Resumen Biología celular generalidades, organelas, tipos de transporte

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TERCERA PARTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BREVE VISION CELULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA CELULAR 
 
Las células y sus estructuras son demasiado pequeñas para observarlas, 
escucharlas o tocarlas de manera directa. Debido a su tamaño, las células solo 
pueden observarse con la ayuda de un microscopio. 
 
Las células así como los animales y las plantas, tienen vida. En realidad, la vida es 
la propiedad básica de las células y éstas son las unidades más pequeñas que 
poseen tal naturaleza. La muerte puede considerarse una de las propiedades 
básicas de la vida porque solo una entidad viva enfrenta esta perspectiva. Resulta 
importante que las células mueran casi siempre víctimas de un programa interno 
por el cual las células innecesarias o aquellas que tienen el riesgo de tornarse 
malignas se eliminan así mismas. 
 
 TEORÍA CELULAR Y PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS 
 
La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas 
las actividades necesarias para el mantenimiento de la vida. Tiene todos los 
componentes físicos y químicos necesarios para su propio mantenimiento, 
crecimiento y reproducción. 
 
En 1839, Theodor Schwann, público un informe detallado sobre las bases 
celulares y propuso dos principios de la teoría celular: 
 
1. Todos los organismos están compuestos de una o más células. 
2. La célula es la unidad estructural de la vida. 
 
Para 1855, Rudolf Virchow había formulado un argumento convincente para el 
tercer postulado de la teoría celular: 
3. Las células solo pueden originarse por división de una célula preexistente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 49. Formación de la Teoría celular 
 
3 
 
2. PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS. 
 
 
La exploración de la célula comienza con el examen de algunas de sus 
propiedades fundamentales. 
 
 
1. Las células son muy complejas y organizadas. La complejidad es una 
propiedad que es evidente pero difícil de describir. En este momento es posible 
pensar sobre la complejidad en términos de orden y consistencia. Cuanto más 
compleja sea una estructura, mayor es el número de partes que deben estar en 
un lugar adecuado, menor la tolerancia a errores en la naturaleza e 
interacciones de las partes y mayor la regulación o control que se debe ejercer 
para mantener el sistema. La complejidad de la vida se considera en diferentes 
niveles, por ejemplo la organización de átomos dentro de moléculas pequeñas, 
la organización de estas moléculas dentro de polímetros gigantes y la 
organización de moléculas poliméricas en complejos que a su vez están 
organizados dentro de organelos subcelulares y en el interior de la célula. 
Cada tipo celular posee una apariencia constante bajo el microscopio, esto es, 
los organelos tienen una forma y localización particulares, sin importar cuál sea 
la especie de la cual provengan. Mientras que un ser humano y un gato, por 
ejemplo, tienen características anatómicas muy diferentes, las células que 
conforman sus tejidos y los organelos que integran sus células son muy 
semejantes. Además muchos de los procesos básicos, como la síntesis de 
proteínas, la conversión de energía química o la construcción de una 
membrana, son muy parecidos en todos los organismos. 
 
2. Las células poseen un programa genético y los medios para usarlo. Los 
organismos están construidos de acuerdo con la información genética 
codificada en un grupo de genes. El programa genético humano contiene 
suficiente información para llenar miles de páginas de un texto, si se 
codificaran palabras y resulta relevante que esa gran cantidad de información 
este empaquetada dentro de un grupo de cromosomas que ocupan el espacio 
del núcleo celular cientos de veces más pequeño que el punto de una i. Los 
genes constituyen el proyecto para construir las estructuras celulares, las 
instrucciones para llevar a cabo las actividades celulares y el programa para 
duplicarse y permiten mediante cambios en la información genética 
(mutaciones, que exista variaron entre los individuos, lo cual forma la base de 
la evolución biológica). 
 
3. Las células son capaces de reproducirse. Las células se reproducen por 
división, un proceso en el cual el contenido de una célula “madre” se distribuye 
dentro de dos células “hijas”. Después de la división, el material genético se 
duplica con éxito y cada célula comparte la misma información genética. En la 
mayoría de los casos las dos células hijas tienen un volumen igual. Pero en 
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algunos casos, como ocurre con los oocitos humanos, una de las células 
retiene casi todo el citoplasma. También son capaces de utilizar las sustancias 
que asimilan del medio para sintetizar biomoléculas que contribuyen al 
aumento de su tamaño. 
 
El crecimiento es por tanto, un aumento en la masa celular como resultado en 
el incremento del tamaño y/o número de las células individuales. 
 
4. Las células obtienen y utilizan energía. El desarrollo y mantenimiento de la 
complejidad exigen una constante entrada de energía. Virtualmente, toda la 
energía requerida para la vida en la superficie terrestre proviene del sol y esta 
energía luminosa se convierte por fotosíntesis en energía química, que se 
almacena en forma de carbohidratos. 
 
Una vez dentro de la célula los carbohidratos se desensamblan y su contenido 
energético se almacena en forma de ATP, que más tarde se usa para el 
funcionamiento de las innumerables actividades celulares que requieren 
energía. 
 
Las células toman sustancias del medio y las utilizan en la obtención y 
transformación de la energía necesaria para su metabolismo. 
 
5. Las células llevan a cabo diferentes reacciones químicas. La función 
celular se asemeja a plantas químicas en miniatura y la suma total de las 
reacciones químicas en una célula representa el metabolismo celular. 
 
6. Las células se ocupan de numerosas actividades mecánicas. Las células 
son sitios de mucha actividad. Los materiales se transportan de un lugar a 
otro, las estructuras se acoplan y desacoplan con rapidez y, en muchos casos, 
la célula entera se mueve por si misma de un punto a otro. 
 
 Estas actividades se basan en cambios mecánicos y dinámicos intracelulares 
iniciados por cambios en la estructura proteínica motora, las cuales son solo 
una de los muchos tipos de máquinas moleculares empleadas por la célula 
para llevar a cabo actividades mecánicas. 
 
7. Las células son capaces de reaccionar a estímulos (Irritabilidad). Éstos 
son ocasionados por cambios físicos o químicos en el ambiente interno o 
externo. Algunas células responden a estímulos de manera obvia; por 
ejemplo, un protista se mueve lejos de un objeto que está en su camino o en 
dirección de una fuente de nutrimentos. La mayor parte de las células está 
cubierta de receptores que interaccionan con sustancias en el ambiente en 
forma muy específica. 
 
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Poseen receptores para hormonas, factores de crecimiento, materiales 
extracelulares o sustancias localizadas en las superficies de otras células. Las 
células pueden responder a estímulos específicos por medio de la alteración 
de sus actividades metabólicas, al prepararse para la división celular, moverse 
de un lugar a otro o eliminarse a sí mismas. 
 
8. Las células son capaces de autorregularse. El mantenimiento de un estado 
complejo y ordenado exige regulación constante. La importancia de los 
mecanismos de regulación celulares es más evidente cuando la célula se 
daña. Los procesos de regulación requieren varios pasos ordenados en los 
cuales se acoplan, remueven o hacen ajustes específicos conforme la 
regulación avanza. 
 
En la célula cada paso se tiene que dar sin el beneficio de una dirección 
constante; cada paso de un proceso debe ocurrir de modo espontáneo, de tal 
forma que el siguiente se active de forma automática. Cada tipo de actividad 
celular necesita un grupo único de herramientas y maquinas moleculares muy 
complejas.6 
 
3. PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS 
 
 
A partir de diferentes estudios se encontró que existen dos tipos básicos de 
células: procariotas y eucariotas, que se diferencian entre otras cosas por su 
tamaño y tipos de estructuras internas (organelos). La existencia de dos clases 
distintas de células sin ningún intermediario conocido representa una de las 
divisiones evolutivas más importantes en el mundo biológico. 
 
