa reprodución.

As células eucariotas, á súa vez, divídense en dous grupos: as células animais e mais as células vexetais. Esta distinción faise segundo a súa constitución interna e en función do ser vivo do que formen parte, isto é, cada un dos tipos pode presentar orgánulos en común ou ter algúns específicos.

Comparación das características de células procariotas e eucariotas

	Procariotas	Eucariotas
Organismos típicos	Bacterias, archaeas.	Protistas, fungos, plantas, animais.
Tamaño típico	~ 1-5 µm.	~ 10-100 µm (os espermatozoides, quitando a cola, son máis pequenos).
Tipo de núcleo	Nucleoide; sen núcleo verdadeiro.	Núcleo verdadeiro con membrana dobre.
ADN	Circular (normalmente).	Moléculas en liña (cromosomas) con proteínas histonas.
ARN-/síntese proteica	As dúas fanse no citoplasma.	A síntese do ARN faise no núcleo; a síntese proteica no citoplasma.
Ribosomas	50S+30S.	60S+40S.
Estrutura citoplasmática	Moi poucas estruturas.	Moi estruturadas con endomembranas e un citoesqueleto.
Movemento celular	Flaxelos feitos de flaxelina.	Flaxelos e cilios que conteñen microtúbulos; lamellipodios e filopodios que conteñen actina.
Mitocondrias	(non ten).	Desde unha a varios miles.
Cloroplastos	(non ten).	En algas e plantas.
Organización	Normalmente unha por unha.	Unha por unha, en colonias ou en organismos multicelulares maiores con células especializadas.
División celular	Fisión binaria (división sinxela).	Mitose (fisión ou xemación). Meiose.

Subcompoñentes celulares

Todas as células, tanto as procariotas coma as eucariotas, teñen unha membrana que as envolve, separando o seu interior do medio que as rodea, regulando o que entra e sae e mantendo o potencial eléctrico da célula. No interior da membrana, un citoplasma salgado ocupa unha gran parte do volume celular. Todas as células posúen ADN, o material hereditario dos xenes, e ARN, que contén a información necesaria para construír diversas proteínas como os enzimas, a maquinaria principal das células. Tamén hai outros tipos de biomoléculas.

Membrana celular

Diagrama dunha membrana celular.

Artigo principal: Membrana plasmática.

A membrana celular ou plasmática é unha envoltura laminar que recobre a célula e que a separa e diferencia do contorno no que se atopa e das células que hai ao seu arredor. Trátase dunha dobre capa lipídica que serve como "contedor" para os contidos celulares, así como para a súa protección mecánica e está formada principalmente por lípidos e proteínas. Unha das súas funcións máis importantes é a de regular a entrada e saída de substancias na célula. A membrana plasmática é bastante flexible, polo que lle confire á célula unha forma máis ben circular.

Citoesqueleto

Artigo principal: Citoesqueleto.

O citoesqueleto é unha trama tridimensional de microtúbulos e microfilamentos que proporciona o soporte interno ás células, ademais de ser quen organiza e mantén a forma destas. Trátase dunha estrutura dinámica que mantén a forma da célula, e que intervén facilitando os fenómenos de movemento celular e desempeñando un importante papel tanto no transporte intracelular coma na división celular durante a reprodución, así como tamén durante a endocitose, expulsión de materiais, e a citocinese, separación das células filla trala división. O citoesqueleto eucariota está composto por microfilamentos, filamentos intermedios e microtúbulos. Hai unha manchea de proteínas asociadas a eles, cada unha controlando unha estrutura celular, dirixindo, liando e aliñando filamentos. O citoesqueleto procariota está menos estudado pero se sabe que participa no mantemento da forma da célula, na súa polaridade e na citocinese.

Material xenético

Artigos principais: Ácido desoxirribonucleico e Ácido ribonucleico.

Existen dous tipos de material xenético: o ácido desoxirribonucleico (ADN) e o ácido ribonucleico (ARN). A maior parte dos organismos usan o ADN para o almacenamento de información, pero algúns virus (como os retrovirus) teñen ARN como o seu material xenético. A información biolóxica contida nun organismo está codificada na súa secuencia de ADN ou ARN. O ARN tamén é usado para o transporte de información (como o ARNm) e para realizar funcións enzimáticas (como o ARN ribosómico) en organismos que usan o ADNA para o código xenético en si mesmo. As moléculas de ARN de transferencia (ARNt) son usadas para engadiren aminoácidos específicos durante o proceso de tradución de proteínas.

