Célula para niños

Micrografía al microscopio electrónico de barrido de células de Escherichia coli.

La célula (del latín cellula, que significa ‘celdilla’) es la parte más pequeña de un ser vivo que puede considerarse con vida. Es la unidad básica que forma a todos los organismos. Por eso, los seres vivos se clasifican según cuántas células tienen:

• Si tienen solo una célula, se llaman unicelulares. Ejemplos son los protozoos y las bacterias, que son muy pequeños y solo se ven con microscopio.
• Si tienen muchas células, se llaman pluricelulares. Aquí el número de células varía mucho, desde unos pocos cientos en algunos nematodos, hasta billones (10¹⁴) en el ser humano.

Las células suelen medir unos 10 micrómetros y pesar 1 nanogramo, aunque hay algunas mucho más grandes.

Célula animal

La teoría celular es una idea muy importante en biología. Fue propuesta en 1838 por Matthias Jakob Schleiden (para plantas) y en 1839 por Theodor Schwann (para animales). Esta teoría dice que:

• Todos los seres vivos están hechos de células.
• Todas las células vienen de otras células que ya existían.
• Todas las funciones vitales de un organismo ocurren dentro de las células.
• Las células contienen la información genética (en su ADN), que pasa de una generación a la siguiente.

Se cree que la primera forma de vida en la Tierra fue una célula. Hay muchas ideas sobre cómo apareció. Una de ellas sugiere que moléculas simples se transformaron en moléculas más complejas bajo ciertas condiciones. Luego, estas moléculas se unieron para formar estructuras capaces de copiarse a sí mismas. Se han encontrado posibles fósiles de células en rocas de hace unos 3.4 mil millones de años en Australia.

Tipos de Células: ¿Cuáles Existen?

Existen dos tipos principales de células:

• Célula procariota: Son las células de los procariontes, como las arqueas y las bacterias. Son más simples.
• Célula eucariota: Son las células de los eucariontes, como las células animales, células vegetales, y las células de hongos y protistas. Son más complejas.

Historia y la Teoría Celular: Un Viaje en el Tiempo

El estudio de las células, llamado biología celular, ha avanzado gracias al desarrollo de la tecnología. Al principio, se usaban microscopios sencillos. Con el tiempo, se crearon microscopios más potentes y técnicas especiales para ver las células con más detalle.

¿Quién Descubrió la Célula?

Robert Hooke, quien usó por primera vez la palabra «célula».

Los primeros estudios de la célula comenzaron en el siglo XVII, después de que se inventaran los primeros microscopios. Aquí te mostramos algunos descubrimientos importantes:

• 1665: Robert Hooke observó tejidos de plantas, como el corcho, con un microscopio que él mismo construyó. Vio que estaban formados por pequeñas unidades que parecían celdillas de un panal. Las llamó "células" (del latín cellulae, que significa celdillas). Sin embargo, Hooke solo pudo ver células muertas y no sus partes internas.
• Década de 1670: Anton van Leeuwenhoek observó por primera vez células vivas, como protozoos y bacterias.
• 1831: Robert Brown describió el núcleo celular, una parte importante de la célula.
• Década de 1830: Theodor Schwann y Matthias Schleiden propusieron que las células son las unidades básicas de plantas y animales, y que son fundamentales para la vida.
• 1858: Rudolf Virchow afirmó que todas las células provienen de otras células que ya existían.
• 1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión, que permite ver las células con mucho más detalle que los microscopios ópticos.

Dibujo de la estructura del corcho observado por Robert Hooke en su libro Micrographia.

¿Qué es la Teoría Celular?

La teoría celular es uno de los pilares de la biología. Sus ideas principales son:

• La célula es la unidad básica de todos los seres vivos. Esto significa que todo organismo está hecho de células o de lo que las células producen.
• Toda célula viene de otra célula que ya existía. Esto refuta la idea de que la vida podía surgir de la nada.
• Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células. Cada célula es como un sistema abierto que intercambia materiales y energía con su entorno. Una sola célula puede ser un ser vivo completo (un organismo unicelular).
• Cada célula tiene toda la información hereditaria necesaria para controlar su propio funcionamiento y para pasar esa información a las siguientes generaciones de células.

¿Cómo se Define una Célula?

Una célula es la unidad más pequeña de un ser vivo que puede realizar todas las funciones vitales. Tiene una membrana que la separa del exterior y controla lo que entra y sale. Dentro, contiene biomoléculas y otros elementos que le permiten mantenerse activa mediante el metabolismo. También tiene un genoma (ADN) que le da las instrucciones para copiarse a sí misma. La citología es la parte de la biología que estudia las células.

Características de las Células: ¿Qué las Hace Especiales?

Las células tienen características comunes que les permiten sobrevivir, pero también pueden modificarse para especializarse en diferentes funciones.