✓ CÉLULAS PROCARIÓTICAS. Muy simples y primitivas. Apenas tienen 
estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un núcleo propiamente 
dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y 
separado del resto del citoplasma. Además, su ADN no está asociado a ciertas 
proteínas como las histonas y está formando un único cromosoma. Son 
procariotas, entre otras: las bacterias. 
 
✓ CÉLULAS EUCARIÓTICAS. Células características del resto de los organismos 
unicelulares y pluricelulares, animales y vegetales. Su estructura es más 
evolucionada y compleja que la de los procariotas. Tienen orgánulos celulares y 
un núcleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura nuclear. Su ADN 
está asociado a proteínas (histonas y otras) y estructurado en numerosos 
cromosomas. 
 
 
 
 
Figura 50. Célula eucariota y procariota 
 
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Al comparar ambos tipos de células se hacen evidentes muchas diferencias 
básicas entre los dos tipos, así como bastantes similitudes. Las semejanzas y 
diferencias se muestran en los cuadros que se presentan a continuación: 
 
 
Cuadro 1. CARACTERÍSTICAS COMUNES 
 
 
• Membrana plasmática de estructura similar 
• Información genética codificada en el ADN mediante códigos genéticos 
idénticos. 
• Mecanismos similares para la transcripción y traducción de la información 
genética incluidos ribosomas semejantes. 
• Rutas metabólicas compartidas (Por ej. Glucólisis y CAT) 
• Conservación de la energía química en forma de ATP 
• Mecanismos semejantes para la fotosíntesis 
• Mecanismos parecidos para sintetizar e insertan las proteínas de membrana. 
• Presentan estructuras similares en algunos de sus componentes. Ej: la 
membrana celular, la cual funciona como una barrera de permeabilidad 
selectiva. 
• Ambos tipos de células pueden estar rodeados por pared celular que 
proporciona rigidez a las células sin embargo, su composición es diferente. 
 
 
Pero también presentan muchas características que las diferencian y por las 
cuales se genera la división, entre ellas: 
 
 
Cuadro 2. CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES 
 
 
 
CARACTERÍSTICA 
 
PROCARIOTAS EUCARIÓTAS 
TAMAÑO 
CELULAR 
1 a 10 mm de diámetro 10 a 100 mm de diámetro 
MATERIAL 
GENÉTICO 
Adherido a la membrana 
plasmática y concentrado en 
una región denominada 
nucleoide 
Presente en un núcleo 
rodeado por una envoltura 
con poros nucleares 
CROMOSOMAS 
Único, generalmente circular 
y sin proteínas 
Muchos, lineales y con 
proteínas (histonas y no 
histonas) 
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ADN Circular Lineal 
CITOPLASMA 
En gran medida 
indiferenciado. 
Contiene una gran cantidad 
de proteínas y estructuras, 
llamadas organelos 
subcelulares algunos de ellos 
con unidad de membrana. 
ORGANELOS 
SUBCELULARES 
Ribosomas 
Carente de sistema de 
citomembranas. 
Ribosomas, Sistema de 
citomembranas 
(mitocondrias, cloroplastos, 
retículo endoplasmático, 
aparato de golgi, vacuolas, 
lisosomas, citoesqueleto) 
PARED CELULAR 
Constituida por 
peptidoglicanos. 
Compuesta principalmente 
por celulosa, en algunos 
casos presenta lignina, 
pectina. Excepto células 
animales. 
MOVILIDAD 
Flagelos constituidos por 
flagelina 
Cilios y flagelos constituidos 
por tubulina con organización 
compleja. 
REPRODUCCIÓN 
Asexual (Bipartición o fisión 
binaria) 
En su mayoría sexual que 
requiere meiosis y 
fecundación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. TEORIA DE LA ENDOSIMBIOSIS 
 
La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células 
eucariotas, especialmente cloroplastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en 
organismos procariotas que después de ser englobados por otro microorganismo 
habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. 
 
Se especula con que las mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa (por 
ejemplo, rickettsias) y los plastos de cianobacterias. 
 
La teoría endosimbiótica fue postulada por Lynn Margulis en 1967, con el nombre 
de endosimbiosis en serie, quien describió el origen simbiogenético de las células 
eucariotas. 
 
Pruebas a favor de la teoría 
 
La evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso 
de endosimbiosis son las siguientes: 
 
• El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias. 
 
• Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN bicatenario circular cerrado 
covalentemente - al igual que los procariotas- mientras que el núcleo eucariota 
posee varios cromosomas bicatenarios lineales. 
• Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la 
fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la 
bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción 
que la habría englobado en una vesícula. 
 
• Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por fisión binaria al igual que los 
procariotas (los eucariotas lo hacen por mitosis). En algunas algas, tales como 
Euglena, los plastos pueden ser destruidos por ciertos productos químicos o la 
ausencia prolongada de luz sin que el resto de la célula se vea afectada. En 
estos casos, los plastos no se regeneran. 
 
• En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan 
en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias. Por otro lado, los 
tilacoides que encontramos en cloroplastos son similares a unos sistemas 
elaborados de endomembranas presentes en cianobacterias. 
 
• En general, la síntesis proteica en mitocondrias y cloroplastos es autónoma. 
 
• Algunas proteínas codificadas en el núcleo se transportan al orgánulo, y las 
mitocondrias y cloroplastos tienen genomas pequeños en comparación con los 
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de las bacterias. Esto es consistente con la idea de una dependencia creciente 
hacia el anfitrión eucariótico después de la endosimbiosis. La mayoría de los 
genes en los genomas de los orgánulos se han perdido o se han movido al 
núcleo. Es por ello que transcurridos tantos años, hospedador y huésped no 
podrían vivir por separado. 
 
• En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s, característicos de 
procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son 
80s. 
 
• El análisis del RNAr 16s de la subunidad pequeña del ribosoma de 
mitocondrias y plastos revela escasas diferencias evolutivas con algunos 
procariotas. 
 
Pruebas en contra de la teoría 
 
• Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva 
del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de 
transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico. 
 
• Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin 
embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han 
transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron 
suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del 
anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad 
mitocondrial. 
 
• La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto se debe a que a lo 
largo de la evolución gracias a la mayor energía y carbono orgánico disponible, 
las células han desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse 
solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. LA CÉLULA PROCARIOTA 
 
Realizando un examen superficial del mundo microbiano se observa que las 
bacterias son uno de los grupos más importantes por diferentes criterios: por el 
número de organismos, por suimportancia y distribución ecológica, o por su 
importancia para el hombre. 
 
 
GENERALIDADES 
 
 
o Las bacterias pertenecen al reino Procaryota. 
o Son elementos unicelulares sin un núcleo verdadero. 
o Su tamaño aproximado es de 1-10 micras. 
o Las bacterias son de vidas libres, cosmopolitas y patógenas para el hombre y 
animales. 
o Pueden causar enfermedades infecciosas en los seres vivos. 
o Son beneficiosas ya que algunas reciclan el carbono, azufre, nitrógeno y 
fósforo; algunas viven en el intestino del hombre (ejemplo: Escherichia coli), las 
cuales sintetizan vitaminas como BIOTINA; en rumiantes elaboran celulasa, 
una enzima que digiere la celulosa. 
o Tienen nutrición: autótrofa: por fotosíntesis y quimiosíntesis y heterótrofa 
(bacterias). 
o Reproducción: asexual, la reproducción de las bacterias se realiza a gran 
velocidad; algunas se dividen un vez cada 20 minutos. 
 
 
ELEMENTOS BACTERIANOS 
 
 
A los elementos bacterianos los podemos dividir en: 
 
Elementos obligados: 
 
✓ Pared bacteriana. 
✓ Membrana citoplasmática. 
✓ Citoplasma. 
✓ Ribosomas. 
✓ Nucleoide o cromosoma bacteriano. 
 