O material xenético das células procariotas está organizado nunha molécula de ADN circular simple (o cromosoma bacteriano) na rexión central (nucleoide) do citoplasma. O material xenético das células eucariotas está dividido en diferentes moléculas lineares chamadas cromosomas, no interior dun núcleo discreto, a miúdo con máis material xenético noutros orgánulos como as mitocondrias e os cloroplastos.

Unha célula humana ten material xenético no seu núcleo (o xenoma nuclear) e nas súas mitocondrias (o xenoma mitocondrial). Nos humanos o xenoma nuclear está dividido en 23 parellas de moléculas de ADN lineares chamadas cromosomas. O xenoma mitocondrial é unha molécula de ADN circular distinta do ADN nuclear. Aínda que o ADN mitocondrial é moi pequeno comparado cos cromosomas nucleares, ten codificadas 13 proteínas que toman parte na produción de enerxía mitocondrial así como na de ARNt específicos.

O material xenético estraño (moi comunmente ADN) tamén pode ser introducido artificialmente na célula mediante un proceso chamado transfección. Este pode ser transitorio, se o ADN non está dentro do xenoma da célula, ou estable, se o está. Certos virus tamén insiren o seu material xenético no xenoma.

Orgánulos

Artigo principal: Orgánulo.

Os orgánulos son cada un dos elementos que constitúen as células eucariotas e que teñen unha función na que cada un está especializado. O normal é que estean separados e rodeados dentro dunha membrana lípida. Cabe dicir que, dependendo do tipo de célula eucariota (animal ou vexetal), estas poden ter algúns orgánulos en común, ou poden posuír orgánulos específicos que permiten diferencialas doutro tipo de eucariotas.

• Núcleo celular

Diagrama dun núcleo celular, co seu nucléolo.

Artigo principal: Núcleo celular.

Véxase tamén: Nucléolo.

O núcleo é a estrutura máis importante e grande da célula. É o lugar onde se atopa toda a información que as células eucariotas (tanto animais coma vexetais) precisan para sobreviviren, isto é, controla as reaccións químicas que se producen no citoplasma, e, ademais, é onde se garda toda a información que necesitan para a súa reprodución mediante a división celular, tanto por mitose coma por meiose. O normal é que o seu tamaño rolde un terzo do tamaño total da célula. Unha parte do contido nuclear está formada pola cromatina, un conxunto de fibras moi pequenas que, ao condensárense no proceso de división celular, constitúen os cromosomas que conterán a información do núcleo que terá a célula filla.

Ademais, o principal compoñente do núcleo é o nucléolo, que se atopa no seu interior. Neste atópase a rexión dos cromosomas (ADN), os cales conteñen os xenes dos ARNr. Nel transcríbense estes xenes e axústanse as proteínas ribosómicas para formar as subunidades que posteriormente darán lugar aos ribosomas que se atopan no citoplasma. Durante o proceso da mitose na reprodución celular, o nucléolo desaparece unha vez que os cromosomas do núcleo se condensan e se detén a síntese do ARN.

• Parede celular

Diagrama dunha parede celular.

Artigo principal: Parede celular.

A parede celular é unha capa exterior, ríxida e grosa, que se atopa exclusivamente nas células vexetais, fúnxicas e mais nas células procariotas. Recobre a membrana plasmática e posúe algúns poros cos que pode intercambiar substancias. Nas células vexetais está composta por celulosa, mentres que nas procariotas é de mureína. Realiza a función de protexer a célula de fenómenos osmóticos que a poderían chegar a danar. Debido ao feito de que estas paredes son ríxidas, as células vexetais presentan unha forma máis poligonal que as animais.

• Mitocondrias

Diagrama dunha mitocondria.

Artigo principal: Mitocondria.

As mitocondrias son os orgánulos encargados de subministraren a maior parte da enerxía necesaria para a actividade celular; actúan, polo tanto, como centrais enerxéticas da célula. Conseguen sintetizar o adenosín trifosfato usando o osíxeno como aceptor final de electróns ao liberaren a enerxía almacenada nos nutrientes celulares (normalmente a glicosa). A súa forma é xeralmente ovalada e están envoltas nunha dobre membrana.