Partes Estructurales de una Célula

La celulosa en la pared vegetal ayuda a dar soporte a la estructura de la célula.

• Individualidad: Todas las células están rodeadas por una cubierta (como una bicapa lipídica en células animales o una pared celular en plantas y bacterias) que las separa del exterior y controla el paso de sustancias.
• Medio interno: Dentro de la célula hay un líquido llamado citosol, donde flotan los orgánulos celulares.
• Material genético: Contienen ADN, que es el material hereditario con las instrucciones para el funcionamiento de la célula, y ARN, que ayuda a usar esas instrucciones.
• Enzimas y proteínas: Tienen enzimas y otras proteínas que realizan el metabolismo activo de la célula.

Funciones Vitales de las Células

Estructura tridimensional de una enzima, un tipo de proteínas que participan en el metabolismo celular.

Las células vivas son sistemas complejos que realizan varias funciones:

• Nutrición: Toman sustancias del medio, las transforman, liberan energía y eliminan desechos. Esto se llama metabolismo.
• Crecimiento y multiplicación: Las células pueden crecer y dividirse para formar dos células nuevas, idénticas a la original.
• Diferenciación: Muchas células pueden cambiar su forma o función para especializarse. Por ejemplo, una célula puede convertirse en una célula muscular o nerviosa.
• Comunicación: Las células responden a señales químicas y físicas de su entorno. También pueden comunicarse entre sí, especialmente en organismos pluricelulares, usando señales como hormonas.
• Evolución: Las células pueden cambiar a lo largo del tiempo, lo que permite que los organismos se adapten mejor a su ambiente.

¿Cómo se Estudian las Células?

Para entender las células, los científicos usan diferentes herramientas. La microscopía es una rama de la biología que se dedica a esto. Como la mayoría de las células son muy pequeñas, el microscopio es esencial. Hoy en día, se usan dos tipos principales:

• Microscopios ópticos: Usan luz visible y lentes de cristal para aumentar las imágenes. Son útiles para observar tejidos y células desde el siglo XVII.
• Microscopios electrónicos: Usan electrones a alta velocidad para ver las muestras. Ofrecen un aumento mucho mayor que los ópticos, permitiendo ver detalles muy pequeños como virus y partes de las células. Sin embargo, no se pueden usar para ver células vivas, ya que requieren un vacío y una preparación especial de las muestras.

Imagen del virus SARS-CoV-2, tomada con un microscopio electrónico de barrido.

La Célula Procariota: La Más Sencilla

Las células procariotas son pequeñas y más simples que las eucariotas. Tienen ribosomas, pero no tienen orgánulos rodeados por membranas, como el núcleo celular. Su material genético está libre en el citosol. Sin embargo, algunas bacterias fotosintéticas tienen membranas internas. En general, los procariotas no tienen un citoesqueleto complejo, aunque algunas bacterias tienen proteínas que actúan de forma similar. Los procariotas tienen una gran diversidad y metabolismos muy variados. Se clasifican en arqueas y bacterias.

Arqueas: Un Grupo Especial de Procariotas

Estructura bioquímica de la membrana de arqueas (arriba) comparada con la de bacterias y eucariotas (en medio).

Las arqueas miden entre 0.1 y 15 micrómetros, aunque algunas pueden ser más grandes. Tienen muchas formas, incluso cuadradas. Algunas arqueas tienen flagelos y pueden moverse. Al igual que las bacterias, las arqueas no tienen orgánulos internos con membranas. Sus ribosomas son más parecidos a los de las eucariotas que a los de las bacterias. La membrana celular de las arqueas es única en su composición química. Casi todas tienen una pared celular que no contiene peptidoglicano, una sustancia común en las bacterias. Las arqueas no tienen núcleo y poseen un solo cromosoma circular. También pueden tener plásmidos, que son pequeños trozos de ADN extra. Sus genomas son pequeños. Se pueden reproducir por fisión binaria (división en dos) o por otros métodos.

Bacterias: Los Microorganismos Más Conocidos

Estructura de la célula procariota.

Las bacterias son organismos muy pequeños, generalmente de unas pocas micras. Como otros procariotas, no tienen un núcleo celular rodeado por una membrana. Su material genético está en una región llamada nucleoide. Tampoco tienen otros orgánulos con membranas. En su citoplasma pueden tener plásmidos, que son pequeños anillos de ADN con genes adicionales. Las bacterias tienen una membrana celular y una pared celular que contiene peptidoglicano. Algunas tienen una cápsula protectora. Otras pueden formar endosporas, que son formas resistentes que les permiten sobrevivir en condiciones extremas. Muchas bacterias tienen flagelos para moverse y pili para adherirse o intercambiar material genético. La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular. Se reproducen muy rápido por fisión binaria, creando muchas células casi idénticas.

