Célula eucariota

La célula eucariota es la unidad anatómica, fisiológica que da origen a los organismos que forman los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Presentan un verdadero núcleo verdadero que contiene a los cromosomas y uno o más nucléolos, es el centro de control de las actividades de toda la célula. Está aislado del resto de la célula por una doble membrana perforada por finos canales que reciben el nombre de poros, por los que pueden pasar agua, iones y moléculas pequeñas. El material nuclear o cromatina se forma con el ADN y con proteínas que posteriormente formarán los cromosomas. El tamaño de las células eucariotas es mayor que el de  las procariotas, pues varía de 10 a 100 micras. Además su proceso de división celular es por mitosis en las células somáticas que forman los organismos, y por meiosis en las células reproductoras. Las células eucariotas de animales y hongos se caracterizan por ser en su mayoría heterótrofas y de respiración aerobia, excepto algunos hongos, como las levaduras. Las células eucariotas de plantas y protistas fotosintéticos, por ejemplo las algas, son autótrofas y de respiración aerobia. Poseen un citoesqueleto formado por una red de fibras proteínicas que sostienen sus distintos organelos.

Dentro de las células eucariotas se pueden distinguir dos grandes grupos: las células animales y las células vegetales, que se distinguen entre sí en muchos aspectos. Célula vegetal existe una pared celular celulósica y cloroplastos, que son los que realizan la fotosíntesis y por otro lado tenemos a célula animal que se caracterizan por ser, en su mayoría, heterótrofas y de respiración aerobia, a diferencia de las vegetales, que son autótrofas y de respiración aerobia. Además, las células eucariotas animales, como las que forman los tejidos humanos, carecen de pared celular hecha de celulosa.

A continuación se proporcionan las características y funciones de los organelos que forman parte de los modelos eucarionte vegetal como animal.

La membrana celular es la capa más externa de la célula viva y recubre el citoplasma, está formada fundamentalmente por lípidos y proteínas. Se divide en tres capas: la capa externa y la interna están constituidas por proteínas y la intermedia por una doble capa de lípidos. Actualmente con la ayuda del microscopio electrónico se ha observado que la membrana es como un modelo tipo mosaico fluido; éste propone una doble capa de fosfolípidos con sus extremos polares orientados hacia las superficies interna y externa y sus extremos apolares hidrofóbicos dirigidos en yuxtaposición hacia el centro de la bicapa, las proteínas pueden localizarse en la superficie exterior o en la interior de la bicapa lipídica (proteínas extrínsecas) o bien en la matriz fosfolipídica (proteínas intrínsecas); algunas están embebidas en la bicapa pero asoman hacia el exterior, el interior o ambos lados La membrana tiene una doble función, proporciona protección y aislamiento; además es la vía por donde se produce el intercambio de sustancias entre la célula y el medio exterior, mediante procesos de difusión, transporte activo, así como de ósmosis. En algunas células la membrana externa está rodeada por una pared rígida o película dura. Estas estructuras externas son aditamentos inanimados de la superficie de la membrana que no afectan de modo sustancial la permeabilidad de la célula. En las plantas, la cubierta exterior se denomina pared celular y está compuesta de celulosa. La pared celular brinda sostén e incluso puede evitar que la célula reviente en los medios hipoosmóticos. La pared celular es el producto de las actividades sintéticas del protoplasto (protoplasma de la célula vegetal).

El citoplasma es un líquido viscoso de consistencia gelatinosa y su estructura corresponde a la de un coloide (constituido por una gran cantidad de moléculas de diferentes tamaños), en el que están suspendidos los organelos y las microestructuras celulares.

El citoesqueleto está constituido por tres grandes sistemas de filamentos: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios. Estos filamentos se encuentran por todo el citoplasma e interaccionan con la mayoría de las membranas de la célula. El citoesqueleto está involucrado en funciones celulares sumamente importantes, entre ellas tenemos: regulación del movimiento de algunas proteínas de membrana, división celular, transporte citoplásmico, contracción, movimiento celular, etc. Las funciones del citoesqueleto están reguladas por numerosas proteínas que se asocian a los filamentos debido a la acción hormonal. Tanto los filamentos como sus proteínas asociadas pueden presentar anomalías que se expresan finalmente como alguna patología celular. Entre las enfermedades en las que el citoesqueleto se altera están la enfermedad de Alzheimer, algunos padecimientos en los que se afecta la forma de los eritrocitos y el cáncer.

