Partes de la célula eucariota: estructura y funciones

La célula es la unidad estructural y funcional básica de los seres vivos. Esto significa que los organismos están formados por una o muchas células y que, dentro de ellas, se realizan las funciones necesarias para mantenerse con vida. Los tejidos y los órganos surgen cuando numerosas células se organizan y se especializan.

Existen dos grandes tipos de organización celular. Las células procariotas, propias de las bacterias, no tienen un núcleo delimitado por una membrana y presentan una estructura interna relativamente sencilla. Las células eucariotas, en cambio, poseen un núcleo definido y diversos orgánulos especializados. Los animales, las plantas y muchos otros organismos están formados por células eucariotas.

Resumen

La célula eucariota es la unidad básica de la vida y se caracteriza por tener un núcleo definido, citoplasma y membrana plasmática, que regula el intercambio con el exterior. Sus orgánulos coordinan funciones esenciales: los ribosomas fabrican proteínas; el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi las procesan y distribuyen; las mitocondrias producen energía; y el citoesqueleto organiza el interior. Las células vegetales poseen pared celular, vacuola central y plastos, cuyos cloroplastos realizan la fotosíntesis.

Qué es una célula eucariota

La teoría celular establece que la célula es la unidad básica de la vida, que todos los organismos están constituidos por una o más células y que toda célula procede de otra célula. Las células eucariotas comparten una organización general, aunque no todas tienen la misma forma, tamaño ni los mismos orgánulos.

En términos generales, una célula eucariota está formada por tres elementos principales:

• La membrana plasmática, que delimita la célula y regula el intercambio de sustancias con el exterior.
• El citoplasma, espacio situado entre la membrana y el núcleo, donde se encuentran el citosol y numerosos orgánulos.
• El núcleo, compartimento que contiene la mayor parte del material genético y coordina muchas actividades celulares.

La estructura concreta depende de la función de cada célula. Por ejemplo, una célula especializada en la contracción no necesita exactamente las mismas adaptaciones que otra dedicada a transmitir señales o a formar una barrera protectora.

Algunos tipos de células eucariotas animales

En los animales existen muchos tipos celulares. Cada uno presenta características relacionadas con el trabajo que realiza en el organismo.

• Células epiteliales: forman capas que recubren superficies externas y cavidades internas. Pueden proteger, secretar sustancias o facilitar la absorción.
• Células de la sangre: los eritrocitos transportan principalmente oxígeno; los leucocitos participan en la defensa; y las plaquetas intervienen en la coagulación.
• Células musculares: contienen estructuras que permiten la contracción. Según su localización, pueden participar en el movimiento corporal, en los movimientos de los órganos o en los latidos del corazón.
• Células del tejido óseo: contribuyen a formar, mantener y renovar el hueso. Entre ellas se encuentran los osteoblastos y los osteoclastos, que realizan funciones diferentes.
• Células nerviosas: las neuronas reciben y transmiten señales, mientras que las células gliales proporcionan apoyo, protección y otras condiciones necesarias para el funcionamiento del tejido nervioso.

La especialización no elimina la organización básica de la célula eucariota. Todas necesitan controlar su interior, obtener materia y energía, fabricar moléculas, eliminar residuos y conservar o transmitir su información genética.

Partes generales de la célula eucariota

A continuación se describen las principales estructuras de las células eucariotas y las funciones que desempeñan. Algunas aparecen tanto en animales como en plantas; otras son características de las células vegetales o se encuentran solo en determinados tipos celulares.

Membrana plasmática

La membrana plasmática es la capa que separa el medio interno de la célula del medio externo. No actúa como una pared completamente cerrada: controla qué sustancias entran, cuáles salen y en qué cantidad. Por esta razón se dice que tiene una permeabilidad selectiva.

Su estructura básica es una bicapa lipídica. Los lípidos se organizan de modo que sus partes hidrófilas quedan orientadas hacia los medios acuosos y sus partes hidrófobas se sitúan enfrentadas en el interior de la membrana. Esta organización proporciona una barrera flexible.