 
 
 
 
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Elementos facultativos: 
 
✓ Capsula. 
✓ Flagelos. 
✓ Fimbrias o pili. 
✓ Endospora. 
✓ Glicocalix. 
✓ Plásmidos. 
✓ Vacuolas 
 
✓ PARED CELULAR 
 
Es una estructura compleja y fundamental para la bacteria formada por 
peptidoglicanos (mureína o glucopéptido), cuyos componentes básicos son: 
 
• El N-acetilglucosamina (NAG) 
• El N-acetilmurámico (NAM). 
 
 
 
Figura 51. Estructura del peptidoglicano. 
 
 
El peptidoglicano representa el 5-20 % de la composición de la pared de las 
bacterias Gram (-) y el 90 % en las Gram (+). 
 
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Figura 52. Estructura de la pared celular de las bacterias Gram (+) y Gram (-) 
respectivamente. 
 
Esta estructura se pone de manifiesto con la tinción de Gram: (Desarrollada por 
Hans Christian Gram (1853-1938). Permite dividir a las bacterias en dos grandes 
grupos: Gram (+) y Gram (-). 
 
 
 
Figura 53. Observación microscópica de bacterias Gram (-) y Gram (+) 
respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
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Por su rigidez le da la forma peculiar a la bacteria. 
 
 
 
Figura 54. Morfología general bacteriana. 
 
• Protege a la bacteria de los cambios de la presión osmótica del medio que la 
rodea. 
 
• Es el lugar donde se localizan numerosos determinantes antigénicos que 
permiten diferenciar a las bacterias entre sí. 
 
• La endotoxina de algunos grupos también se encuentra aquí. 
 
• Es el sustrato donde actúan antimicrobianos como los beta-lactámicos. 
 
• Participa en la división celular. 
 
 
✓ MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
 
Está formada por fosfolípidos y proteínas, y a diferencia de las eucariotas, no 
contiene esteroles propiamente dichos pero presenta sustancias muy parecidas 
llamadas hopanoides. 
Las enzimas del transporte electrónico se encuentran aquí (produce energía). 
 
Los componentes de la capsula y la pared celular son sintetizados aquí. 
 
Es una barrera osmótica, selectiva y activa: Contiene sistemas de transporte para 
los solutos y regula el transporte de productos celulares hacia el exterior. 
 
Las bacterias Gram negativas tienen dos membranas: una interna y otra externa, 
mientras que las Gram positivas, solo poseen una membrana (interna). 
 
Es sitio de acción de detergentes y antibióticos polipeptídicos. 
 
 
 
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✓ CITOPLASMA 
 
Formado 85 % por agua. Contiene los ribosomas, el cromosoma bacteriano y 
todas los demás estructuras y organelos. 
 
✓ RIBOSOMAS 
 
Compuestos por ARN ribosómico. Su importancia radica en ser el sitio de acción 
de numerosos antibióticos: Aminoglucosidos, tetraciclinas, cloranfenicol, 
macrolidos y lincosamidas. 
 
✓ NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO 
 
No posee membrana nuclear (de allí el termino nucleoide). Está formado por un 
único filamento de ADN superenrollado. Confiere sus peculiaridades genéticas a la 
bacteria. Regula la síntesis proteica. 
 
 
 
Figura 55. Cromosoma bacteriano. 
 
 
✓ CAPSULA 
 
Estructura polisacárida de envoltura. Factor de virulencia de la bacteria. Protege a 
la bacteria de la fagocitosis y facilita la invasión. Adicionalmente esta estructura 
cumple con funciones de adherencia a superficies. 
 
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✓ FLAGELOS 
 
Estructuras proteicas, de mayor longitud que los pili. De estructura helicoidal y 
locomotores (responsables de la motilidad bacteriana). Según la posición de los 
flagelos tenemos bacterias: Monotricas: un flagelo en un extremo; anfitricas: 
flagelos en ambos extremos; Lofotricas: varios flagelos en un extremo o ambos; 
Peritricas: flagelos en toda la superficie. 
 
Los flagelos son estructuras cilíndricas semirígidas que rotan como un propulsor. 
El “Tumbling” es un fenómeno que experimentan las bacterias y les permite 
reorientarse (cambiar de dirección y continuar avanzando). 
 
 
 
Figura 56. Clasificación bacteriana según la posición de sus flagelos: A. 
Monotrica; B. Lofotrica; C. Anfitrica; D. Peritrica. 
 
 
✓ FIMBRIAS O PILI 
 
Son estructuras cortas parecidas a pelos. Visibles solo al Microscopio Electrónico. 
Carentes de motilidad. Los poseen fundamentalmente las Gramnegativas. 
Generalmente se les asocia con dos funciones específicas: Intervienen en la 
adherencia de las bacterias a la célula huésped o facilitan el intercambio de ADN 
durante la conjunción bacteriana. 
 
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Figura 57. Proceso de conjugación bacteriano. 
 
 
✓ GLICOCALIX 
 
Entramado de fibrillas polisacáridas situadas en posición extracelular. Facilita la 
adherencia. 
 
 
✓ PLASMIDOS 
 
Los plásmidos (plasmidios) son elementos extracromosómicos compuestos por 
ADN de doble cadena, con frecuencia circular, autoreplicativos y autotransferibles. 
Los plásmidos son moléculas de ADN que se replican independientemente del 
cromosoma bacteriano. El tamaño de los plásmidos es mucho menor que el de los 
cromosomas y su número por célula es variable. Los plásmidos tienen, entre otras 
funciones, la codificación de factores de resistencia a antibióticos, toxinas, u otras 
sustancias perjudiciales para la bacteria y la codificación de factores de virulencia 
(Ej. Conferir invasividad intestinal) 
 
 
 
Figura 58. Plásmidos bacterianos. 
 
 
 
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✓ ENDOSPORA 
 
Estructura presente en algunas especies bacterianas exclusivamente bacilares. Le 
permite a la célula sobrevivir en condiciones extremadamente duras. El material 
genético de la célula se concentra y es rodeado por una capa protectora, que hace 
que la célula sea impermeable a la desecación, al calor y numerosos agentes 
químicos. Se coloca en una situación metabólica de inercia. Puede permanecer 
meses o años así. Cuando las condiciones son más favorables se produce la 
germinación, con la formación de una célula única que después se reproduce con 
normalidad. La endospora no se tiñe con los colorantes habituales y se identifica 
como una zona clara, redondeada u ovalada, que contrasta con el resto de la 
bacteria que aparece coloreada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 59. Proceso de formación de las endosporas 
 
 
 
 
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Figura 60. Estructura de las endosporas 
 
 
✓ VACUOLAS 
 
Se las observa en muchas bacterias acuáticas a quienes dan la capacidad de 
modificar su peso específico y por ello flotar en una capa determinada de agua, en 
la que encuentran condiciones óptimas de crecimiento. Se llenan rápidamente de 
gases tipo Helio e Hidrógeno, por difusión. 
 
 
 
Figura 61. Vacuolas gaseosas. 
 
 
 
 
 
 
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6. LA CÉLULA EUCARIOTA 
 
Las células tienen distintas formas, tamaños y funciones, pero comparten 
algunas características comunes 
 
Tras la difusión de la teoría celular, fueron muchos los hallazgos en torno a la 
diversidad de células que era posible encontrar en los seres vivos. Sin embargo, 
existen algunas condiciones compartidas por todas las células, 
independientemente del origen que esta tenga:• Membrana celular: todas las células están rodeadas por una membrana celular. 
Esta actúa como una barrera entre el interior de la célula y su medio ambiente. 
También controla el paso de materiales dentro y fuera de la célula. 
 
• Material hereditario: en coherencia con el tercer postulado de la teoría celular, 
cuando se forman nuevas células, reciben una copia del material hereditario de las 
células originales. Este material es el ADN, que controla las actividades de una 
célula. 
 