El retículo endoplásmico es una red de membranas en forma de plegamientos que parecen separar porciones de citoplasma y forman una red ininterrumpida que se prolonga desde la membrana celular hasta la membrana nuclear. En algunas regiones de la célula se ve como una serie de discos o sacos aplanados. En muchas partes de la célula el retículo endoplásmico está asociado con unos pequeños gránulos densos situados a lo largo del borde exterior de su membrana. Estas estructuras se denominan ribosomas y le dan aspecto rugoso a ciertas regiones del retículo, por lo que éste se conoce como retículo endoplásmico rugoso en estas regiones, se asocia con la actividad de síntesis de proteínas. El retículo endoplásmico liso no contiene ribosomas y se observa en regiones celulares que participan en la síntesis y el transporte de lípidos o en la destoxificación de una variedad de venenos. La función del retículo endoplásmico es transportar las moléculas, las proteínas y los lípidos, y probablemente otras moléculas. También puede servir de almacén de enzimas, como las que participan en la síntesis de esteroides, de ahí que se piense que influye en la biosíntesis de estos compuestos.

Las vacuolas son regiones transparentes y bien definidas del interior de la célula que contienen agua y materiales disueltos. Funcionan como depósitos de líquidos y sales que, de otra manera, podrían interferir con los procesos metabólicos que ocurren en el citoplasma. La membrana que rodea a la vacuola se conoce como tonoplasto; por ejemplo, los organismos que viven en agua dulce tienen esta estructura que les es útil para impedir la acumulación de líquidos. En diversas células existen vacuolas que contienen enzimas digestivas y que se forman alrededor de partículas alimenticias ingeridas.

El complejo de Golgi posee una estructura membranosa que semeja a una pila de sacos o vesículas aplanadas y son continuación de los canales del retículo endoplásmico liso; están limitados por una membrana llamada dictiosoma. La porción externa del complejo de Golgi expulsa su material secretorio dentro de glóbulos rodeados por una membrana llamada vesícula secretora y que emigran hacia la superficie de la célula. Las vesículas son más pequeñas que las vacuolas y desempeñan una variedad de funciones, de las cuales el transporte es una de las más importantes. La principal función del complejo de Golgi es el almacenamiento, la modificación y el empaque de sustancias de secreción, debido a que están particularmente desarrolladas en células secretorias como el páncreas.

Las mitocondrias son organelos esféricos o con forma de puro particularmente prominentes en células con gran actividad metabólica. Las mitocondrias tienen doble pared; una membrana exterior lisa que representa los límites externos y una membrana interna sumamente plegada. Los pliegues o crestas se proyectan hacia el interior del organelo y poseen una variedad de enzimas embebidas en su estructura. Estas enzimas participan en la degradación sistemática de moléculas orgánicas para producir la energía que la célula necesita.

En la mitocondria se desarrolla el proceso de fosforilación oxidativa en íntima conexión con los procesos de respiración celular, cadenas respiratorias; al igual que los cloroplastos las mitocondrias tienen su propio ADN y sus propios ribosomas, es decir, se multiplican independientemente del resto de la célula y al parecer controlan la síntesis de sus propias membranas.

Los cloroplastos son organelos exclusivos de organismos autótrofos fotosintéticos del reino Plantae que están rodeados por una membrana externa que rodea a una matriz, el estroma. En el estroma aparece una serie de membranas que adoptan la forma de bolsas aplanadas, los tilacoides. Estas bolsas aplanadas o tilacoides, forman apilamientos que recuerdan a una fila de monedas y se les denomina grana. Las membranas de los tilacoides contienen los pigmentos: clorofila y carotenoides que se encargan de realizar la fotosíntesis, esto es, la captación de la energía luminosa para transformarla en energía química.

