Tema 6 La célula, unidad estructural y funcional - Mario Sánchez

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Biología 2º Bachillerato La célula, unidad estructural y funcional 
 
 
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departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 
UNIDAD 6. LA CÉLULA,UNIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL 
 
 
1. LA TEORÍA CELULAR 
 
La teoría celular es la parte fundamental y más relevante de la Biología que 
explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que tienen 
estas células en la constitución de la materia viva. A la teoría celular se llegó 
gracias a una serie de avances científicos que fueron ligados a la mejora de la 
calidad de los microscopios. En 1665, el científico inglés, Robert Hooke, 
examinando una laminilla de corcho al microscopio, observó que estaba formada 
por pequeñas cavidades poliédricas a las que denominó células, del latín 
cellula=celdilla. Por esta circunstancia, se le considera como el descubridor de la 
célula. 
 
Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723), coetáneo de Hooke, realizó detalladas 
observaciones de las células animales y vegetales e incluso descubrió el mundo de 
los microorganismos, protozoos y bacterias, utilizando un microscopio simple de 
una sola lente que él mismo construyó. 
 
Pero hasta que no se dispuso de buenos microscopios ópticos, a principios del siglo XIX, no se 
descubrió que todos los seres vivos, tanto animales como vegetales, están formados por células. Este 
principio es el que desarrolla la Teoría Celular que se atribuye al botánico Matthias J. 
Schleiden (1838) y al zoólogo Theodor Schwann (1839) quienes formulan los dos primeros postulados 
de la dicha teoría: 
 
 La célula es la unidad morfológica de todos los seres vivos: todos los organismos están 
formados por una o más células. 
 La célula es la unidad fisiológica de los organismos: la célula puede realizar todos los procesos 
metabólicos para mantenerse con vida. 
 
En 1858, Virchow completó la teroría celular con su célebre principio omnis cellula e cellula, es decir, 
toda célula proviene de otra célula preexistente, que se convirtió en el tercer postulado. 
 
En 1889, August Weismann amplió la información de Virchow desde un punto de vista evolutivo 
resaltando que hay una continuidad ininterrumpida entre las células actuales (y los organismos que 
ellas componen) y las células primitivas que aparecieron por primera vez sobre la Tierra hace 3500 
millones de años. La prueba del origen común de todas las células actuales reside en la semejanza de 
su composición y de sus estructuras. La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero 
fue Louis Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos 
unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva. 
 
Santiago Ramón y Cajal logró unificar todos los tejidos del cuerpo en la teoría celular, al demostrar 
que el tejido nervioso está formado por células. Su teoría, denominada "doctrina de la neurona", 
explicaba el sistema nervioso como un conglomerado de unidades independientes. Pudo 
demostrarlo gracias a las técnicas de tinción de su coetáneo Camillo Golgi, quien perfeccionó la 
observación de células mediante el empleo de nitrato de plata, logrando identificar una de las células 
nerviosas. Cajal y Golgi recibieron por ello el premio Nobel en 1906. 
 
El concepto moderno de la Teoría Celular se puede resumir en los siguientes principios: 
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 Todos los seres vivos están formados por células o por sus productos de secreción. La célula 
es la unidad estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir 
un organismo. 
 
 Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno 
inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, 
que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones 
vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo 
unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida. 
 
 Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas (Omnis 
cellula ex cellula). Es la unidad de origen de todos los seres vivos. 
 
 Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de 
su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su 
especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación 
celular. Así que la célula también es la unidad genética. 
 
Como la mayor parte de las células no son visibles a simple vista, su descubrimiento y 
estudio ha ido ligado al desarrollo de las técnicas de observación que estudiaremos al final 
del tema. 
 
 
2. ORGANIZACIÓN CELULAR 
 
Las células pueden, como hemos reseñado en el punto anterior, realizar las tres funciones vitales 
(nutrición, relación y reproducción) y son las formas más elementales de vida. Además, son capaces 
de mantener un ambiente interno relativamente constante (homeostasis). Toda unidad de nivel 
inferior carece del atributo vital. Poseen una individualidad propia que las caracteriza como unidades 
vitales. La defensa de la individualidad de la célula se argumenta principalmente en el hecho de que 
ésta es el resultado de una organización que obedece a la diferenciación de sus estructuras y no a 
una simple reunión de unidades menores. 
 
 
2.1 Morfología, tamaño y longevidad de las 
células. 
 
Su forma y tamaño variable en función de su grado de 
especialización, edad, estado funcional, de si son libres 
o forman tejidos… (alargadas, prismáticas, 
redondeadas, estrelladas, sin forma fija, los 
micoplasmas miden 0,1 micras, las bacterias entre 5-10 
micras, hay algas unicelulares de hasta 10 cm. La célula 
más grande conocida es el ovocito de avestruz aunque 
las prolongaciones axonales de las neuronas de algunos 
cetáceos pueden medir varios metros. 
 