• Citoplasma y organelos: Las células tienen sustancias químicas y estructuras 
que le permiten comer, crecer y reproducirse, las cuales se llaman organelos. Los 
organelos están rodeados por un fluido llamado citoplasma. 
 
• De tamaño pequeño: la mayoría de las células son invisibles a simple vista. Ya 
tuviste ocasión de constatar tal hecho en el primer trabajo práctico. Tú mismo 
estás formado por cerca de 100 billones de células y para cubrir el punto de la 
letra i se necesitarían cerca de ¡50! 
 
La célula eucarionte puede estudiarse según las estructuras presentes en 
cada compartimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Organización general de una célula 
eucarionte. 
Célula 
eucarionte 
Núcleo 
Citoplasma 
Membrana 
plasmática 
Citosol 
Organelos 
Citoesqueleto 
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A continuación se describen las estructuras más importantes de una célula 
eucarionte. Se debe tener presente que la principal condición de este tipo de 
célula es el hecho de tener compartimentos independientes. 
 
Tales compartimentos permiten estudiar la célula en base a ambientes y zonas 
límite que tienen funciones específicas. Sin embargo, debe recordarse que de una 
u otra forma, todas las estructuras de una célula están estrechamente 
relacionadas. El esquema de la figura sirve de referencia para establecer las 
primeras relaciones de ubicación. Toda célula eucarionte consta de una 
membrana plasmática que envuelve al citoplasma y al núcleo. Si bien el núcleo 
está rodeado de citoplasma, su tamaño, función y características de su membrana 
se definen mejor si se describe en forma independiente a los demás componentes 
citoplasmáticos. 
 
El citoplasma posee una fase semilíquida, el citosol, que está atravesado por una 
red compleja de citoesqueleto. Embebidos en el citosol y afirmados por el 
citoesqueleto, se ubican los organelos y las inclusiones citoplasmáticas. 
 
 
MEMBRANA PLASMÁTICA 
La membrana plasmática es una estructura superficial limitante, que da 
individualidad a la célula, separándola del medio externo o de otras unidades 
similares. 
 
Organización: 
 
La membrana plasmática de las 
células animales y vegetales está 
formada por lípidos y proteínas, 
además de una pequeña cantidad 
de carbohidratos. 
Los principales lípidos de la 
membrana son fosfolípidos, que 
se disponen formando una doble 
capa. Distribuidas en la bicapa se 
encuentran distintos tipos de 
proteínas, ya sea atravesándola 
(proteínas integrales) o dispuestas 
sobre la cara interna (proteínas 
periféricas). Al igual que los 
lípidos, estas proteínas pueden 
cambiar de lugar, otorgándole un 
gran dinamismo estructural a la 
membrana. 
 
Figura 62. Estructura general de la m. 
plasmática 
 
 
22 
 
Funciones: 
 
• Participación en procesos de 
reconocimiento celular. 
• Determinación de la forma 
celular. 
• Recepción de información 
externa y transmisión al interior 
celular. 
• Regulación del movimiento de 
materiales entre los medios 
intra y extracelular y 
mantención de la concentración 
óptima para llevar a cabo los 
procesos celulares. 
 
Tipo de célula: 
 
Todas las células, sin excepción. Cabe señalar, 
sin embargo, que ciertas células animales 
poseen un alto grado de desarrollo de su 
membrana, en cuanto a la proyección de 
plegamientos (por ej. células gliales del sistema 
nervioso) o microvellosidades (por ej. células 
intestinales y renales) 
 
CITOSOL 
Figura 63. Aspecto del citosol al MET 
(en la “lupa”) 
 
 
 
 
Organización: 
 
El citosol constituye el medio celular en 
el que ocurren procesos de biosíntesis 
(fabricación) de materiales celulares y 
de obtención de energía. Procesos 
mecánicos como el movimiento del 
citoplasma o ciclosis en células 
vegetales y la emisión de seudópodos 
en las células animales dependen de 
las propiedades de semilíquido del 
citosol. 
 
El citosol está compuesto por agua, 
enzimas, ARN, proteínas estructurales, 
inclusiones, etc. y constituye cerca del 
54% del volumen total de una célula. 
Funciones: 
• Síntesis de moléculas orgánicas, por 
ej., proteínas mediante ribosomas 
• Transporte, almacenamiento y 
degradación de moléculas 
orgánicas, como grasas y glucógeno 
 
Tipo de célula: 
Todas, en general. 
 
 
23 
 
 
CITOESQUELETO 
 
Es una red de filamentos proteicos que surca el citosol, participando en la 
determinación y conservación de la forma celular, en la distribución de los organelos 
en el citosol y en variados tipos de movimientos celulares. Los principales tipos de 
filamentos citoesqueléticos son: 
 
Figura 64. Tres tipos de fibras 
citoesqueléticas 
 
 
 
 
 
Organización: Funciones: 
Microfilamentos: 
cadenas dobles 
trenzadas, cada una 
formada por un hilo 
de subunidades de 
una proteína llamada 
actina; cerca de 7 
nm de diámetro y 
hasta varios 
centímetros de 
longitud (en el caso 
de células 
musculares). 
 
Contracción 
muscular; cambios 
en la forma celular, 
incluida la división 
citoplasmática en 
las células 
animales; 
movimiento 
citoplasmático; 
movimiento de 
seudópodos 
Filamentos 
intermedios: constan 
de 8 subunidades 
formadas por 
cadenas proteicas 
que parecen 
cuerdas; 8 - 12 nm 
de diámetro y 10-
100 mm de longitud. 
 
Mantenimiento de 
la forma celular; 
sujeción a 
microfilamentos en 
células 
musculares; 
soporte de 
extensiones de 
células nerviosas; 
unión de células. 
Microtúbulos: tubos 
formados por 
subunidades 
proteicas espirales 
de dos partes; cerca 
de 25 nm de 
diámetro y pueden 
alcanzar 50 mm de 
longitud. La proteína 
que forma las 
subunidades se 
llama tubulina. 
Movimiento de 
cromosomas 
durante la división 
celular coordinado 
por los centriolos; 
movimiento de 
organelos dentro 
del citoplasma; 
movimiento de 
cilios y flagelos 
24 
 
Tipo de célula: 
En general, todas las células eucariontes poseen los tres tipos de componentes 
citoesqueléticos. El uso de uno u otro dependerá de la tarea específica de la célula. 
Sólo las células animales poseen centriolos para coordinar la división celular. Las 
células ciliadas pueden ser independientes como muchas especies de organismos 
unicelulares o formando tejidos, como es el caso de la superficie interna de la 
tráquea o la trompa de Falopio. Los flagelos se pueden encontrar en protozoos y 
espermatozoides. 
 
NÚCLEO 
El núcleo es una estructura que se presenta en todo tipo de célula, excepto en las 
bacterias y cianobacterias. Comúnmente existe un núcleo por célula, si bien algunas 
células carecen de éste (como el glóbulo rojo) y otras son bi o plurinucleadas (como 
las células del músculo esquelético). La forma nuclear es variable dependiendo en 
gran parte de la forma celular, en tanto su tamaño guarda relación con el volumen 
citoplasmático. 
 
 
Figura 65. Morfología y relaciones estructurales del núcleo 
 
 
 
Organización: 
Cuando la célula no se está dividiendo, el núcleo está constituido por una envoltura 
nuclear o carioteca, el material genético o cromatina y uno o más nucléolos. Tanto la 
cromatina como el nucléolo están incluidos en un medio semilíquido llamado jugo 
nuclear o carioplasma. Durante la división celular se pierde esta organización, ya que 
desaparece la carioteca y el nucléolo, en tanto la cromatina se condensa y forma a 
los cromosomas. 
25 
 
 
Carioteca: Es una doble membrana provista de poros. Forma parte del sistema de 
membranas internas de la célula, presentando continuidad con el RER. Su superficie 
externa suele presentar ribosomas adheridos, mientras que a la superficie internase 
adosan gránulos de cromatina. A través de los poros se mantiene un intercambio 
permanente de materiales entre el carioplasma y el citoplasma. 
 