• Cloroplastos

Artigo principal: Cloroplasto.

Os cloroplastos son os orgánulos encargados de realizar a fotosíntese nas células vexetais. A súa función é a de absorberen a luz solar e usala xunto coa auga e mais o dióxido de carbono para produciren azucres, a materia prima para a produción de enerxía e biomasa en todas as plantas verdes, e algas e os animais que dependen delas, directa ou indirectamente. Teñen forma ovalada, ao igual que as mitocondrias. Atópanse principalmente nas follas e posúen un pigmento de cor verde captador da enerxía da luz chamado clorofila, causante da cor destas.

• Retículo endoplasmático

Diagrama dun retículo endoplasmático ao carón dun núcleo.

Artigo principal: Retículo endoplasmático.

Véxase tamén: Ribosoma.

O retículo endoplasmático ou endoplásmico é un conxunto de tubos planos e sacos comunicados entre si que forman unha rede de tubos e cisternas interconectados. Intervén en funcións relacionadas coa síntese de proteínas, co metabolismo de lípidos e algúns esteroides, así como no transporte intracelular. Divídese en dous tipos: o retículo endoplasmático liso e o retículo endoplasmático rugoso. O retículo endoplasmático rugoso ten adheridos á súa parede exterior algúns ribosomas. Sempre está situado xunto ao núcleo celular, xa que está unido á envoltura nuclear.

Os ribosomas son os orgánulos da célula onde se leva a cabo a síntese das proteínas. Atópanse esparexidos polo citoplasma da célula, aínda que abundan máis no retículo endoplasmático rugoso. Tamén hai ribosomas dentro das mitocondrias e cloroplastos.. Están compostos por unha mestura de ARN e proteínas. Son un conxunto de pequenas fábricas onde se interpreta a mensaxe do ARN mensaxeiro e traducilo na creación de proteínas.

• Aparato de Golgi

Diagrama dun aparato de Golgi.

Artigo principal: Aparato de Golgi.

O aparato de Golgi é un conxunto de sacos planos rodeados dunha membrana e colocados uns enriba dos outros que teñen a función de modificar as moléculas que lle chegan en vesículas procedentes do retículo endoplasmático rugoso, tales como as proteínas e lípidos sintetizados pola célula. Trátase dun orgánulo importante no procesado das proteínas destinadas á secreción.

• Lisosomas

Artigo principal: Lisosoma.

Os lisosomas son vesículas, rodeadas por unha membrana, que conteñen enzimas hidrolíticos encargados da dixestión intracelular de moléculas orgánicas de gran tamaño. Estes orgánulos son bastante heteroxéneos en canto á súa forma e o seu tamaño; a súa diversidade reflicte a ampla variedade de materiais que dixiren. Realizan, ademais, unha función protectora, xa que devoran os virus e as bacterias que poidan atacar a célula. O retículo endoplasmático rugoso é o encargado de crear os encimas hidrolíticos, mentres que o aparato de Golgi é o que, posteriormente, os empaqueta, e del evaxínanse os lisosomas.

• Centríolos

Diagrama dun centríolo.

Artigo principal: Centríolo.

Os centríolos son os orgánulos encargados de dirixiren os movementos da célula. A súa forma é semellante á de dous tubos feitos de filamentos colocados perpendicularmente un ao outro, e atópanse sempre preto do núcleo. É unha das estruturas exclusivas das células eucariotas animais. Son os encargados da creación do fuso acromático durante a mitose e dos cilios ou flaxelos para o desprazamento celular (movementos de tipo vibrátil).

• Vacúolos

Artigo principal: Vacúolo.

Os vacúolos son grandes cavidades rodeadas e constituídas por unha membrana, que se atopan no citoplasma das células. Estes orgánulos aparecen, principalmente, nas células vexetais, aínda que se pode achar algún nas animais e nalgúns organismos unicelulares, como nas amebas. Nas células vexetais son tan grandes que, o núcleo e o citoplasma están desprazados cara á periferia da célula. No interior dos vacúolos vexetais hai auga con substancias disoltas almacenadas. Fórmanse a partir da fusión de vesículas procedentes do retículo endoplasmático e do aparato de Golgi.

Ciclo celular

Artigo principal: Ciclo celular.

Diagrama do ciclo celular. En laranxa, a interfase (que alberga outras); e en amarelo, a fase M, que se trata da fase de división.