Existe una restricción al tamaño celular que viene 
determinada por la relación entre superficie/volumen 
celular. La relación superficie/volumen celular se 
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considera como uno de los factores que podrían regular el comienzo de la división celular. Cuanta 
más pequeña es una célula esférica, mayor es la relación entre su superficie y su volumen, y 
viceversa. Teniendo en cuenta que la entrada de nutrientes se realiza a través de la superficie celular 
para luego distribuirse en el interior, dicha relación es importantísima. Una célula de gran volumen 
tiene un superficie de entrada de nutrientes proporcionalmente menor a una célula pequeña, 
además éstos han de recorrer una distancia interior mayor para ser distribuidos. Esta podría ser una 
razón por la cual pocas células maduras adoptan la forma esférica, siendo más bien aplanadas o 
irregulares. Se ha visto también que dentro de una estirpe celular, las más maduras poseen una 
relación superficie/volumen menor que las jóvenes, lo que es indicativo del inicio de su división. 
 
Por otro lado, el aumento del volumen celular no conlleva el aumento del volumen el núcleo ni de su 
dotación genética. Puesto que un mayor volumen implica más reacciones metabólicas y más 
enzimas, y éstas vienen codificadas por los genes del núcleo, podría suceder que una vez alcanzado 
determinado volumen celular el núcleo fuera incapaz de producir las enzimas necesarias para el 
adecuado funcionamiento celular, induciéndose su división. En las células eucariotas la relación entre 
el volumen del núcleo y el volumen del citoplasma sin el núcleo se llama relación nucleoplaasmática 
(RNP). 
 
El grado de madurez de la cromatina también es indicativode la cercanía de la división celular. Una 
cromatina extendida facilita la transcripción del ADN, lo que indica que la célula está en plena 
actividad metabólica. Por el contrario, una cromatina compactada indicaría que la división celular 
está próxima. 
 
En los organismos pluricelulares adultos, no todos las células tienen la capacidad de dividirse, tal es el 
caso de las células musculares estriadas humanas y las neuronas (aunque ciertos tipos de neuronas 
cerebrales se ha descubierto recientemente que si pueden hacerlo). Todas las células de un 
organismo no se dividen a la misma velocidad. Algunas, como las epiteliales y las de la médula ósea, 
lo hacen activamente mientras otras se dividen más lentamente. Durante la vida de una célula sus 
orgánulos se renuevan constantemente. Las células mueren tras un determinado número de 
divisiones para mantener el buen funcionamiento del organismo, en un proceso inducido 
fisiológicamente denominado apoptosis o suicidio celular programado. 
 
 
2.2. Estructura de las células. 
 
La utilización del microscopio permitió a los biólogos diferenciar dos tipos de células: las eucariotas y 
las procariotas. Entre ambas hay diferencias estructurales muy importantes, pero a pesar de ello, los 
mecanismos moleculares básicos que rigen la vida en los dos tipos de células son los mismos, lo que 
implica que proceden de un antecesor común conocido como LUCA o Last Universal Cellular 
Ancestor. 
 
Todos los tipos celulares que conocemos se encuadran dentro de uno de estos dos grupos de células, 
diferentes en función de su grado de complejidad y organización, aunque poseen en común una 
membrana plasmática que las aísla del medio externo, un sistema genético director del 
funcionamiento celular formado por uno o varios cromosomas y un citoplasma en el que 
diferenciamos el citosol o medio interno líquido y los orgánulos celulares. También cabría hablar de 
la existencia de un sistema metabólico encargado del funcionamiento de la célula. 
 
Los virus, junto con otras formas acelulares, como los priones o los plásmidos, quedan fuera de esta 
clasificación y serán objeto de estudio en un tema específico. En el caso de los virus, la ausencia de 
metabolismo propio hace que no sean considerados organismos vivos sino “materia viva”. 
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2.2 Estructura de la célula procariota 
 
Se caracteriza en general por ser más pequeña (1-10 micras) y tener menor complejidad 
organizativa. No existen grados de complejidad y son relativamente simples desde el punto de vista 
citológico. Poseen una simple membrana plasmática de naturaleza lipoproteica, semejante a la de 
eucariotas aunque carece de colesterol y, rodeando a la membrana, una pared bacteriana 
constituida por péptidoglucano (polímero de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico) que 
también se denomina capa de mureína. En casi todos los patógenos la pared bacteriana está 
rodeada por la llamada cápsula bacteriana o capa mucosa, con un papel regulador del intercambio 
de sustancias y de defensa ante anticuerpos y la 
fagocitosis. 
 
La membrana plasmática puede invaginarse para formar 
mesosomas que contienen diferentes moléculas como 
enzimas respiratorios y otras que regulan la duplicación 
del ADN. Algunos investigadores consideran a los 
mesosomas artefactos derivados de las técnicas 
microscópicas. 
 