Cromatina: Es una red de gránulos y filamentos constituida por ADN y proteínas. El 
ADN es la molécula que posee la información con el diseño de todas las proteínas 
que es capaz de elaborar el organismo de una especie. Cuando la célula se dispone 
a dividirse, la cromatina se duplica y luego se condensa para formar los 
cromosomas, que actúan como portadores de la información hereditaria. 
 
Nucléolo: Es una estructura intranuclear desprovista de membrana. Alcanza su 
mayor desarrollo, en cuanto a tamaño y cantidad, en células que sintetizan 
activamente proteínas. En el nucleolo se sintetiza ARN y además se arman los 
ribosomas que luego se desplazan hasta el citosol y/o RER a través de los poros 
nucleares 
 
Funciones: 
• Separa el material genético del 
citosol. 
• Controla la síntesis de proteínas. 
• Ensambla los ribosomas en el 
nucleolo. 
Tipo de célula: 
Células eucariontes en general. El 
nucleolo tiene mayor desarrollo en células 
con activa síntesis de proteínas, por 
ejemplo algunos tipos de células 
glandulares 
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO 
Es un organelo constituido por un 
sistema de túbulos y vesículas 
interconectados que comunica 
intermitentemente con las membranas 
plasmáticas y nucleares y que funciona 
como un sistema de transporte 
intracelular de materiales. Hay dos tipos 
de retículo endoplásmico: 
• RETÍCULO ENDOPLÁSMICO 
RUGOSO (RER) 
• RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO 
(REL) 
 
Figura 66. Morfología estructurales del 
RE 
 
 
 
Organización: 
Rugoso (RER): posee membranas 
dispuestas en sacos aplanados que se 
extienden por todo el citoplasma. Están 
cubiertas en su superficie externa por 
ribosomas. 
26 
 
 
Funciones: 
Rugoso (RER): 
• Almacenamiento y transporte de las 
proteínas fabricadas en los 
ribosomas que posee adosados 
Liso (REL): 
• Síntesis de lípidos, como esteroides, 
fosfolípidos y triglicéridos. 
• Detoxificación de materiales nocivos 
y medicamentos que penetran en las 
células, especialmente en el hígado. 
Tipo de célula: 
 
En general, en todo tipo de células 
eucariontes. 
Como la función de los ribosomas es la 
síntesis de proteínas, el RER abunda 
en aquellas células que fabrican 
grandes cantidades de proteínas. 
El REL es abundante en células 
especializadas en la síntesis de 
lípidos, por ejemplo las células que 
fabrican esteroides como algunas 
células de los órganos sexuales. 
 
 
APARATO DE GOLGI 
 
 
Figura 67. Morfología del A. de Golgi 
 
 
 
Tipo de célula: 
 Está especialmente desarrollado en 
células que participan activamente en el 
proceso de secreción en las cuáles 
distribuyen intracelularmente y 
exterioriza diversos tipos de sustancias 
sintetizadas en el RER y REL. 
 
 
 
 
Organización: 
 
Es un organelo único del sistema de 
membranas internas constituido por 
sacos aplanados o cisternas apiladas y 
vesículas. 
 
Funciones: 
 
• Procesa, clasifica y capacita las 
moléculas sintetizadas en el RER y 
REL, para convertirlos en moléculas 
funcionales 
• Sintetiza moléculas que forman parte 
de paredes (celulosa) o de 
membranas celulares (glicolípidos y 
glicoproteínas). 
• Produce vesículas de secreción, 
llenas de materiales originados en el 
RER y REL 
• Participa en la formación de 
lisosomas, así como del acrosoma, 
estructura del espermio que posibilita 
su penetración al óvulo. 
27 
 
 
LISOSOMAS 
 
Organización: 
 
Son organelos provistos de una membrana limitante que encierra gran cantidad de 
enzimas digestivas, que degradan materiales provenientes del exterior o de la misma 
célula. Son heterogéneos, aunque la mayoría se puede definir como redondeado u 
ovoide. Su membrana es resistente a las enzimas que contiene y protege a la célula de 
la autodestrucción. Su número oscila entre unos pocos y varios cientos por célula. 
 
Funciones: 
• Digestión de material extracelular 
mediante la exocitosis de 
enzimas; así ocurre la digestión 
de los alimentos en el tubo 
digestivo, la remodelación del 
hueso formado y la penetración 
del espermio en la fecundación. 
(fig. 19A) 
 
• Digestión de restos de 
membranas celulares mediante 
“autofagia”. Esto permite la 
renovación y el recambio de 
organelos en células dañadas o 
que envejecen. (fig. 19B) 
 
• Digestión de alimentos y otros 
materiales incorporados a la 
célula; esto permite alimentarse 
de gérmenes a ciertas células de 
funciones defensivas (fig. 19C) 
 
• Mediante el rompimiento de la 
membrana lisosomal en forma 
programada, la célula puede 
determinar su autodestrucción, 
fenómeno que es crucial en 
varias etapas de la vida y se 
denomina “apoptosis” (fig. 19D) 
 
 
 
Figura 68. Funciones de los lisosomas 
 
 
 
 
Tipo de célula: 
Son organelos presentes en células 
eucariontes en general. Son especialmente 
importantes en células de órganos digestivos, 
en el tejido óseo (huesos), en el espermio, 
los glóbulos blancos, entre muchos otros. 
 
 
28 
 
PEROXISOMAS 
Se parecen a los lisosomas en que 
también son organelos redondeados, que 
poseen una serie de enzimas en su 
interior. 
 
 
Figura 69. Peroxisomas junto a 
otros organelos 
 
 
 
Organización: 
La concentración de enzimas que poseen 
en su interior es tal, que tienden a formar 
cristales, los que se aprecian como 
manchas oscuras en su interior. Dos de 
sus enzimas más importantes son la 
catalasa y la urato oxidadasa 
Funciones: 
• Sus enzimas utilizan O2 para eliminar 
átomos de hidrógeno a varios tipos de 
moléculas orgánicas, a través de una 
reacción química que produce peróxido 
de hidrógeno (H2O2). A su vez, toma el 
H2O2, junto a diversas sustancias que 
pueden resultar tóxicas (por ej. el 
alcohol), y transformarlas en agua. 
• Participa en ciertas etapas de 
degradación de las grasas 
Tipo de célula: 
Presentes en todas las células eucariontes. Especialmente numerosos en células 
del hígado y los riñones. 
RIBOSOMAS 
Figura 70. Organización de un 
ribosoma 
 
Organización: 
Organelos no membranosos. Básicamente 
son gránulos pequeños, consistentes en 
ARN y proteínas. Algunos son libres y se 
encuentran suspendidos en el citosol, 
mientras que otros están asociados a 
membranas internas de la célula. 
Cada ribosoma está constituido por dos 
subunidades: una mayor y otra menor. 
Cada una de ellas, posee un tipo de ARN 
llamado ARN ribosomal y proteínas 
ribosomales. 
 
Pueden asociarse varios ribosomas entre 
sí, formando unas estructuras con forma 
de collar de perlas, llamadas 
polirribosomas. 
29 
 
Funciones: 
Exclusivamente, síntesis de proteínas 
Tipo de célula: 
Todos los tipos de células, pues todas 
requieren elaborar sus propias proteínas 
 
MITOCONDRIAS 
 
 
 
Figura 71. Estructura general de una 
mitocondria 
 
 
 
 
Organización: 
Son organelos de forma esférica, tubular u 
ovoide, dotados de una doble membrana, 
que limita un compartimento en el que se 
encuentran diversas enzimas que 
controlan el proceso de la respiración 
celular. 
Cada mitocondria consta de una 
membrana externa bastante permeable y 
otra interna y plegada, muy impermeable. 
El plegamiento de la membrana interna 
forma las crestas mitocondriales, cuyo fin 
es disponer de una mayor superficie para 
realizar reacciones químicas. 
 