En la membrana también hay proteínas con funciones variadas. Algunas permiten el paso de determinados iones o moléculas; otras reciben señales y algunas participan en la unión entre células. En su superficie pueden encontrarse glúcidos unidos a lípidos o proteínas, que ayudan al reconocimiento celular. La membrana es dinámica y puede cambiar de forma, incorporar materiales o liberar sustancias mediante vesículas.

Núcleo

El núcleo es el compartimento que alberga la mayor parte del ADN de una célula eucariota. El ADN contiene la información necesaria para fabricar proteínas y regular numerosos procesos celulares. No se encuentra disperso sin organización, sino asociado a proteínas y agrupado en una sustancia llamada cromatina.

El núcleo está rodeado por la envoltura nuclear, formada por dos membranas. Esta envoltura contiene poros que permiten un intercambio controlado entre el núcleo y el citoplasma. Por ellos pueden salir moléculas de ARN y entrar proteínas necesarias para las actividades nucleares.

En el interior nuclear se encuentra el nucléolo, una región donde se producen componentes de los ribosomas. El núcleo también participa en la duplicación del ADN y en la transcripción, proceso mediante el cual se obtiene ARN a partir de la información del ADN. Aunque muchas células tienen un núcleo, algunas pueden carecer de él en una fase concreta de su desarrollo y otras pueden presentar más de uno.

Citoplasma y citosol

El citoplasma comprende la zona situada fuera del núcleo. Incluye el citosol, los orgánulos, el citoesqueleto y otras estructuras. El citosol es la parte líquida o gelificada del citoplasma y está compuesto principalmente por agua, además de iones, proteínas, azúcares, lípidos y otras moléculas.

En el citosol tienen lugar muchas reacciones químicas. También sirve como medio de transporte interno y permite que los orgánulos estén en contacto con las sustancias que necesitan. La composición del citoplasma no es idéntica en todas las células: cambia según su actividad y su grado de especialización.

Ribosomas

Los ribosomas son complejos formados por ARN y proteínas. Su función es fabricar proteínas a partir de la información contenida en una molécula de ARN mensajero. Este proceso recibe el nombre de traducción.

Algunos ribosomas se encuentran libres en el citosol y producen proteínas que actúan dentro de la célula. Otros están unidos a la superficie del retículo endoplasmático rugoso y fabrican proteínas destinadas, entre otros lugares, a la membrana, a la secreción o a ciertos compartimentos celulares.

Retículo endoplasmático

El retículo endoplasmático es una red de membranas formada por sacos y conductos conectados entre sí. Se extiende por el citoplasma y mantiene relación estructural con la envoltura nuclear.

• Retículo endoplasmático rugoso: tiene ribosomas adheridos a su superficie. Interviene en la síntesis, el plegamiento y las primeras modificaciones de determinadas proteínas. Después, muchas de ellas son transportadas en vesículas hacia el aparato de Golgi.
• Retículo endoplasmático liso: carece de ribosomas en la superficie visible y participa en la producción de lípidos, en el almacenamiento de calcio y en procesos de transformación o neutralización de algunas sustancias. Su importancia varía según el tipo de célula.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi está formado por una serie de sacos membranosos aplanados llamados cisternas. Recibe materiales procedentes del retículo endoplasmático y los modifica, clasifica y distribuye.

Las vesículas que llegan desde el retículo se fusionan con la zona de entrada del aparato de Golgi. Durante su recorrido por las cisternas, las proteínas y los lípidos pueden sufrir cambios químicos. Finalmente, la zona de salida los dirige hacia distintos destinos: la membrana plasmática, el exterior celular u otros compartimentos, como los lisosomas.

Lisosomas

Los lisosomas son compartimentos rodeados por membrana que contienen enzimas capaces de descomponer numerosas moléculas. Su interior es ácido, una condición necesaria para que muchas de esas enzimas funcionen correctamente.

Estas estructuras participan en la digestión de materiales incorporados desde el exterior y en la destrucción de componentes celulares deteriorados. Los productos útiles pueden volver al citoplasma para ser reutilizados, mientras que los residuos se procesan o se eliminan. Su actividad es especialmente importante en células que incorporan y destruyen partículas.