El ADN bacteriano es doble hélice, circular o enrollado, 
bicatenario, asociado a proteínas similares a histonas, 
proteínas no histónicas y ARN y constituye una región 
llamada nucleoide, carente de membrana nuclear. Las 
bacterias pueden presentar pequeños fragmento de ADN circular extracromosómico denominados 
plásmidos, de gran importancia en ingeniería genética. 
 
Las células procariotas carecen de la mayor parte de los orgánulos celulares que encontramos en las 
eucariotas, excepto ribosomas para la síntesis proteica cuyo coeficiente de sedimentación es de 70 S. 
Algunas pueden presentar clorosomas que realizan la fotosíntesis anoxigénica, o tilacoides similares 
a los de los cloroplastos de células vegetales que realizan la fotosíntesis oxigénica (las cianobaterias); 
carboxisomas con enzimas que les permiten incorporar CO2 (RuBisCo); vesículas gaseosas psra su 
flotabilidad; inclusiones de reserva y de residuos metabólicos, y algunas especies poseen 
magnetosomas con cristales de magnetita para orientarse. Algunas bacterias poseen flagelos. 
 
Metabólicamente encontramos células procariotas tanto autótrofas como heterotrofas; tanto 
quimiótrofas como fotótrofas. 
 
Se distinguen dos tipos de células procariotas: las bacterias verdaderas (Eubacterias) y las 
Arqueobacterias, las cuales presentan algunas características diferentes a las primeras. Por ejemplo, 
su pared celular está compuesta por pseudopeptidoglicano; 
su membrana plasmática carece de ácidos grasos que son 
sustituidos por hidrocarburos ramificados; al igual que en 
células eucariotas, su ADN está asociado a histonas, además 
presenta intrones y varias enzimas ARN polimnerasas (en 
bacterias sólo hay una). 
 
 
Morfológicamente las bacterias pueden ser redondeadas (cocos), 
alargadas (bacilos) y onduladas (espirilos). Agruparse en cadenas 
(estrepto...), racimos (estafilo...) y sarcinas. (Las cianobacterias tienen 
forma globosa, los micoplasmas de pera y las clamidias de huevo frito). 
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2.3. Estructura de la célula eucariota 
 
Son generalmente de mayor tamaño (10-100 micras) y más complejas en su estructura y 
funcionamiento que las procariotas. Poseen estructuras subcelulares organizadas, limitadas por 
membranas o sin membrana, con funciones específicas: los orgánulos. 
 
La célula eucariota posee varios componentes principales: 
 
 Membrana plasmática. La membrana separa el citoplasma del medio externo. Su naturaleza es 
lipoproteica. Los lípidos permiten que la membrana se comporte como una barrera aislante 
entre el medio externo e interno, mientras que las proteínas se encargan de la entrada y salida 
de sustancias mediante diferentes mecanismos. La célula animal posee membranas de secreción 
como el glucocálix, (formado por oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos de membrana, es 
imprescindible para su buen funcionamiento y está implicado, entre otras cosas, en el 
reconocimiento celular). 
 
 Sistema endomembranoso. Los sistemas de membrana constituyen el retículo endoplasmático 
el cual llega a comunicarse con la membrana nuclear. Podemos diferenciar entre el retículo 
endoplasmático liso (relacionado con la biosíntesis de lípidos, entre otras funciones) y el retículo 
endoplasmático rugoso (implicado en la síntesis y glucoxilación de las proteinas). El aparato de 
Golgi (el gran organizador molecular de la célula) se considera una parte especializada del 
retículo. 
 
 Citoplasma, formado por el hialoplasma, el morfoplasma y el citoesqueleto. 
 
- El hialoplasma es el citoplasma fundamental, líquido, también llamado citosol. 
- El morfoplasma lo constituyen los elementos formes (los orgánulos). Estos pueden ser 
membranosos, como las mitocondrias y cloroplastos (relacionados con la producción de 
energía), los lisosomas (implicados en la digestión celular), las vacuolas, vesículas e 
inclusiones (almacenamiento de sustancias), peroxisomas, glioxisomas, etc. Orgánulos no 
membranosos son los ribosomas con coeficiente de sedimentación 80 S (biosíntesis proteica) 
y el centrosoma (relacionado con la división celular y con la formación de cilios y flagelos). 
- El citoesqueleto está formado por microfilamentos de actina y miosina, microtúbulos de 
tubulina y filamentos intermedios de diferentecomposición química (vimentina...). 
 
 Núcleo, es el centro director del metabolismo celular. Rodeado de una doble membrana similar a 
la plasmática que presenta poros para el intercambio de sustancias. Su aspecto varía según la 
célula esté en interfase o en división. Durante la interfase el núcleo posee membrana nuclear 
lipoproteica, doble, que lo separa del citoplasma y en su interior se localiza el ADN en forma de 
cromatina (ADN junto a proteínas histónicas). También encontramos uno o varios nucléolos y el 
carioplasma o jugo nuclear. Cuando la célula está en división, la membrana nuclear desaparece y 
el ADN se reorganiza y condensa formando los cromosomas. 
 