La Célula Eucariota: La Complejidad de la Vida

Las células eucariotas son mucho más complejas. Tienen una estructura básica con diferentes tipos de orgánulos especializados dentro del citoplasma. Lo más importante es el núcleo, que guarda el material genético. En los organismos pluricelulares, las células eucariotas pueden especializarse mucho. La estructura de una célula eucariota varía según el tipo de organismo:

• Células animales: No tienen pared celular ni plastos (como los cloroplastos). Pueden tener vacuolas pequeñas y centríolos, que ayudan en la división celular.
• Células vegetales: Tienen una pared celular rígida hecha principalmente de celulosa. Poseen plastos, como los cloroplastos (para la fotosíntesis), cromoplastos (con pigmentos) y leucoplastos (para almacenar almidón). También tienen vacuolas grandes que almacenan sustancias y plasmodesmos, que son conexiones entre células.

Diagrama de una célula animal. (1. Nucléolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7. Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso, 9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma, 13. Centríolos).

Diagrama de una célula vegetal

Partes y Compartimentos de la Célula Eucariota

Las células son muy activas por dentro. Tienen diferentes compartimentos, algunos rodeados por membranas, donde ocurren procesos biológicos específicos. Esto es muy evidente en las células eucariotas, que tienen muchos orgánulos con funciones especializadas.

Membrana Plasmática: La Frontera de la Célula

La membrana plasmática es la capa externa que rodea la célula. Está hecha de una doble capa de fosfolípidos, proteínas y glúcidos. Las proteínas representan aproximadamente la mitad de la masa de la membrana. Un modelo que explica cómo funciona la membrana es el modelo del mosaico fluido. Este modelo dice que las moléculas de la membrana se mueven libremente, como un mosaico.

Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas asociadas que permiten las funciones inherentes a este orgánulo.

La membrana permite el intercambio de sustancias y energía entre el interior y el exterior de la célula. También permite que las células se comuniquen entre sí mediante señales químicas, como hormonas o neurotransmisores.

Núcleo y Expresión Genética

El ADN y sus distintos niveles de empaquetamiento.

Las células eucariotas tienen su material genético (el ADN) dentro de un núcleo celular, que está rodeado por una envoltura nuclear con poros. Dentro del núcleo, el ADN se organiza con proteínas en una estructura llamada cromatina. El ADN en el núcleo está constantemente regulando la expresión génica. Esto significa que se copia en ARN mensajero, que luego sale al citosol para ser usado en la fabricación de proteínas. Cuando la célula se va a dividir, el ADN se duplica. Las células eucariotas también tienen material genético fuera del núcleo, en las mitocondrias y los cloroplastos (si los tienen).

Fabricación y Descomposición de Moléculas Grandes

Dentro del citosol (el líquido de la célula), hay muchas estructuras y enzimas que realizan el metabolismo.

Estructura de los ribosomas; 1) subunidad mayor, 2) subunidad menor.

Imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi; 1, Núcleo. 2, Poro nuclear.3, Retículo endoplasmático rugoso (REr).4, Retículo endoplasmático liso (REl). 5, Ribosoma en el RE rugoso. 6, Proteínas siendo transportadas.7, Vesícula (transporte). 8, Aparato de Golgi. 9, Lado cis del aparato de Golgi.10, Lado trans del aparato de Golgi.11, Cisternas del aparato de Golgi.

• Ribosomas: Son como pequeñas fábricas que construyen proteínas siguiendo las instrucciones del ARN mensajero. Se forman en el núcleo y trabajan en el citoplasma.
• Retículo endoplasmático: Es una red de sacos y tubos interconectados. Participa en la fabricación de proteínas y lípidos, y en la detoxificación de sustancias.
• Aparato de Golgi: Es un conjunto de sacos aplanados. Recibe las proteínas del retículo endoplasmático, las modifica, las clasifica y las envía a su destino final dentro o fuera de la célula.
• Lisosomas: Son orgánulos que contienen enzimas que descomponen moléculas grandes, como proteínas o desechos celulares. Son como el "reciclador" de la célula.

La vacuola regula el estado de turgencia de la célula vegetal.

• Vacuola vegetal: Son orgánulos grandes y exclusivos de las células vegetales. Almacenan agua, nutrientes y desechos, y ayudan a mantener la forma de la célula.
• Inclusiones citoplasmáticas: Son acumulaciones de sustancias (como almidón o grasas) que la célula guarda como reserva de energía. No están rodeadas por una membrana.

Conversión de Energía en la Célula

El metabolismo celular implica transformar unas sustancias en otras, con la ayuda de enzimas.

Modelo de una mitocondria: 1. Membrana interna; 2. Membrana externa; 3. Cresta mitocondrial; 4. Matriz mitocondrial.