Funciones: 
Síntesis de moléculas de ATP, mediante 
la degradación de carbohidratos, proceso 
conocido como respiración celular. Las 
moléculas de ATP son indispensables en 
la ejecución de tareas que requieren 
energía, por ejemplo, la síntesis de 
proteínas. 
 
Tipo de célula: 
Se encuentran en todo tipo de células 
eucariontes, y su número varía de acuerdo 
a la actividad celular, siendo más elevado 
en aquellas células que tienen mucho 
gasto de energía. Por ejemplo, en células 
musculares. 
 
 
 
 
30 
 
Las células vegetales poseen algunas características estructurales que les 
son propias 
 
Todas las estructuras y componentes antes descritosestán presentes en la inmensa 
mayoría de las células eucariontes. No obstante, existen algunas estructuras 
especiales que son exclusivas de las células vegetales y que, por tanto, las células 
animales no las poseen. 
 
 PARED CELULAR (Lo más importante: no reemplaza a la membrana plasmática) 
Organización: 
La pared celular de las plantas está 
compuesta de celulosa y otros polisacáridos 
y es producida por la misma célula que 
rodea. Posee un espesor de 0,1 a 10 μm 
 
Figura 72. Estructura general de 
pared cel vegetal 
 
Funciones: 
Soporte mecánico de las plantas y hongos, 
frente a la gravedad y el viento 
Soporte mecánico frente a los desajustes 
del ingreso o salida de agua desde las 
células 
Presenta permeabilidad frente a sustancias 
nutritivas y desechos, pero no es una 
membrana selectiva. 
Tipo de célula: 
Reino Monera: todas las bacterias poseen pared celular de peptidoglicano. Reino 
Protista: algunos tipos de protozoos, como las diatomeas poseen pared celular de 
sílice. Reino Fungi: todos los hongos poseen células con pared celular de quitina. 
Reino vegetal: todas las plantas poseen células con pared celular de celulosa. 
Reino Animal: ningún animal posee células con pared celular 
 
CLOROPLASTOS 
 
Figura 73. Estructura general de un 
cloroplasto 
 
 
 
Organización: 
Son organelos ovoides o fusiformes que 
poseen dos membranas. La membrana 
interna encierra un fluido llamado estroma, 
el cual contiene pilas interconectadas de 
bolsas membranosas huecas. Las bolsas 
individuales se llaman tilacoides y sus 
superficies poseen el pigmento clorofila, 
molécula clave en la fotosíntesis. 
La membrana externa está en contacto 
con el citosol. 
Poseen ADN y ribosomas en su estroma 
31 
 
Funciones: 
El cloroplasto absorbe luz solar para 
transformarla en energía química y posee 
los componentes necesarios para retener 
tal energía en moléculas de azúcar. 
Tipo de célula: 
Protistas fotosintetizadores y plantas 
 
PLÁSTIDOS NO 
FOTOSINTETIZADORES 
Los cloroplastos son plastidos muy 
especializados, que realizan fotosíntesis. 
Existen además una gran variedad de 
plastidos que cumplen otras funciones. 
 
Figura 74. Estructura general de un 
plastidio. 
 
 
Organización: 
Poseen membrana interna y externa. Sin 
embargo, la membrana interna no forma 
redes de tilacoides, sino que es lisa. El 
contenido del estroma depende de la 
función del plástido. Si es de 
almacenamiento, serán gránulos de 
almidón (amiloplastos). Si se trata de 
colorear pétalos o frutos, serán pigmentos 
(cromoplastos). 
Al igual que los cloroplastos, poseen ADN 
y ribosomas propios. 
Funciones: 
• Almacenamiento de nutrientes para el 
invierno 
• Coloración de flores y frutos 
 
Tipo de célula: 
Algunos protistas y todas las plantas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
 
VACUOLA CENTRAL 
 
Las vacuolas son organelos presentes en 
la mayoría de las células eucariontes, 
incluyendo las animales. La vacuola 
central es un tipo especial de vacuola, 
presente en algunos protistas y plantas. 
 
 
Figura 75. Estructura general de una 
vacuola 
 
 
 
 
Organización: 
Básicamente es un organelo ovoide, cuya 
forma dependerá de la forma de la pared 
celular y de la cantidad de agua que 
contenga. Como la mayoría de los 
organelos citoplasmáticos, está rodeado 
de una sola membrana. Ocupa cerca del 
90% del volumen celular. 
Funciones: 
• Almacenamiento de agua y otros 
nutrientes 
• Soporte mecánico de los tejidos 
(turgencia) 
• Regulación del ingreso y salida de 
agua de la célula 
• Digestión intracelular, similar a la de 
los lisosomas 
 
Tipo de célula: 
Algunos protistas y todas las plantas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
7. MEMBRANAS: SALTANDO LA BARRERA DE LA PERMEABILIDAD 
 
De todas las propiedades descritas en el modelo que tienen las membranas, se 
desprende una que es la más relevante desde el punto de vista funcional: La 
permeabilidad selectiva, es decir, la posibilidad de que la membrana restrinja los 
solutos que han de pasar a su través, pudiendo variar dicha permeabilidad en 
función de las necesidades celulares en cada momento. 
 
 
Figura 76. Membrana citoplasmática 
 
La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios 
acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular. Las células 
requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho 
procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana 
presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas 
moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no 
lipófilas. Entonces, la mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son 
incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la 
concurrencia de proteínas portadoras especiales o de canales proteicos. De este 
modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas 
de las imperantes en el medio externo. 
 
La mayoría de sustancias que atraviesan una membrana no son macromoléculas, 
sino iones y pequeñas moléculas orgánicas en disolución, en otras palabras, 
solutos. Estos solutos atraviesan la membrana en fila de a uno, un ion o una 
molécula cada vez. Los iones más comúnmente transportados son el sodio (Na+), 
el potasio (K+), el calcio (Ca+), el cloruro (Cl-) y el hidrógeno (H+). La mayoría de 
moléculas orgánicas de pequeño tamaño que son transportadas, son metabolitos-
sustratos, productos intermedios y productos finales de rutas metabólicas, que se 
producen en la célula o sus orgánulos. Los ejemplos más comunes son los 
34 
 
azúcares, los aminoácidos y los nucleótidos. Estos solutos están casi siempre más 
concentrados en el interior de la célula u orgánulo que en el exterior. 
De esta manera, el transporte, la capacidad de mover selectivamente iones y 
moléculas orgánicas a través de una membrana, es un proceso básico en la 
función celular. 
 
LOS SOLUTOS CRUZAN LA MEMBRANA POR DIFUSIÓN SIMPLE, DIFUSIÓN 
FACILITADA O TRANSPORTE ACTIVO. 
 
Algunas moléculas polares pequeñas, atraviesan la membrana por difusión simple, 
movimiento de solutos a través de la bicapa lipídica, en la dirección dictada por la 
diferencia de concentración del soluto entra ambos lados de la membrana. Sin 
embargo, para la mayoría de los solutos, el movimiento a través de la membrana, 
con una tasa significativa, sólo es posible por la presencia de proteínas 
transportadoras, proteínas integrales de membrana, que reconocen sustancias 
con una alta especificidad, acelerando su traslocación. En algunos casos, las 
proteínas de transporte permiten la difusión facilitada de solutos, moviéndolos a 
favor del gradiente de energía libre (gradiente de concentración, de carga o 
ambos), en la dirección del equilibrio termodinámico. En otros casos, las proteínas 
transportadoras permiten el transporte activo de solutos en contra de su respectivo 
gradiente de energía libre, en un proceso endergónico acoplado a la hidrólisis de 
ATP o al transporte concomitante de otro soluto, generalmente un ión, como H+ o 
Na+, a favor de su gradiente de energía libre. 
 