O ciclo celular é o tempo que transcorre desde que a célula existe como tal ata que se divide. Este ciclo divídese noutros dous períodos na vida da célula: a interfase e a fase de división.

Interfase

Artigo principal: Interfase.

Neste período de interfase é cando a célula realiza todos os procesos celulares. Divídese en varias etapas que inclúen:

• Un primeiro intervalo (no debuxo, G1) no que a célula medra e fai a síntese das proteínas e do ARN. Nel a célula dobra o seu tamaño e a súa masa debido á continua síntese de todos os seus compoñentes, como resultado da expresión dos xenes que codifican as proteínas responsables do seu fenotipo particular.
• Unha fase de síntese (no debuxo, S) na que a célula leva a cabo a replicación do ADN. Como resultado, cada cromosoma (aínda en forma de cromatina) ten a súa réplica idéntica e queda formado por dúas cromátides irmás. Tras esta duplicación do ADN, o núcleo contén o dobre de proteínas nucleares e de ADN.
• Un último intervalo (no debuxo, G2) de síntese que é tamén un segundo período de crecemento celular. Cando remata, a célula sufriu cambios na súa estrutura, sendo o máis importante a condensación da cromatina para formar os cromosomas. Neste momento dá comezo a fase de división.

Fase de división

Artigos principais: Mitose e Meiose.

É o período no que a célula realiza a división para a obtención de células fillas idénticas á nai. Son dous os procesos mediante os cales unha célula pode dividirse: a mitose e a meiose. Estes organízanse en diferentes fases: profase, metafase, anafase e telofase, que rematarán coa división final do citoplasma, por estrangulamento (as células vexetais por formación dun fragmoplasto e a parede divisoria), completando así a división celular. No caso da meiose esta consta de dúas divisións.

Durante este proceso pode haber erros na copia de ADN que as células fillas reciben. Isto pode ser reparado polo propio mecanismo de replicación do ADN, o cal ten un sistema de detección de erros, ou pode resultar nunha célula canceríxena, que deberá morrer mediante a apoptose. Se, pola contra, esta non morre ou non se corrixe o defecto isto pode dar lugar á aparición de cancro.

Funcións celulares

As células, ao estaren vivas, realizan, como tales, as tres funcións básicas destes: a nutrición, a relación e mais a reprodución.

Nutrición

Os enzimas, un tipo de proteínas implicadas no metabolismo celular.

Artigos principais: Crecemento celular e Metabolismo.

A nutrición é o proceso mediante o cal a célula obtén todos os nutrientes que precisa para poder realizar as súas funcións vitais. As fases da nutrición celular son, basicamente, estas:

• En primeiro lugar a célula absorbe os nutrientes que entran nela a través da membrana celular mediante a fagocitose.
• Nunha segunda fase, prodúcese a transformación da materia en enerxía nos lisosomas que a dixiren grazas aos encimas dixestivos que degradan as macromoléculas noutras máis sinxelas (catabolismo), para que despois sexan almacenadas nos vacúolos.
• Finalmente, as moléculas procedentes da dixestión son absorbidas, mentres que os materiais de refugallo xerados neste proceso se desbotan expulsándoos ao exterior.

Segundo o tipo de célula, terá ou ben unha nutrición autótrofa mediante fotosíntese, se elabora os seus propios alimentos incorporando do medio materia inorgánica, que pode transformar en compostos orgánicos, nutrición propia de células vexetais; ou ben unha heterótrofa, se o que fai é elaborar os seus alimentos a partir de materia orgánica e inorgánica xa existente incorporando moléculas que son dixeridas polos lisosomas, forma habitual nas células animais.

Esquema xeral da síntese de proteínas.
No interior do núcleo da célula (azul claro), os xenes (ADN, azul escuro) son transcritos a ARN. Este ARN é despois sometido a unha modificación e control postranscricional, dando como resultado un ARNm maduro (vermello), que é transportado para fóra do núcleo ata o citoplasma (carne), onde sofre a tradución nunha proteína. O ARNm é traducido polos ribosomas (violeta), coincidindo os codóns de tres bases do ARNm cos anticodóns de tres bases do ARNt apropiado. As novas proteínas xa sintetizadas (negro) son normalmente modificadas posteriormente, como cando se vinculan a unha molécula (laranxa) para convertérense en activas por completo.