• Mitocondrias: Son los "motores" de la célula. Producen la mayor parte de la energía que la célula necesita para funcionar, a través de un proceso llamado respiración celular. Tienen dos membranas y su propio ADN. Se cree que las mitocondrias fueron bacterias que vivieron dentro de otras células.

Estructura de un cloroplasto.

• Cloroplastos: Son los orgánulos de las células vegetales que realizan la fotosíntesis. Convierten la energía de la luz solar en energía química. También tienen dos membranas y su propio ADN. Se piensa que los cloroplastos fueron cianobacterias que vivieron dentro de otras células.

Modelo de la estructura de un peroxisoma.

• Peroxisomas: Son pequeñas vesículas que contienen enzimas que ayudan a la célula a eliminar sustancias tóxicas.

Citoesqueleto: El Andamiaje Interno

Las células tienen un "esqueleto" interno llamado citoesqueleto que les da forma y estructura. Este esqueleto es dinámico y está formado por diferentes tipos de proteínas filamentosas:

• Microfilamentos: Hechos de una proteína llamada actina. Son importantes para el movimiento y la contracción de la célula, especialmente en las células musculares.

Citoesqueleto eucariota: microfilamentos en rojo, microtúbulos en verde y núcleo en azul.

• Microtúbulos: Son tubos huecos que se extienden por todo el citoplasma. Ayudan a mover vesículas y orgánulos dentro de la célula, y son clave en la división celular. También forman parte de los cilios y flagelos.
• Filamentos intermedios: Son fibras que dan soporte mecánico a la célula. Son muy comunes en células animales.

Micrografía al microscopio electrónico de barrido mostrando la superficie de células ciliadas del epitelio de los bronquiolos.

• Centríolos: Son estructuras cilíndricas que forman parte del citoesqueleto de las células animales. Participan en la división celular y en la formación de cilios y flagelos.
• Cilios y flagelos: Son prolongaciones de la superficie celular que permiten el movimiento de la célula o el desplazamiento de sustancias a su alrededor.

Ciclo de Vida de una Célula: Crecer y Dividirse

Diagrama del ciclo celular: la interfase, en naranja, alberga a las fases G₁, S y G₂; la fase M, en cambio, únicamente consta de la mitosis y citocinesis, si la hubiere.

El ciclo celular es el proceso por el cual una célula madre crece y se divide en dos células hijas. Las células que no se están dividiendo se encuentran en una fase llamada G₀. El ciclo celular tiene dos etapas principales:

• Interfase: Es el período en el que la célula crece y se prepara para dividirse. Aquí duplica su ADN. Se divide en tres fases:

* Fase G₁: La célula crece y fabrica proteínas y ARN. * Fase S: Se duplica el ADN. Cada cromosoma se convierte en dos cromátidas idénticas. * Fase G₂: La célula sigue creciendo y preparándose para la división.

• Fase M: Es la fase de la división celular. Una célula se divide en dos células hijas idénticas. Incluye la mitosis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma).

Existe otro tipo de división celular llamada meiosis, que ocurre en las células que forman los gametos (células reproductoras). En la meiosis, el número de cromosomas se reduce a la mitad. Así, cuando dos gametos se unen durante la fecundación, forman un nuevo individuo con el número completo de cromosomas.

Origen de las Células: ¿Cómo Empezó Todo?

El Nacimiento de la Primera Célula

Se cree que la vida, y por lo tanto la primera célula, surgió de moléculas inorgánicas que se transformaron en moléculas orgánicas bajo ciertas condiciones ambientales. El experimento de Miller y Urey (1953) demostró que se podían formar aminoácidos (componentes de las proteínas) a partir de sustancias simples en condiciones similares a las de la Tierra primitiva. Se piensa que estas moléculas orgánicas se agruparon para formar estructuras más complejas, que finalmente desarrollaron la capacidad de organizarse y copiarse a sí mismas, dando origen a una célula primitiva.

El Origen de la Célula Eucariota

En la teoría de la simbiogénesis, la unión entre una arquea y una bacteria aeróbica creó la célula eucariota, con mitochondrias aeróbicas, hace unos 2500 millones de años. Una segunda unión, hace 2000 millones de años, añadió los cloroplastos, originando la célula vegetal.

Las células eucariotas aparecieron hace unos 2500 millones de años. Se cree que esto ocurrió por un proceso llamado simbiogénesis, donde una arquea y una bacteria se unieron. Esta nueva célula tenía un nivel de complejidad mayor, con un núcleo y mitocondrias. Las células vegetales se formaron más tarde, hace unos 2000 millones de años, cuando una cianobacteria (que podía hacer fotosíntesis) se unió a una célula eucariota, dando origen a los cloroplastos.

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Véase también

En inglés: Cell Facts for Kids