Peroxisomas

Los peroxisomas son pequeños orgánulos relacionados con reacciones de oxidación. Intervienen en la transformación de ciertos ácidos grasos y en la degradación de sustancias potencialmente perjudiciales.

Durante algunas de sus reacciones se produce peróxido de hidrógeno, una sustancia reactiva. Por eso los peroxisomas también contienen enzimas que lo convierten en compuestos menos dañinos. Su número y actividad dependen del tipo de célula y de las funciones que esta realiza.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos rodeados por dos membranas. La membrana interna presenta numerosos pliegues, llamados crestas, que aumentan la superficie disponible para determinadas reacciones.

Su función más conocida es participar en la respiración celular y producir gran parte del ATP, molécula que la célula utiliza como fuente inmediata de energía. Para ello aprovechan la energía contenida en nutrientes y la transfieren a una forma utilizable. Las mitocondrias también intervienen en la regulación del calcio y en procesos relacionados con la muerte celular programada. Además, contienen una pequeña cantidad de material genético propio.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos distribuida por el citoplasma. No es un esqueleto rígido, sino una estructura adaptable que ayuda a conservar la forma celular y a organizar el interior.

• Microfilamentos de actina: participan en los cambios de forma, los movimientos celulares y algunas formas de división celular.
• Filamentos intermedios: proporcionan resistencia mecánica y ayudan a mantener la posición de determinadas estructuras.
• Microtúbulos: intervienen en el transporte interno, en la organización de los orgánulos y en la separación de los cromosomas durante la división celular.

Las proteínas motoras pueden desplazarse sobre algunos filamentos y transportar vesículas u otros materiales. El centrosoma es una región importante para la organización de los microtúbulos en muchas células animales.

Cilios y flagelos

Los cilios y los flagelos son prolongaciones celulares cuya estructura interna está relacionada con los microtúbulos. No constituyen un orgánulo independiente como una mitocondria, sino que son especializaciones de la membrana y del citoesqueleto.

Los cilios suelen ser numerosos y cortos. Pueden desplazar líquido o partículas sobre la superficie celular y, en algunos casos, tienen funciones sensoriales. Los flagelos suelen ser más largos y menos numerosos, y su movimiento puede impulsar a la célula. La presencia de estas prolongaciones depende del tipo celular.

Inclusiones y gránulos de glucógeno

En el citoplasma pueden aparecer inclusiones, es decir, acumulaciones de sustancias que no están organizadas como los orgánulos membranosos. Entre ellas se encuentran los gránulos de glucógeno, una forma de almacenar glucosa.

El glucógeno puede movilizarse cuando la célula necesita obtener energía rápidamente. Es especialmente abundante en células que requieren reservas de glucosa para su actividad, como ciertas células del hígado y del músculo. También pueden acumularse gotas de lípidos, pigmentos u otros materiales, según la función celular.

Estructuras características de las células vegetales

Las células vegetales comparten con las animales la membrana plasmática, el núcleo, los ribosomas, las mitocondrias, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y otros componentes. Sin embargo, presentan estructuras que se relacionan con la fotosíntesis, el almacenamiento y la comunicación entre células.

Pared celular

La pared celular se sitúa por fuera de la membrana plasmática. Está formada principalmente por celulosa y proporciona protección, resistencia y soporte. A diferencia de la membrana, que es flexible y regula directamente el intercambio, la pared aporta una envoltura más firme.

La pared ayuda a que la célula vegetal mantenga su forma y soporte la presión interna producida por la entrada de agua. No debe confundirse con la membrana plasmática: ambas están próximas, pero tienen composición y funciones diferentes.

Plasmodesmos

Los plasmodesmos son pequeños canales que atraviesan la pared celular y conectan el interior de células vegetales vecinas. A través de estas conexiones puede producirse una comunicación y un intercambio controlado de sustancias entre los citoplasmas.