 
 
Figura 77. Principales tipos de transporte a través de la membrana 
citoplasmática 
 
 
35 
 
Por difusión simple a través de la bicapa, entran moléculas lipídicas como las 
hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Además, 
sustancias apolares como el oxígeno, el CO2 y el nitrógeno atmosférico. Algunas 
moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el etanol y la glicerina, 
también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el 
nombre de ósmosis. 
 
 
 
Figura 78. Difusión simple a través de la membrana celular 
 
Por difusión facilitada, entran iones como el Na+, K+, Ca2+ y Cl-. Las proteínas de 
canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, 
por ejemplo por un ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que 
se unen auna determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre 
una transformación estructural e induce la apertura del canal. 
 
 
 
Figura 79. Transporte mediado por un ligando 
36 
 
Adicionalmente, el transporte de pequeñas moléculas polares, como los 
aminoácidos, monosacáridos como la glucosa, etc, al no poder atravesar la bicapa 
lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas que faciliten su paso. 
 
 
 
Figura 80. Transporte mediado por proteínas transportadoras 
 
 
EL MOVIMIENTO DE SOLUTOS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA ESTÁ 
DETERMINADO POR SU GRADIENTE DE CONCENTRACIONES O SU 
POTENCIAL ELECTROQUÍMICO. 
 
El movimiento de una molécula sin carga neta, viene determinado por el gradiente 
de concentración de dicha molécula a ambos lados de la membrana. La difusión 
facilitada de una molécula, implica su movimiento exergónico a favor del gradiente 
de concentración, mientras que el transporte activo implica el movimiento en 
contra d dicho gradiente y requiere aporte energético. 
 
El movimiento de un ion, por otra parte, depende de su potencial electroquímico, 
que resulta de la integración de los gradientes de concentración y de carga, a 
ambos lados de la membrana. La difusión facilitada de un ion, implica el 
movimiento exergónico en la dirección dictada por su potencial electroquímico, 
mientras que el transporte activo se caracteriza por el movimiento de ese ion en 
contra de ese mismo potencial. De hecho, es el transporte activo de iones quien 
genera el gradiente de cargas o potencial de membrana, responsable de que un 
lado de la membrana tenga una carga neta negativa y el otro lado, positiva. 
 
La mayoría de las células tienen un exceso de solutos cargados negativamente en 
su interior, y por convención se dice que tiene un potencial de membrana negativo. 
Esta diferencia de carga favorece la entrada de cationes y la salida de aniones, a 
la vez que se opone a la salida de cationes y entrada de aniones. 
37 
 
LA MEMBRANA PLASMÁTICA DEL ERITROCITO COMO EJEMPLO DE LOS 
MECANISMOS DE TRANSPORTE 
 
Para asegurar la distribución de oxígeno a los tejidos desde los eritrocitos, tienen 
que intercambiarse a través de la membrana, no solo el O2, sino también el CO2 y 
el ion bicarbonato (HCO3-), así como la glucosa, que sirve como fuente principal 
de energía. Es también importante el mantenimiento del potencial de membrana, 
gracias al transporte activo de iones potasio hacia el interior y de iones sodio hacia 
el exterior. Por último, intervienen también unos canales o poros especiales, que 
permiten la entrada y salida rápida de agua y de iones, como respuesta a las 
necesidades de la célula. 
 
 
 
Fig. 81. Principales procesos de transporte en el eritrocito. 
 
DIFUSIÓN SIMPLE: MOVIMIENTO NO ASISTIDO A FAVOR DEL GRADIENTE 
 
La forma más sencilla por la que un soluto puede pasar de un lado a otro de la 
membrana es la difusión simple, movimiento neto no asistido de un soluto desde 
una región donde su concentración es mayor, a otra donde ésta es menor. El 
oxígeno es un modelo de molécula pequeña y no polar, que atraviesa fácilmente la 
bicapa lipídica hidrofóbica, por difusión simple. Esta circunstancia permite que los 
38 
 
eritrocitos del sistema circulatorio tomen oxígeno en los pulmones y lo liberen 
luego en los tejidos. 
En los capilares de los tejidos corporales, donde la concentración de oxígeno es 
baja, éste es liberado desde la hemoglobina y difunde pasivamente desde el 
citoplasma del eritrocito hacia el plasma sanguíneo y desde allí a las células que 
limitan los capilares (Figura 42. (a)). 
 
 
 
Figura 82. Transporte del O2, CO2 y HCO3- en los eritrocitos. 
 
En los capilares pulmonares se verifica el proceso contrario: el oxígeno difunde 
desde el aire inhalado en los pulmones, donde su concentración es mayor, al 
citoplasma de los eritrocitos, donde la concentración es menor (Figura 42. (b)). El 
dióxido de carbono también atraviesa las membranas por difusión simple; sin 
embargo, la mayoría del CO2 viaja en forma de ion bicarbonato (HCO3-). No es de 
extrañar que el dióxido de carbono y el oxígeno atraviesen la membrana en 
sentido opuesto, difundiendo aquél desde los tejidos hacia los pulmones. 
 
LA DIFUSIÓN MUEVE A LOS SOLUTOS HASTA ALCANZAR EL EQUILIBRIO. 
 
Con independencia de cómo se distribuya inicialmente una población de 
moléculas, la difusión tiende a crear una solución en la cual la concentración es la 
misma en todas partes. Así pues, la difusión es siempre un movimiento que 
conduce al equilibrio y en términos estrictos progresa siempre desde regiones de 
mayor a menor energía libre. 
39 
 
COMPARACIÓN ENTRE DIFUSIÓN SIMPLE Y ÓSMOSIS. 
 
Ciertas propiedades del agua hacen que ésta se comporte de manera particular. 
En primer lugar las moléculas de agua no están cargadas y, por tanto, no se ven 
afectadas por el potencial de membrana. Más aún, la concentración de agua a 
ambos lados de la membrana no presenta una diferencia apreciable. Entonces, 
¿quién determina el sentido en el cual difunden las moléculas de agua?. El agua, 
como otras sustancias, tiende a difundir desde áreas de mayor energía libre a 
otras en las cuales es menor. Así pues, el agua tiende a moverse desde áreas de 
menor concentración de solutos (energía libre alta) a las de mayor concentración 
de solutos (energía libre baja). 
 
 
 
Figura 83. Proceso de ósmosis. 
 
El movimiento de agua, en respuesta a diferencias de concentración de solutos, se 
llama ósmosis. Para la mayoría de las células, esto significa que el agua tenderá a 
moverse hacia el interior, pues la concentración de solutos es siempre mayor en el 
interior que en el exterior. Si no se controla, la entrada de agua puede causar el 
hinchamiento y posible ruptura (lisis) de la célula. 
 
LA DIFUSIÓN SIMPLE ESTÁ LIMITADA A MOLÉCULAS PEQUEÑAS NO 
POLARES. 
 
Las bicapas lipídicas son la barrera primaria de permeabilidad de una membrana. 
Las moléculas pequeñas sin carga pueden atravesar la barrera por difusión 
simple, mientras que los iones sodio y potasio prácticamente no pasan. Existen 
tres factores que afectan sustancialmente a la difusión de solutos: El tamaño, la 
polaridad y la carga, si el soluto es un ion. 
 