 
Modelos de células eucariotas 
 
Dentro de las células eucariotas podemos diferenciar entre la célula animal, de hongos y la vegetal. 
Aunque su morfología y tamaño puede variar en función de que se trate de organismos unicelulares 
o pluricelulares con tejidos especializados, su estructura es prácticamente idéntica aunque con 
ciertas diferencias. 
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La célula animal presenta formas más variadas, 
está adaptada a la nutrición heterótrofa: 
 
 Carece de pared celular de celulosa. 
 Algunas segregan mucopolisacáridos y 
proteínas que forman la matriz extracelular. 
 Presentan vesículas para almacenar sustancias. 
 Su núcleo está en posición central 
 Poseen un centrosoma con dos centriolos 
(diplosoma). 
 Algunas tienen cilios o flagelos, otras pueden 
emitir pseudópodos. 
 El glucógeno es el polisacárido de reserva 
energética. 
 
La célula de los hongos es similar a la animal pero: 
 
 Presentan pared celular de quitina, no de celulosa, sin plasmodesmos (comunicaciones 
intercelulares). 
 En las hifas de ciertos hongos varios núcleos celulares comparten un mismo citoplasma al no 
existir membrana plasmática (organización cenocítica). 
 Algunos tipos de hongos pueden tener gametos flagelados (poco frecuente). 
 
La célula vegetal suele tener forma prismática o poligonal, está adaptada a la nutrición autótrofa 
fotosintética: 
 
 Posee pared celular de celulosa. En las células vegetales 
el citoplasma establece una relación de continuidad 
entre células vecinas a través de los plasmodesmos 
(perforaciones de la pared celulósica). 
 Presentan una gran vacuola central que mantiene el 
núcleo desplazado. 
 Su centrosoma carece de centriolos. 
 Posee plastos algunos de los cuales tienen clorofila y 
otros pigmentos fotosintéticos. 
 Carece de cilios y flagelos. 
 El polisacárido de reserva energética es el almidón. 
 
 
2.4. El origen de la célula eucariota (eucariogénesis) 
 
Se denomina eucariogénesis al complejo proceso que condujo al origen de los eucariontes. La idea 
general considera que los eucariontes tienen un origen procariota, toda vez que los procariontes son 
organismos más simples y relacionados con el origen de la vida, sin embargo no hay acuerdo sobre 
los procesos que implicaron la aparición de la primera célula eucariota. 
 
En 1964 se hizo popular la hipótesis autógena de Meyer-Abich que postulaba que es posible que 
los orgánulos y el núcleo celular habrían evolucionado a partir de invaginaciones de la membrana 
plasmática. 
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En 1977, Carl Woese y G. Fox se basan en el análisis de secuencias 
moleculares del ARN ribosomal y establecen el sistema de los tres 
dominios para postular que los eucariontes, al igual que bacterias y 
arqueas, descienden de progenotes o protobiontes en los albores del 
origen de la vida, por lo que tienen una antigüedad de más de 3.000 
millones de años. De este tronco común de organismos llamado 
LUCA, del inglés Last Universal Cellular Ancestor, surgirían en la 
evolución las células procarióticas (sin núcleo diferenciado) que 
comprenderían las arqueobacterias (dominio Archaea) y las 
eubacterias (dominio Bacteria). Posteriormente aparecerían las 
células eucarióticas (dominio Eukaria) ya dotadas de núcleo. 
 
Según la hipótesis de Neomura de Cavalier-Smith, hace 900 millones 
de años apreció una comunidad de células llamada Neomura cuyos 
integrantes se caracterizaban por tener una pared de glucoproteinas 
segregada al exterior en lugar de peptidoglicano. Además 
presentaban histonas alrededor de las cuales se enrrollaba el ADN. 
Según esta hipótesis se originaron dos vías evolutivas: la de las 
aqueobacterias (dominio Archaea) y la de las células eucariotas 
(dominio Eukaria). 
 
Actualmente se piensa que la célula eucariótica proviene de una 
rama evolutiva de la procariótica que evolucionó hacia un tipo celular 
de mayor tamaño denominado célula urcariota. Según la teoría 
endosimbionte propuesta en 1967 por la bióloga estadounidense 
Lynn Margulis, también conocida como endosimbiosis seriada, la 
aparición de las células eucariotas o eucariogénesis es consecuencia 
de la sucesiva incorporación simbiogenética por parte del urcariota 
de diferentes procariotas de vida libre que originarían las células de 
los cuatro reinos restantes (protoctista, fungi, vegetal y animal). 
 