Obtención de enerxía

Véxase tamén: Respiración celular e Fermentación.

A célula emprega procesos para a obtención de enerxía que precisa para o seu desenvolvemento, ou sexa, para realizar as súas funcións. Dependendo de se o proceso se fai en presenza ou non de osíxeno, o proceso pode ser aerobio ou anaerobio.

A respiración celular lévase a cabo nas mitocondrias e precisa de osíxeno para a súa realización. Nestes orgánulos degrádase a materia orgánica en inorgánica, proceso chamado catabolismo, para que se desprenda a enerxía que conteñen. Mediante esta respiración consómese osíxeno e despréndese dióxido de carbono e vapor de auga.

Por outra banda, a fermentación non se produce en ningún orgánulo, senón no propio hialoplasma (contido acuoso no que flotan os orgánulos dentro do citoplasma). A fermentación non precisa de osíxeno, o que fai que non se aproveite toda a enerxía que conteñen as moléculas inxeridas. Ademais, tamén ten o inconveniente de que se producen máis refugallos ca na respiración celular. Por iso o normal é que isto só se faga cando a achega de osíxeno é moi reducida e insuficiente para a célula; malia isto, nas menos das veces, hai algunha célula que só obtén enerxía mediante a fermentación.

Síntese proteica

Artigo principal: Síntese de proteínas.

As células son capaces de sintetizaren novas proteínas, as cales son esenciais para a modulación e mantemento das actividades celulares. Este proceso leva á formación de novas moléculas proteicas dos bloques de aminoácidos baseados en información codificada no ADN/ARN. Xeralmente, a síntese de proteínas consiste en dous grandes chanzos: a transcrición e a tradución.

A transcrición é o proceso onde a información xenética do ADN é usada para producir unha tira de ARN complementario. Esta cadea de ARN é procesada para dar ARN mensaxeiro (ARNm), que é libre para migrar a través da célula. As moléculas de ARNm están atadas aos complexo de proteínas do ARN chamados ribosomas e que están localizados no citosol, onde son traducidas en secuencias polipeptídicas. O ribosoma media a información da secuencia polipeptídica baseada na secuencia de ARNm. A secuencia de ARNm está relacionada directamente coa secuencia polipeptídica vencellándose a moléculas adaptadas do ARN de transferencia (ARNt) en bolsas no interior dos ribosomas. O novo polipéptido dóbrase nunha molécula proteica tridimensional.

Relación

A función de relación das células trata do xeito en que estas reciben información do medio en forma de estímulos, detectan os cambios producidos nel, e reaccionan elaborando unha resposta fronte a estes cambios. Un dos xeitos de resposta a un cambio detectado no medio é a fabricación de substancias por parte das células. Estas substancias son expulsadas ao exterior. Un exemplo disto sería a segregación da suor como resposta á calor que hai no exterior.

Realización de movementos

Véxase tamén: Pseudópodo, Miocito, Cilio e Flaxelo.

As células pódense mover durante moitos procesos: como na curación dunha ferida (os glóbulos brancos e as células que inxiren as bacterias trasládanse ao lugar da infección para mataren os microorganismos que a causan), unha resposta inmune ou unha metástase. Asemade, os fibroblastos móvense ata alí para remodelaren as estruturas danadas. En caso de que un tumor se estea a desenvolver, as células dun tumor primario sepáranse e invaden outras partes do corpo. No movemento das células participan moitos receptores e outras proteínas.