Los ribosomas son una serie de cuerpos esféricos o elípticos, constituidos por dos subunidades de ácido ribonucleico y proteínas de diferente tamaño. En los ribosomas se ensamblan las moléculas de proteínas; en ocasiones varias unidades de ribosoma se asocian a través de una cadena de ácido ribonucleico, dando lugar a una estructura denominada polisoma. Los ribosomas participan en la síntesis de proteínas, debido al ácido ribonucleico que contienen.

Los lisosomas se asemejan por su forma a las mitocondrias, pero son más pequeños y tienen una sola membrana delimitante. Contienen enzimas tan poderosas como las enzimas hidrolíticas (lipasa, proteasa, amilasa, etc.) que de no estar encerradas dentro de la membrana lisosómica impermeable, digerirían los componentes celulares. Los lisosomas participan en la digestión intracelular y quizá también sean importantes para la destrucción de ciertas estructuras durante el proceso de desarrollo.

Los peroxisomas presentan forma de vesículas y son los responsables de catalizar las reacciones de formación y destrucción de peróxido, así como de la oxidación de ácido glicólico, propio de los vegetales.

El núcleo generalmente se localiza en la porción central de la célula y está separado del citoplasma por una envoltura formada por dos membranas (membrana nuclear); que se fusionan en ciertas zonas y en las que se forman poros (orificios) que sirven como salida directa para ciertas sustancias del núcleo. Todo el ácido desoxirribonucleico cromosómico se encuentra empaquetado en fibras de cromatina gracias a su asociación con una cantidad igual de proteínas llamadas histonas. El contenido nuclear (nucleoplasma) se comunica con el citosol por medio de unas aberturas de la envoltura nuclear denominadas poros nucleares y contiene también al nucleolo.

El núcleo es una de las partes más importantes de la célula, debido a que es el responsable de regir los procesos de reproducción de la célula, además proporciona información hereditaria a través del ácido desoxirribonucleico que forman los cromosomas presentes en él.

El nucleolo es un denso corpúsculo que contiene las unidades de los ribosomas, está constituido en gran parte por ácido ribonucleico y proteínas; representa una estación de tránsito y acumula el ácido ribonucleico (ARN) en espera de pasar al citoplasma. El nucleolo es responsable de la formación de ribosomas y adquiere particular importancia durante el proceso de división celular; sin embargo, también se manifiestan en células que ya no se dividen, por ejemplo, en los leucocitos de la sangre. A su vez, el nucleolo participa en el metabolismo del ARN.

Los centriolos parecen un par de varillas cilíndricas; están situados justo encima de la membrana del núcleo y dado que sus ejes longitudinales son perpendiculares entre sí, forman una cruz. La estructura microtubular del centriolo es idéntica a la del cuerpo basal. La función del centriolo es la formación de cilios y undulipodios, así como el control de la actividad de los mismos, y probablemente intervienen en la formación del huso acromático, una estructura esencial en los procesos de división celular (mitosis y meiosis).

Los cilios y undulipodios son estructuras piliformes (con forma de pelos) ancladas por uno de sus extremos y capaces de ejecutar diversos movimientos con su extremo libre, están forrados por una membrana continua con la membrana celular. Deben su movilidad a estructuras llamadas microtúbulos, son estructuras cilíndricas largas y huecas; constan de dos subunidades proteínicas llamadas alfa tubulina y beta tubulina, que se combinan para formar la unidad básica del microtúbulo. Estos pares unitarios se apilan extremo con extremo para formar un largo hilo denominado protofilamento. Trece de estos protofilamentos están dispuestos unos al lado de otros, en sentido paralelo, formando un círculo, algo así como los postes de una valla circular, con lo cual se integra el microtúbulo. Presentan otro par de túbulos en el centro y los conjuntos periféricos están formados por dobletes de tubos, además presentan un cuerpo basal; una característica de los cilios y undulipodios maduros es que no se encuentran incluidos en el citoplasma, sino salen de él y generalmente obtienen el recubrimiento de la membrana.

Los undulipodios, por lo general, se presentan en poca cantidad (1 a 3) y su longitud es mayor en comparación con la de los cilios, los cuales son muy numerosos y su longitud generalmente es corta. La función primordial de los cilios y undulipodios es dar movilidad a las células, ya sea en forma individual, en el caso de los undulipodios, o bien, en forma conjunta, en el caso de los cilios.