 
 
 
Los elementos procarióticos podrían haber penetrado en el urcariota hospedante 
posiblemente mediante fagocitosis como una presa ingerida o como un parásito. 
Durante ese tiempo, los elementos y el hospedante pudieron desarrollar una 
interacción mutua benéfica que se convirtió más tarde en una obligatoria 
simbiosis. Inicialmente el urcariota perdió su pared, aumentando de tamaño lo 
que requirió la presencia de estructuras proteicas que mantuvieran la estructura 
o citoesqueleto (microtúbulos) y que permitieran el movimiento y la fagocitosis. 
Al asociarse a bacterias espiroquetas aparecerían los cilios y flagelos. Al hacerlo a 
otras, los peroxisomas, orgánulos eliminadores de radicales oxidantes 
característicos de la nueva atmósfera oxidativa. Por simbiosis con bacterias 
aerobias se originarían las mitocondrias, orgánulos de tamaño similar a bacterias 
que contienen ribosomas 70S, ADN, ARN y se dividen en dos. Su asociación con 
cianobacteriass, únicas bacterias que realizan la fotosíntesis oxigénica, bien pudo 
originar los cloroplastos, orgánulos que también poseen ribosomas 70S, ADN, 
ARN y que se dividen igual que las cianobacterias. El origen del núcleo no está 
nada claro, pero pudiera derivar de la asociación con arqueobacterias ya que 
estas poseen un único cromosoma circular asociado a histonas, formando 
nucleosomas y ciertos genes contienen intrones como en las eucariotas. Sin 
embargo, ni peroxisomas ni flagelos/cilios tienen material genético propio lo que 
cuestiona algunos aspectos de dicha teoría. 
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TABLA COMPARATIVA ENTRE LA CÉLULA PROCARIOTA Y LA EUCARIOTA 
 
Característica Procariota Eucariota 
Organismos Eubacterias y arqueobacterias. Protoctistas, hongos, plantas y animales. 
Tamaño celular De 1 a 10 µm De 10 a 100 µm 
Membrana nuclear No Sí 
ADN Una molécula de ADN circular. Presentan 
plásmidos (ADN extracromosómico). 
Varias moléculas lineales asociadas a histonas. 
Mitocondrias y cloroplastos contienen ADN 
circular. 
Nucleolos No Sí 
Ribosomas 70S 80S 
Sistema 
endomembrfanoso 
No Sí 
Orgánulos Ribosomas (algunas especies presentan 
carboxisomas, clorosomas u otros). 
Núcleo, ribosomas, Golgi, RE, mitocondrias, 
cloroplastos,... 
Citoesqueleto No Sí 
Pared celular Sí, formada por peptidoglucano Solo células vegetales (celulosa) y hongos 
(quitina) 
Endocitosis y 
exocitosisNo Sí 
Locomoción Flagelo bacteriano Cilios y flagelos 
Pili y fimbrias Si No 
Metabolismo Aeróbico y anaeróbico Generalmente aeróbico 
División celular Por simple bipartición Mitosis 
Organización Unicelulares Unicelular y pluricelulares 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CUADRO RESUMEN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES Y SUS FUNCIONES 
 