Para poder levar a cabo esta acción, as células posúen diferentes tipos de estruturas que lles axudan. Hai algunhas que teñen un movemento ameboide que consiste en emitir os chamados pseudópodos (do grego pseudos, "falso", e podo, "pé"), ou falsos pés, que son unhas prolongacións do seu citoplasma. O proceso divídese en tres pasos: a célula crea as protuberancias, adhire estes pseudópodos ao lugar ata o que quere avanzar e unha contracción do citoesqueleto que tira do resto da célula fai que esta avance. Trátase do xeito de desprazamento das amebas (de aí o seu nome), aínda que tamén a dos nosos glóbulos brancos. Cada un destes pasos está conducido por forzas físicas xeradas por segmentos únicos do citoesqueleto. Existe un movemento contráctil que é aquel no que a célula ten a capacidade de contraerse e relaxarse. Estas células, chamadas fibras musculares ou miocitos, posúen unha forma alongada. O seu interior está formado por moitos filamentos organizados e dispostos paralelamente de xeito que poidan esvarar os uns por riba dos outros. A contracción e relaxación das fibras musculares realízase grazas á interacción entre dúas proteínas globulares chamadas actina e miosina. As células musculares son o exemplo máis claro deste tipo de movemento, aínda que tamén hai microorganismos, como pode ser a vorticela, que se moven desta maneira. Finalmente está o movemento vibrátil no que a base reside nuns compoñentes extracelulares formados por pequenos filamentos do citoesqueleto que ten a célula. O movemento baséase no bater destes filamentos. Neste grupo están as células que posúen cilios, que son diminutos e recobren a parte externa da membrana plasmática. Teñen forma de pelos ananos e o seu bater é dando un golpe forte na dirección desexada, seguido dunha recuperación lenta á súa posición orixinal. Un exemplo de célula ciliada é o paramecio. E tamén están os flaxelos, que son máis longos e teñen forma de látego. Adoitan aparecer no extremo da célula e nunca en grandes cantidades. O seu proceder é mediante golpes secos en forma de ondulacións. É propio dos espermatozoides e dalgúns protozoos, como poden ser as euglenas.

Reprodución

Artigo principal: División celular.

Véxase tamén: Mitose e Meiose.

A función de reprodución das células consiste na produción dunha copia de si mesmas para obteren unha descendencia idéntica á célula nai. Por unha banda, as células procariotas divídense por fisión binaria. Pola outra, nas eucariotas isto faise mediante a duplicación do ADN e unha división do citoplasma. Existen dous procesos para levar a cabo isto segundo o tipo de célula e, por conseguinte, a función que terá.

A mitose ou división do núcleo é o proceso mediante o cal a célula se divide en dúas fillas idénticas á nai. Realízase tras a duplicación dos cromosomas (coa información xenética) para lograr unha distribución equitativa destes. Este é o xeito normal de división celular, no que a célula segue a ser diploide, é dicir, consérvase o número de cromosomas; por este motivo é que se di dela que é unha división celular conservadora. En organismos unicelulares realízase para a subsistencia da especie, mentres que nos organismos pluricelulares serve para o crecemento do individuo ou para a substitución das células mortas.

A meiose é o proceso de obtención de gametos a partir de células diploides, dando como resultado catro células haploides, isto é, coa metade de información que contiña a primeira. Consiste nunha sucesión de dúas divisións consecutivas; unha primeira na que se obteñen dúas células, as cales se volven dividir en dúas na segunda división, dando lugar a catro células. Pódese dicir que o proceso é similar ao ocorrido en dúas mitoses seguidas, pero hai importantes diferenzas na repartición cromosómica que se produce. O obxectivo deste tipo de reprodución celular é para conservar o número de cromosomas dunha especie, xa que, desta forma, a unión de dous gametos haploides (un óvulo e un espermatozoide) durante a reprodución sexual dá como resultado un cigoto diploide, que se dividirá por mitose ata orixinar o novo organismo. Se, pola contra, os gametos fosen diploides, ao xuntárense, o número de cromosomas duplicaríase de xeración en xeración.

Morte celular

Artigo principal: Apoptose.

As células, como seres vivos que son, nacen, medran, reprodúcense e morren. Todas as células están destinadas a morrer; hai dúas maneiras: unha morte natural e outra violenta causada por mor dunha infección provocada por un virus. Pola outra banda, o proceso de morte natural é sinxelo: a célula "suicídase", é dicir, dixire os seus orgánulos e estruturas e rompe en fragmentos mediante un proceso chamado apoptose. Os restos que quedan son dixeridos polas células que se atopan ao seu carón. Esta morte sucede cando as células son innecesarias para o organismo.

Cancro

Artigo principal: Cancro.

O cancro é o resultado da división incontrolada dunha célula, invadindo o espazo ocupado por tecidos que se atopan, normalmente, preto dela. Esta célula posúe un dano nalgunha cadea do seu ADN (normalmente unha mutación) sen reparación posible, polo que ese erro se transmite ás células fillas que produce ao dividirse. Isto pode ser transferido por parte dos proxenitores, sendo máis común a aparición espontánea (ou sexa, sen herdanza parental).

