Las Células: Unidades Fundamentales de la Vida

Células: Las Unidades Básicas de la Vida

• Todos los seres vivos están compuestos por células, unidades delimitadas por membranas que contienen sustancias químicas en solución acuosa, con la capacidad de auto replicarse mediante crecimiento y división.
• Las células constituyen las unidades fundamentales de la vida.
• La biología celular se enfoca en el estudio de la estructura, función y comportamiento de las células para entender la vida y su funcionamiento.
• El estudio celular puede responder preguntas sobre orígenes, desarrollo, enfermedades, envejecimiento y muerte.

Diversidad y Unidad Celular

• Los biólogos estiman la existencia de hasta 100 millones de especies distintas en el planeta
• Los organismos varían en forma y función, incluso dentro de un mismo organismo multicelular.
• A pesar de las diferencias, todas las células comparten una química fundamental y características comunes.
• Esta sección equilibra semejanzas y diferencias entre células, explorando la evolución desde un ancestro común.

Variación en Aspecto y Función

• El tamaño es diferente en una célula con otra, siendo la característica más obvia.
• Una célula bacteriana (Lactobacillus) mide pocos micrómetros, mucho menor que el grosor de un cabello humano.
• Un huevo de rana (célula individual) tiene un diámetro de alrededor de 1 milímetro.
• Las células varían ampliamente: una célula nerviosa es muy extendida con un axón largo y dendritas, mientras que Paramecium es como un submarino cubierto de cilios.
• Las células varían según sus necesidades químicas, requiriendo algunas oxígeno y otras no.
• Las diferentes de tamaño, forma y necesidades químicas reflejan diferencias en la función celular.
• Algunas células son fábricas especializadas en producir hormonas, almidón, grasas, látex o pigmentos.
• Las células musculares son motores que queman combustible, y otras generan electricidad (anguila eléctrica).
• Algunas dejan de proliferar para especializarse, lo cual es común en organismos multicelulares donde hay división de trabajo.
• La transmisión de información genética se delega a óvulos y espermatozoides.

Química Básica Similar

• Existe un alto grado de similitud en la química interna de las células y los tipos de reacciones químicas.
• La información genética se transporta en moléculas de ADN, construidas con un código químico interpretado por maquinaria similar.
• La definición de "vida" incluye organización, homeostasis, crecimiento, reproducción y capacidad de respuesta al ambiente.

Flujo de Información Genética

• La información fluye del ADN al ARN (transcripción) y del ARN a la proteína (traducción), concepto conocido como Dogma Central.
• La secuencia de nucleótidos de un gen se transcribe a una molécula de ARN, que a su vez se traduce a una secuencia de aminoácidos de una proteína.
• La replicación del ADN asegura la reproducción correcta de la célula u organismo.
• Las largas cadenas poliméricas de ADN están compuestas por cuatro monómeros (nucleótidos) que se encadenan en secuencias como las letras de un alfabeto.

Proteínas y Comportamiento Celular

• El aspecto y comportamiento dependen de moléculas proteicas que actúan como soporte estructural, catalizadores químicos y motores moleculares.
• Las proteínas están compuestas por aminoácidos (mismo grupo de 20 en todos los organismos).
• Estos se unen en diferentes secuencias, lo que le otorga a cada proteína una forma tridimensional única (Dogma Central).

Células Vivas: Colecciones de Catalizadores Autorreplicantes

• La capacidad de reproducirse implica la duplicación del material genético e.g. el ADN y la división en dos células hijas.
• El ADN codifica información que dirige el ensamblado de proteínas.
• La secuencia de nucleótidos del ADN impone la secuencia de aminoácidos de las proteínas, que a su vez catalizan.
• Las células degradan nutrientes para sintetizar componentes y generar energía para procesos biosintéticos.

Virus y Replicación

• Los virus no se consideran verdaderamente vivos ya que carecen de la capacidad de reproducirse por sí mismos.
• En cambio, los virus parasitan la maquinaria reproductiva de las células que invaden para sintetizar copias de sí mismos.

Evolución y Mutaciones

• Las células evolucionan de una célula ancestral común.
• La replicación del ADN no siempre es perfecta, resultando en mutaciones.
• Dichas mutaciones pueden generar descendientes con menor, mayor o igual capacidad de sobrevivir y reproducirse.
• La selección natural elimina a los menos aptos, favoreciendo a los más aptos adaptados y tolerando a los indiferentes.

Reproducción Sexual y Variación Genética

• La reproducción sexual puede complicar el patrón de herencia ya que 2 células se fusionan, combinando su ADN.
• Los genes se barajan, se reparten y se distribuyen en nuevas combinaciones para luego probarse de nuevo.
• Los principios de cambio y selección genética son la base de la evolución.

Descubrimiento Microscópico

• En el siglo XVII, el microscopio óptico permitió detectar estructuras invisibles a simple vista.
• Robert Hooke observó cámaras diminutas en corcho y las llamó "celdas" (células).
• Antoni van Leeuwenhoek observó células vivas y un mundo de microorganismos.
• En el siglo XIX, Matthias Schleiden y Theodor Schwann documentaron que las células son componentes universales de tejidos vivos.
• Todas las células vivas se forman por crecimiento y división de células preexistentes: teoría celular.
• La idea de que la vida no surge espontáneamente fue resistida, pero luego confirmada.

Componentes Celulares Revelados por Microscopios Ópticos

• El microscopio óptico revela que los tejidos están divididos en miles de células, compactadas o separadas por matriz extracelular.
• Cada célula mide entre 5 y 20 micrómetros.
• Se pueden observar partículas en movimiento dentro de las células vivas.
• Se puede observar una célula cambiar de forma y dividirse en dos.
• Es difícil distinguir la estructura interna debido a su pequeño tamaño y transparencia, pero se pueden usar colorantes y técnicas ópticas especializadas mejorando la visualización de los índices de refracción.

Anatomía Celular

• Las células animales presentan límites definidos por la membrana plasmática.
• El núcleo es una estructura prominente y grande cerca del centro de la célula.
• El citoplasma es una sustancia transparente que rodea al núcleo.

Microscopios de Fluorescencia

• Estos utilizan métodos de iluminación y procesamiento electrónico para visualizar componentes celulares marcados con detalle.
• Los microscopios de superresolución pueden alcanzar resoluciones de hasta 20 nanómetros, el tamaño de un ribosoma.

Microscopía Electrónica

• Permite el máximo aumento y resolución.
• La preparación de muestras es laboriosa, requiriendo fijación preservación y seccionado en rebanadas delgadas.

Tipos de Microscopios Electrónicos

• Microscopio electrónico de transmisión: similar al óptico, pero usa un haz de electrones.
• Microscopio electrónico de barrido: dispersa electrones de la superficie de muestra, utilizada para observar células y estructuras en detalle.
• Aun los microscopios electrónicos más poderosos no permiten visualizar átomos individuales, por lo que se utilizan técnicas como la cristalografía de rayos X.