Orgánulo celular Estructura y composición Función 
Membrana 
plasmática 
Está formada por una bicapa de fosfolípidos en 
la que están inmersas diversas proteínas. 
Controla el intercambio de sustancias entre la célula 
y el medio. Posee proteínas receptoras que 
transmiten señales desde el exterior al interior. 
Núcleo Está rodeado por una doble membrana que 
presenta poros que permiten la comunicación 
entre el núcleo y el citoplasma. En su interior 
destacan la cromatina y el nucléolo. 
Es el orgánulo director de la célula ya que contiene 
el ADN celular, o sea, de la información genética 
para realizar las funciones celulares. Es también 
responsable de la división de la célula. en el nucléolo 
se fabrican los ribosomas. 
Retículo 
endoplasmático 
(RE) 
Está formado por una compleja red de 
membranas que forman sáculos aplanados y 
túbulos que se extienden por todo el 
citoplasma. Puede ser liso o rugoso. 
Su función está relacionada con la síntesis y 
transporte de lípidos y proteínas de muchos 
orgánulos, así como de las proteínas que son 
segregadas al exterior. 
Ribosomas Son pequeños orgánulos formados por RNA y 
proteínas. Se pueden encontrar libres en el 
citosol o unidos a las membranas del RE. 
Son los responsables de la síntesis de proteínas. 
Complejo de 
Golgi 
Está formado por un conjunto de cisternas 
aplanadas y apiladas de las que se desprenden 
pequeñas vesículas cargadas de sustancias. 
Secreción celular. Formación, a partir de las 
vesículas, de orgánulos celulares, tales como 
lisosomas y vacuolas. 
Mitocondrias Son orgánulos energéticos presentes en todas 
las células eucarióticas. Están rodeadas por dos 
membranas, la cavidad interna se denomina 
matriz y contiene muchas enzimas, ADN, ARN y 
ribosomas. 
En ellas tiene lugar la respiración celular, proceso 
que consiste en la oxidación de la materia orgánica 
para obtener energía mediante la cual las células 
llevan a cabo todas sus funciones. 
Lisosomas Son vesículas provistas de enzimas digestivas. Se encargan de digerir sustancias alimenticias y 
orgánulos celulares dañados. 
Peroxisomas Son vesículas que contienen enzimas 
oxidativos. 
Llevan a cabo reacciones que generan y destruyen 
peróxico de hidrógeno. 
Centrosoma En la célula animal está formado por dos 
órganos cilíndricos llamados centriolos 
(diplosoma). La célula vegetal carece de 
centriolos. 
Organiza el citoesqueleto e interviene en la forma y 
el movimiento de las células; también interviene en 
la división celular. 
Pared celular Es exclusiva de las células vegetales. Está 
formada por celulosa y es una gruesa cubierta 
situada sobre la superficie externa de la 
membrana plasmática. 
Protege y da forma a las células vegetales. A veces, 
la celulosa se impregna de otras sustancias y la 
pared se hace impermeable o aumenta su rigidez. 
Cloroplastos Son orgánulos energéticos exclusivos de las 
células vegetales. Están rodeados por dos 
membranas concéntricas. El espacio interno, 
llamado estroma, contiene un medio acuoso 
con numerosas enzimas, ADN, ARN y 
ribosomas; también contiene membranas 
internas donde se encuentra la clorofila. 
Son los encargados de realizar la fotosíntesis, 
proceso mediante el cual la energía luminosa 
absorbida por la clorofila se emplea para 
transformar materia inorgánica en materia orgánica. 
Vacuolas Son grandes vesículas que pueden llegar a 
ocupar hasta el 90% del volumen celular. Son 
típicas de las células vegetales. 
Almacenan gran variedad de sustancias (nutritivas, 
productos de desecho, pigmentos,...). A veces 
funcionan como lisosomas. Intervienen en los 
procesos osmóticos. 
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3. INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE ESTUDIO DE LAS CÉLULAS. 
 
Desde la segunda mitad del siglo XVII en que Hooke y Leeuwenhoek realizaron las primeras 
observaciones de células al microscopio, se ha avanzado mucho en el conocimiento de la 
morfología y fisiología celular. Esto ha sido posible gracias a la ayuda de una serie de 
métodos de trabajo cada vez más precisos y específicos. 
 
 
3.1 Estudios morfológicos: microscopía óptica y electrónica. 
 
Salvo algunas excepciones, la mayor parte de las células sólo pueden verse con ayuda de un 
microscopio. Por eso, el conocimiento de la célula empezó con la microscopía óptica, la cual 
todavía hoy en día es un instrumento esencial, junto con la mucho más reciente 
microscopía electrónica. 
 
En 1590, el holandés Janssen utilizó un sistema de dos lentes para ampliar imágenes y construyó el 
primer microscopio óptico compuesto. En estos instrumentos, una de las dos lentes, llamada 
objetivo, se coloca muy cerca del objeto a observar y su efecto es una imagen invertida y aumentada; 
el segundo juego de lentes, llamado lente ocular, se coloca a una distancia tal que su efecto sea el 
aumento del tamaño de la imagen invertida, multiplicando el efecto de la lente objetivo. A finales del 
siglo XIX, se avanzó mucho en el conocimiento de las características internas de las células gracias al 
empleo de colorantes, que proporcionan el contraste suficiente para hacer visibles las estructuras 
celulares. Sin embargo, el perfeccionamiento del microscopio óptico tenía como límite el llamado 
poder de resolución, es decir, la distancia mínima a la que 
pueden estar dos puntos para que se les vea separados. Este 
límite depende de la longitud de onda de la luz con que se 
ilumina el objeto. Para los microscopios ópticos que trabajan 
con luz visible, la resolución máxima que se puede obtener es 
de 0.2 µm (500 veces superior al poder de resolución del ojo 
humano). El ojo humano posee un poder de resolución de más 
o menos 0'1 mm, es decir 100 μ (o micrómetros). La mayoría 
de las células eucarióticas miden entre 10 y 30 μ (unas 3 ó 10 
veces menos que el poder de resolución del ojo) y las células 
procarióticas aún son menores. 
 
El problema del poder de resolución es teóricamente distinto al del aumento. El microscopio óptico 
permite aumentos de entre 1000-2000. Aún así, aunque es posible agrandar una imagen tanto como 
se desee proyectándola por ejemplo sobre una pantalla, nunca lograremos diferenciar al microscopio 
óptico dos objetos que estén separados menos de 0.2 µm; dichos objetos se verán como uno solo. 
 
La observación de células y tejidos al microscopio óptico requiere que las muestras se dejen 
atravesar por la luz, lo que obliga a la realización de cortes finos. Además, para observar los 
orgánulos celulares, generalmente transparentes, es necesario que exista un contraste óptico entre 
ellos, lo que se consigue mediante el empleo de colorantes. 
 