Orixe das células

Artigo principal: Abioxénese.

Existen tres hipóteses principais sobre a orixe das pequenas moléculas que puideron cobrar vida nunha Terra primitiva. Unha é que viñeron dos meteoritos (meteorito Murchison). Outra é que se crearon nos chemineas hidrotermais mariñas profundas. A terceira é que foron sintetizadas por un lóstrego nunha atmosfera reducida (experimento de Miller e Urey), aínda que non é seguro que a Terra tivese unha atmosfera. Non hai datos experimentais que demostren como eran as primeiras formas con replicación propia. Suponse que o ARN é a primeira molécula con replicación propia, dado que é capaz de almacenar información xenética e mais canalizar reaccións químicas (hipótese do mundo de ARN). Pero outras entidades, tales como a arxila ou o ácido nucleico peptídico, puideron preceder ao ARN con replicación propia.

As células afloraron, como mínimo, hai 3.000 ou 3.300 millóns de anos. Un carácter importante das células é a súa membrana plasmática, composta por unha dobre capa de lípidos. As primeiras membranas foron, probablemente, máis sinxelas e permeables que as actuais, cunha soa cadea de ácido graxo por lípido. Coñécese que os lípidos crean espontaneamente unha vesícula de dobre capa na auga, e puideron preceder ao ARN. Non obstante, as primeiras membranas celulares puideron ser producidas por ARN catalítico, ou incluso precisar de proteínas estruturais antes de poder formarse como tales.

Orixe das células eucariotas

Artigo principal: Eucarioxénese.

Semella que as células eucariotas evolucionaron a partir dunha comunidade simbiótica de células procariotas. Hai unha certeza case absoluta de que os orgánulos de produción que conteñen ADN, como as mitocondrias e os cloroplastos, son os restos, respectivamente, de proteobacterias e cianobacterias simbióticas que respiraban osíxeno, onde os restos da célula parecen derivar dunha célula procariota archaea.

Aínda hai un debate considerable sobre se os orgánulos como o hidroxenosoma precederon á orixe das mitocondrias ou viceversa

O sexo, como unha coreografía estereotipada da meiose e fecundación que persiste en case que todas as eucariotas existentes, puido xogar un papel na transición de procariotas a eucariotas. Unha teoría de "orixe do sexo como vacinación" suxire que o xenoma eucariota poida estar unido a xenomas parasitos de procariotas en numerosas roldas de transferencias de xenes laterais. O sexo como fecundación xurdiu cando un hóspede infectado comezou a intercambiar xenomas nucleares que contiñan simbiontes coevolucionados transmitidos verticalmente que transportaron a protección contra a infección horizontal de simbiontes máis virulentos.

Véxase tamén

Bibliografía

• Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Garland, ed. Molecular Biology of the Cell (4ª ed ed.). ISBN 0-8153-3218-1. 
• Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipurksy SL, Darnell J (2004). WH Freeman: New York, NY, ed. Molecular Cell Biology (5ª ed ed.). ISBN 978-0-7167-4366-8. 
• Cooper GM (2000). ASM Press, ed. The cell: a molecular approach (2ª ed. ed.). Washington, D.C. ISBN 0-87893-102-3. 
• Gall JG, McIntosh JR (2001). Bethesda, MD and Cold Spring Harbor, ed. Landmark Papers in Cell Biology. NY: The American Society for Cell Biology and Cold Spring Harbor Laboratory Press. Arquivado dende o orixinal o 02 de decembro de 2009. Consultado o 03 de xaneiro de 2022.  Comentarios e ligazóns ás investigacións orixinais publicadas na libraría ASCB de imaxes e vídeos.

Outros artigos

• Bioloxía celular
• Célula animal
• Célula vexetal
• Célula fotoeléctrica
• Célula nerviosa
• Célula nai
• Célula solar

Ligazóns externas

• Presentacións didácticas sobre a célula^{[Ligazón morta]} na páxina web do Departamento de Bioloxía e Xeoloxía do IES Otero Pedrayo (Ourense).
• Introdución á célula no Atlas de Histología Vegetal y Animal da Facultade de Bioloxía da Universidade de Vigo (en castelán).
• Animacións gráficos e outros materiais didácticos (en castelán).
• Animacións educativas de células virtuais Arquivado 10 de agosto de 2018 en Wayback Machine. (en inglés).