Gracias a ellos, las células de un tejido vegetal no funcionan como unidades completamente aisladas. Los plasmodesmos permiten coordinar actividades y distribuir determinadas moléculas entre células próximas.

Vacuola central

La vacuola es un compartimento rodeado por una membrana llamada tonoplasto. En muchas células vegetales maduras existe una gran vacuola central que puede ocupar una parte considerable del espacio celular y desplazar el citoplasma hacia la periferia.

Su contenido puede incluir agua, iones, azúcares, proteínas, pigmentos y enzimas. Entre sus funciones se encuentran el almacenamiento, la regulación del equilibrio de agua y solutos, la acumulación de sustancias y la contribución a la presión interna que ayuda a mantener la forma de la planta. También puede participar en la degradación de materiales celulares.

Plastos

Los plastos son orgánulos propios de las células vegetales y de algunos organismos fotosintéticos. Pueden fabricar o almacenar sustancias, y algunos contienen pigmentos.

• Cloroplastos: contienen clorofila y son el lugar principal de la fotosíntesis. En ellos, la energía luminosa se utiliza para formar materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua, con liberación de oxígeno.
• Leucoplastos: carecen de pigmentación intensa y pueden almacenar sustancias como almidón, aceites o proteínas. Son frecuentes en partes de la planta que no realizan una fotosíntesis intensa.
• Cromoplastos: acumulan pigmentos, como los carotenoides, que dan color a determinadas flores, frutos o tejidos vegetales.

Los plastos pueden transformarse de un tipo en otro durante el desarrollo de la planta. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos poseen material genético propio en pequeña cantidad.

Glioxisomas

Los glioxisomas son orgánulos relacionados con los peroxisomas que aparecen especialmente en tejidos vegetales como las semillas en germinación. Contienen enzimas que permiten aprovechar las reservas de lípidos y convertir parte de sus productos en compuestos que pueden utilizarse para obtener energía o formar azúcares.

Esta función resulta útil durante las primeras etapas de la germinación, cuando la planta todavía no dispone de hojas plenamente desarrolladas para realizar una fotosíntesis eficaz. Los peroxisomas de las plantas también participan en otros procesos metabólicos, incluida la fotorrespiración.

Diferencias básicas entre una célula animal y una célula vegetal

Aunque ambas son eucariotas y comparten numerosos componentes, las células animales y vegetales presentan algunas diferencias importantes.

• La célula vegetal posee pared celular; la animal no.
• La célula vegetal suele tener una vacuola central grande, mientras que en las células animales las vesículas y vacuolas suelen ser más pequeñas y variadas.
• Las células vegetales pueden contener cloroplastos y otros plastos; las células animales no realizan la fotosíntesis mediante estos orgánulos.
• Las células vegetales se comunican mediante plasmodesmos; las animales utilizan otros tipos de uniones celulares.
• La forma de las células animales suele ser más variable porque no tienen una pared rígida, mientras que la pared vegetal contribuye a mantener una forma más estable.

Estas diferencias son generales y no significan que todas las células de un organismo sean iguales. Dentro de una planta o de un animal pueden existir células muy distintas, adaptadas a tareas concretas.

Cómo se relacionan las partes de la célula

Los orgánulos no trabajan de manera aislada. El núcleo contiene la información que permite fabricar muchas proteínas; los ribosomas las producen; el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi pueden modificarlas y distribuirlas; y las vesículas las llevan hasta su destino.

Las mitocondrias suministran ATP para alimentar numerosos procesos. El citoesqueleto organiza el tráfico interno y contribuye a los cambios de forma. La membrana plasmática controla la relación con el exterior, mientras que los lisosomas y los peroxisomas colaboran en la transformación y eliminación de sustancias. En las células vegetales, la vacuola, la pared y los plastos añaden funciones relacionadas con el almacenamiento, el soporte y la fotosíntesis.

Por tanto, estudiar las partes de la célula eucariota no consiste solo en memorizar una lista. Lo importante es comprender que cada estructura tiene una función y que todas coordinan sus actividades para que la célula pueda vivir, crecer, responder a su entorno y reproducirse.