Al microscopio óptico podemos observar células vivas o células muertas fijadas y coloreadas. 
 
 Se pueden observar células vivas sin someterlas a ningún tipo de manipulación, manteniéndolas 
durante su estudio en el medio adecuado. Con mayor frecuencia se necesita utilizar colorantes 
denominados vitales, que no dañan a las células y permiten visualizar algunas de sus estructuras. 
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Entre estos colorantes están el azul de metileno, el verde Jano, rojo neutro, etc. Sin embargo, en la mayoría de los casos se trabaja con preparaciones permanentes. Para eso, en 
primer lugar, las células han de ser tratadas con un fijador que las inmovilice y las mate. Los 
fijadores son productos químicos capaces de penetrar rápidamente en las células sin alterar 
morfológicamente sus estructuras (formaldehído, etanol, ácido acético, por ejemplo). Un agente 
físico que pude utilizarse con este fin es el calor. 
 
Después de la fijación, los tejidos deben ser cortados en finas secciones con un micrótomo, 
máquina con una cuchilla muy afilada y que funciona de forma similar a un cortafiambres. Dado 
que generalmente los tejidos son blandos y frágiles, antes de la obtención de los cortes es 
necesario incluirlos en un medio de soporte para endurecerlos. El medio más utilizado es la 
parafina. En algunos casos, la muestra se endurece por congelación y se corta con un micrótomo 
especial. 
 
El siguiente paso es la tinción, para lo cual se utilizan colorantes que se fijan selectivamente 
sobre los diferentes orgánulos celulares. Para ser observadas al microscopio, las secciones 
teñidas se colocan sobre un portaobjetos cubiertas con un cubreobjetos. Muchas veces al 
someter a las células a estos procesos, se producen sin querer diversos "artefactos", que de 
alguna manera, pueden falsear los resultados obtenidos. 
 
Actualmente existen microscopios ópticos especiales que permiten visualizar estructuras en células 
vivas sin necesidad de ningún tipo de manipulación. Se trata de microscopios de contraste de fases, 
de interferencia y de campo oscuro. Una de las principales ventajas de estos microscopios es que se 
pueden observar las células en acción y estudiar los movimientos intracelulares que se producen en 
procesos como la mitosis. 
 
El microscopio electrónico fue inventado por el alemán Ernest Ruska en la década de los años 30 y 
utiliza electrones en lugar de fotones para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios 
electrónicos permiten alcanzar ampliaciones hasta 5000 veces más potentes que los mejores 
microscopios ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de 
los fotones "visibles". Existen diferentes tipos de microscopios electrónicos, siendo dos los 
principales: 
a) Microscopio electrónico de transmisión (MET). El 
microscopio electrónico de transmisión emite un haz 
de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen se 
desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan 
o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan 
formando una imagen aumentada de la muestra. Los 
microscopios electrónicos de transmisión pueden 
aumentar la imagen de un objeto hasta un millón de 
veces y su poder de resolución es de 4 angstroms. En 
otros aspectos, el MET presenta problemas técnicos 
especiales. La principal dificultad es que los 
electrones tienen un poder de penetración muy 
pequeño. Como resultado, si se desea ver un detalle 
intracelular es preciso realizar secciones 
extremadamente finas de la muestra. Mediante un instrumento denominado ultramicrotomo el 
espécimen se corta en delgadas secciones con un grosor no superior a 0,1 µm. 
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ATP-sintetasas 
 
b) Microscopio electrónico de barrido (MEB). Los 
electrones no atraviesan el material sino chocan y se 
recogen en una pantalla de TV. Permite ver superficies 
en tres dimensiones. Los electrones se acompañan de 
otros procedentes de la muestra (emisión secundaria) 
lo que permite estudiar la composición química de 
algunas partes. Su poder de resolución es menor que 
el del microscopio electrónico de transmisión, entre 3 
y 20 nm y consigue unos 200.000 aumentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Micrfoscopio fuerza atómica (AFM). Desarrollado a partir del “microscopio de efecto 
túnel” que permite formar una imagen de cada uno de los átomos sobre una superficie de 
metal, el microscopio de fuerza atómica (AFM) es un instrumento mecano-óptico capaz de 
detectar fuerzas del orden de los piconewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de 
registrar continuamente su topografía mediante una sonda o punta afilada de forma 
piramidal o cónica. El microscopio de fuerza atómica ha sido esencial en el desarrollo de la 
nanotecnología, para la caracterización y visualización de muestras a dimensiones 
nanométricas. 
 