40 
 
• Tamaño del soluto. Las bicapas lipídicas son más permeables a las 
moléculas pequeñas que a las grandes. Las más relevantes para la función 
celular son: el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono. Sin embargo, estas 
moléculas tan pequeñas no atraviesan la membrana libremente. La regla 
del tamaño sirve para moléculas de hasta aproximadamente unos 100 
Daltons. El etanol (46 daltons) y el glicerol (92 daltons) son capaces de 
difundir a través de la membrana con una taza de transporte razonable, 
pero no así la glucosa (180 daltons). Las células precisan, por tanto, de 
proteínas insertadas en su membrana plasmática, que faciliten la entrada 
de glucosa y muchos solutos. 
 
 
 
Figura 84. Comparación entre difusión simple y ósmosis. 
 
• Polaridad del soluto. En general las bicapas lipídicas son relativamente 
permeables a moléculas no polares y menos permeables a las moléculas 
polares. Esto es debido a que las moléculas no polares se3 disuelven más 
fácilmente en la fase hidrófoba de la bicapa lipídica y así pueden atravesar 
la membrana mucho más rápidamente que las moléculas polares de 
tamaño similar. La medición de la polaridad (o no polaridad) de un soluto 
hace referencia al equilibrio de distribución de un soluto, entre las fases 
acuosas y lipídicas de una membrana, que determina cómo difundirá el 
soluto a través de dicha membrana. En general cuanto más apolar o 
hidrófoba sea una sustancia, más rápidamente se mueve a través de una 
41 
 
membrana. Por ejemplo, un compuesto polar como la urea, presenta una 
permeabilidad relativamente baja. 
 
• Permeabilidad a iones. La relativa impermeabilidad a las sustancias 
polares en general y a los iones en particular, es debida a su fuerte 
asociación con las moléculas de agua,que forman un escudo de 
hidratación. Para mover tales solutos en la membrana, se requiere que 
sean desnudados del agua, eliminando los enlaces entre los iones y las 
moléculas de ésta, en un proceso fuertemente endergónico. La 
reahidratación de los iones al otro lado de la membrana es, 
consecuentemente, un proceso exergónico. 
La impermeabilidad de las membranas a iones es muy importante para la 
actividad celular, puesto que todas las células deben mantener un potencial 
electroquímico de membrana para su correcto funcionamiento. En la 
mayoría de casos se consigue con un gradiente de sodio (células animales) 
o de protones en (casi todas las demás células). 
 
 
 
 
Figura 85. Mecanismo de permeabilidad a iones en una neurona. 
 
 
 
42 
 
DIFUSIÓN FACILITADA: MOVIMIENTO A FAVOR DEL GRADIENTE, ASISTIDO 
POR PROTEÍNAS. 
 
La mayoría de las sustancias en las células son demasiado grandes o demasiado 
polares para atravesar las membranas por difusión simple. Estos solutos entran y 
salen de las células y de los orgánulos de forma eficaz gracias a la asistencia de 
proteínas transportadoras, que intervienen en el movimiento de solutos a través de 
la membrana. Si el proceso es exergónico, se denomina difusión facilitada, pues el 
soluto difunde en el sentido impuesto por el gradiente de concentraciones (en 
moléculas sin carga) o el gradiente electroquímico (en iones). 
La función de las proteínas transportadoras es, simplemente, la de facilitar la 
difusión a favor del gradiente de sustancias polares o con carga, que de otra 
manera no podrían pasar. Un ejemplo de ello es el paso de glucosa a través de la 
membrana plasmática de un eritrocito (o para el caso, de cualquier célula del 
organismo). 
 
 
 
Figura 86. Difusión facilitada de glucosa, en el transportador GLUT1. 
 
La concentración de glucosa es mayor en la sangre que en el eritrocito, por lo que 
su entrada es exergónica (es decir, no requiere aporte energético). Sin embargo, 
la glucosa es muy grande y muy polar para poder difundir sin asistencia a través 
de la membrana; por lo que se requiere de una proteína transmembrana de 
transporte (GLUT1), presente en la membrana del eritrocito, para facilitar su 
movimiento de entrada. 
 
 
 
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TRANSPORTE ACTIVO: MOVIMIENTO EN CONTRA DEL GRADIENTE, 
ASISTIDO POR PROTEÍNAS. 
 
¿Qué ocurre cuando una sustancia tiene que ser transportada en contra del 
gradiente? En tales situaciones, se requiere el transporte activo, un proceso que 
se diferencia de la difusión facilitada en un aspecto crucial: el transporte activo 
hace posible el movimiento de solutos en contra del equilibrio termodinámico (es 
decir, contra un gradiente de concentración o contra el potencial electroquímico), 
por lo que se requiere siempre el aporte de energía. En otras palabras, el 
transporte activo acopla un proceso termodinámicamente desfavorable (es decir, 
endergónico) a otro exergónico. 
 
El transporte activo realiza tres funciones principales en las células y sus 
orgánulos. Primero, hace posible la toma de sustancias nutritivas esenciales del 
medio circundante, incluso cuando sus concentraciones son mucho menores que 
dentro de la célula. Segundo, permite que sean eliminadas varias sustancias, 
como productos de secreción y de deshecho, incluso cuando la concentración en 
el exterior es mayor que en el interior. Tercero, permite que la célula mantenga 
constantemente, un desequilibrio en las concentraciones de ciertos iones 
inorgánicos, principalmente K+, Na+, Ca2+, y H+. 
 
En contraste con la difusión simple o facilitada, que tiende a igualar las 
condiciones a un lado y otro de la membrana, el transporte activo tiene como 
consecuencia el establecimiento de diferencias en la concentración de soluto y/o 
el potencial eléctrico, a ambos lados de las membranas. El resultado final es un 
desequilibrio en estado estacionario, sin el cual la vida, tal y como la conocemos, 
sería imposible. 
 
A menudo, las proteínas de membrana implicadas en el transporte activo, se 
denominan Bombas. Una diferencia importante entre el transporte activo y la 
difusión, sea simple o facilitada, concierne a la dirección del transporte. La difusión 
simple y la facilitada no son direccionales, en relación a la membrana; el soluto se 
puede mover en un uno u otro sentido, dependiendo de los gradientes 
electroquímicos y de concentración. El transporte activo, por otra parte, suele 
tener una direccionalidad intrínseca. Un sistema de transporte activo, que mueve 
un soluto en un sentido, por lo general no transportará dicho soluto activamente en 
el otro sentido. Se dice, por tanto, que el transporte activo es un proceso 
unidireccional o vectorial. Algunos procesos de transporte activo son, en realidad, 
reversibles, pero en estos casos, el movimiento a favor de gradiente, o exergónico, 
se emplea para la formación de ATP u otros compuestos de alta energía, que 
servirán para impulsar el transporte en el otro sentido. Análogamente, la mayor 
parte de los sistemas de antiporte y de simporte, pueden trabajar en sentido 
inverso. 
 
 
44 
 
EL ACOPLAMIENTO DEL TRANSPORTE ACTIVO A UNA FUENTE DE 
ENERGÍA, PUEDE SER DIRECTO O INDIRECTO. 
 
Los mecanismos activos de transporte pueden dividirse en varias categorías, que 
se diferencian, principalmente, por la fuente de energía y por el número de solutos 
transportados. Atendiendo a la energética del transporte, éste puede ser indirecto 
o directo. 
 
1. TRANSPORTE ACTIVO INDIRECTO 
 
Depende del intercambio simultáneo de dos solutos, uno de ellos a favor de 
gradiente, permitiendo que el otro lo haga en contra. El trasnsporte puede ser un 
simporte o un antiporte, según los dos solutos se muevan en el mismo sentido o 
en sentido contrario. 
 
 
 
 
Figura 87. Mecanismo de simporte de Na+/glucosa 
 
 
2. TRANSPORTE ACTIVO DIRECTO 
 
La acumulación de moléculas de soluto o de iones a un lado de la membrana, se 
acopla directamente a una reacción química exergónica, comúnmente la hidrólisis 
de ATP. 
 
 
 
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Figura 88. Mecanismo de la bomba de Na+/K+.