Con las técnicas de AFM es posible trabajar a escala nanométrica, 0'000000001 m, eso nos 
permite ver estructuras 1000 veces más pequeñas que una bacteria, y 10000 veces más 
pequeñas que las células del epitelio bucal. Esto supone poder ver las moléculas, incluso 
los átomos, y más sorprendente aún "pescar" moléculas en una muestra y extraerlas de su 
entorno. Las técnicas de AFM permiten trabajar en medio líquido o fisiológico y por lo 
tanto observar la interacción de la muestra con otras moléculas. Ahora podemos ver en 
detalle cómo interaccionan un antígeno y un anticuerpo; en un futuro se podrá ver paso a 
paso cómo interacciona un medicamento con una célula enferma. Las técnicas de AFM 
han permitido fotografiar lo que hasta ahora eran modelos informáticos. 
 
 
 
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Estudio bioquímico de la célula. 
 
Para conocer la composición y la función de los orgánulos y otros componentes celulares se separan y aíslan las 
diferentes estructuras de la célula mediante fraccionamiento celular y después se estudian mediante métodos 
bioquímicos y métodos mixtos, microscópico-bioquímicos. Los pasos son: 
 
 Se realiza un homogeneizado del tejido a estudiar mediante tratamientos químicos o físicos que rompan 
las células, como por ejemplo, choque osmótico o trituración. Este proceso debe hacerse con la mayor 
suavidad posible con el fin de que ese rompa la membrana plasmática pero queden intactos orgánulos 
tales como el núcleo, las mitocondrias, los lisosomas, los peroxisomas y el complejo de Golgi. El 
homogeneizado se disuelve en una solución salina o de azúcar (normalmente sacarosa). 
 
 A continuación, se separan los diferentes componentes del homogeneizado, en función de su densidad, 
mediante un instrumento llamado ultracentrífuga. Primero el homogeneizado se somete a centrifugación a 
baja velocidad separándose los orgánulos más densos (núcleos) en el precipitado y los menos densos en el 
sobrenadante (mitocondrias, ribosomas…); el sobrenadante se decanta para ser sometido de nuevo a 
centrifugación a mayor velocidad y así sucesivamente se obtienen una serie de fracciones en los diversos 
precipitados que contiene los distintos orgánulos celulares. 
 
Para saber qué orgánulos tiene cada precipitado, se utilizará el microscopio electrónico. Dependiendo de las 
características de la centrifugación, entre 500 y 1000 g durante 10 minutos se observan núcleos y cloroplastos, 
de 10000 – 20 000 durante 30 minutos mitocondrias y lisosomas y a 100.000 g durante 90 minutos el retículo 
endoplasmático rugoso y ribosomas. 
 
Marcadores radiactivos. Autorradiografía. 
 
Cualquier molécula puede "marcarse" incorporándole uno o más isótopos radiactivos. La radiación que emiten 
los núcleos de estos átomos permite detectar la molécula marcada y seguir sus movimientos. De esta forma, si 
se introduce en una célula un compuesto orgánico que contenga átomos radiactivos, se puede seguir su paso a 
través de los orgánulos celulares y estudiar sus funciones. Entre los isótopos radiactivos usados en biología 
están: 14C, 3H, 32P y 35S. 
 
La técnica, denominada autorradiografía, se utiliza para localizar las sustancias marcadas radiactivamente en 
secciones de células enteras o de tejidos, aunque más que la localización estática de un compuestoslo que 
interesa son sus desplazamientos a nivel intracelular y tisular. El proceso consiste en lo siguiente: las células 
vivas se exponen durante un tiempo, generalmente breve, a un compuesto radiactivo, transcurrido el cual 
dicho compuesto se elimina del medio. Las células así marcadas se fijan sobre un porta, se recubren con una 
fina capa de una emulsión fotográfica y se dejan en la oscuridad durante unos días, tras los cuales se revela la 
emulsión y se observa al microscopio. La radiactividad emitida impresiona la placa fotográfica, por lo que al 
revelar la película aparecen manchas oscuras que determinan la posición de la sustancia "marcada". 
 
Cultivos celulares. 
 
La mayoría de la células, tanto animales como vegetales, sobreviven, se dividen en incluso se diferencian en un 
medio de cultivo en condiciones adecuadas. Luego, las células se pueden utilizar para visualizarlas al 
microscopio o para analizarlas bioquímicamente. 
 
El interés por el cultivo de células y tejidos tiene importantes aplicaciones en el campo de la biología 
experimental, Medicina, Veterinaria, Agricultura, etc. Los cultivos de células y tejidos han permitido conocer el 
proceso de la mitosis, los movimientos celulares, la respuesta de la célula frene a sustancias tóxicas, bacterias, 
virus, etc. También se pueden estudiar los efectos de la adición o eliminación al medio de cultivo de moléculas 
específicas tales como hormonas o factores de crecimiento. 
 
Uno de los avances más importantes en los cultivos de tejidos ha sido la puesta a punto de la técnica de 
aislamiento de clones, que consiste en hacer cultivos procedentes de una única célula esta técnica es muy útil 
para diversos estudios genéticos.