Estructura y Función Celular: Componentes y Procesos Esenciales

1. Matriz Extracelular

La matriz extracelular es la sustancia que rodea a la mayoría de las células en los organismos pluricelulares. Constituye un espacio intercelular dentro de un tejido. Está compuesta por agua, proteínas (como el colágeno) y polisacáridos (como el ácido hialurónico). Sus funciones principales son:

• Proporcionar sostén a las células.
• Facilitar el intercambio de sustancias.
• Permitir la comunicación intercelular.

2. Pared Celular Vegetal

La pared celular vegetal es una cubierta compuesta por celulosa que rodea la membrana plasmática de algunos organismos, como plantas, hongos, algas y bacterias. Sus funciones son:

• Dar forma a la célula.
• Proporcionar soporte.
• Proteger a la célula.

Estructura de la pared celular vegetal:

• Lámina media: Es la primera capa en formarse. Está compuesta por pectinas y permite el crecimiento celular.
• Pared primaria: Es la segunda capa en formarse, más fina que la pared secundaria. Está compuesta por hemicelulosa y permite el crecimiento.
• Pared secundaria: Es la tercera capa en formarse, más gruesa que la pared primaria. Está compuesta por celulosa, lignina (en la madera) y suberina (en el corcho). No permite el crecimiento.

La pared celular vegetal presenta plasmodesmos y punteaduras que permiten el contacto entre células adyacentes.

3. Pared Celular de Hongos

La pared celular de los hongos tiene las siguientes funciones:

• Protección.
• Adherencia a otras células.
• Carácter antigénico (los compuestos de la pared celular provocan una respuesta del sistema inmune).

Está compuesta por quitina, un homopolisacárido formado por N-acetil-glucosaminas unidas por enlace β(1-4).

4. Pared Bacteriana

La pared bacteriana tiene las siguientes funciones:

• Dar forma a la bacteria.
• Proteger a la bacteria.
• Permitir la clasificación de las bacterias.

Está compuesta por mureína, que a su vez está formada por N-acetil-glucosamina (NAG), N-acetil murámico (NAM) y un tetrapéptido unidos de forma alterna formando largas cadenas.

Clasificación de las Bacterias en Función de la Pared Celular

• Gram positivas (Gram +): Presentan una capa gruesa y uniforme formada por peptidoglicano (mureína). Se tiñen de azul. Ejemplo: Streptococcus.
• Gram negativas (Gram -): Presentan una pared delgada formada por dos capas. La capa exterior está formada por fosfolípidos, proteínas y lipopolisacáridos. La capa interna está formada por peptidoglicano (mureína). Se tiñen de rojo. Ejemplo: Escherichia coli.

Función de la Tinción de Gram

1. Realizar el frotis en un portaobjetos.
2. Fijar las células con alcohol o calor.
3. Teñir con azul-violeta/cristal-violeta.
4. Lavar con agua.
5. Fijar el azul-violeta con lugol (contiene yodo).
6. Decolorar la mureína con alcohol-acetona (poco tiempo, menos de 15-20 segundos).
7. Teñir con safranina o fucsina.
8. Lavar el exceso de fucsina o safranina.
9. Observar al microscopio.

Nota: Las arqueobacterias no contienen mureína. Los micoplasmas son bacterias sin pared celular. Los antibióticos no permiten la síntesis de la pared celular, por lo que no afectan ni a los micoplasmas ni a los virus.

5. Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una lámina delgada que envuelve a cada célula y la separa del medio externo. Sus funciones son:

• Transporte transmembrana.
• Delimitar la célula (separarla del medio).
• Recepción de sustancias.
• Reconocimiento celular (glucocálix).
• Reacciones del metabolismo (mesosomas de las células procariotas).
• Control del crecimiento (glucocálix).
• Uniones celulares.

Está formada por una bicapa lipídica con proteínas intrínsecas (unidas a la membrana) y periféricas (a un lado de la membrana). En su cara externa presenta una cubierta fibrosa denominada glucocálix, formada por glucoproteínas y glucolípidos. El glucocálix protege a la célula y participa en los procesos de comunicación, reconocimiento y adhesión celular. Según el modelo de mosaico fluido (Singer y Nicholson, 1972), la membrana plasmática tiene las siguientes propiedades:

Propiedades de la Membrana Plasmática

1. Asimetría: Es asimétrica debido a la presencia del glucocálix y de las proteínas periféricas.
2. Fluidez: Posee movilidad y se puede autoreparar. La fluidez depende de:
   • Temperatura: A mayor temperatura, mayor fluidez.
   • Colesterol: A mayor cantidad de colesterol, menor fluidez.
   • Movimiento lateral de las proteínas: A mayor movimiento, mayor fluidez.
   • Movimiento de los fosfolípidos: Rotación, lateral y flip-flop.
   • Número de insaturaciones y longitud de los ácidos grasos de los fosfolípidos: A mayor longitud, menor movimiento (sólido). A mayor número de insaturaciones, mayor movimiento (líquido).
3. Semipermeabilidad: La membrana es selectiva, deja pasar algunas sustancias y a otras no.

6. Contactos Celulares

6.1 Transporte Transmembrana

Sustancias Pequeñas

1. Transporte pasivo: Sin gasto de energía y a favor del gradiente de concentración (de mayor a menor concentración).
   • Difusión simple: Agua, etanol, éter, acetona, gases (O₂, CO₂).
   • Difusión facilitada: Mediada por proteínas (canales: agua, Na⁺, Cl^-, Ca²⁺) (permeasas: glucosa, aminoácidos).
2. Transporte activo: Con gasto de energía, en contra del gradiente de concentración, mediado por proteínas bombas (H⁺, Ca²⁺, glucosa).

Sustancias Grandes

Entran y salen mediante vesículas.

• Endocitosis (entrada): Puede ser fagocitosis (sólidos) o pinocitosis (líquidos). También existe la endocitosis mediada por receptor.
• Exocitosis (salida).
• Transcitosis: Movimiento de vesículas por el citoplasma. Consta de seis fases: dos de endocitosis, dos o tres de transcitosis y dos de exocitosis.

6.2 Uniones Celulares

Son contactos entre células adyacentes que aparecen en diferentes tejidos. Hay cinco tipos:

1. Uniones estrechas: Se encuentran en células epiteliales. También se llaman ocluyentes o impermeables. Algunas proteínas unen las membranas, impidiendo el paso de sustancias entre las células.
2. Desmosomas: Se encuentran en el cuello del útero o en el músculo cardíaco. Son uniones muy fuertes, formadas por proteínas y fibras del citoesqueleto.
3. Hemidesmosomas: Se encuentran en las uniones entre el epitelio y la lámina basal del tejido conectivo donde se apoya.
4. Uniones tipo GAP o hendiduras: Se encuentran en el músculo o en el sistema nervioso (sinapsis eléctrica).
5. Plasmodesmos: Son hendiduras que se encuentran en las células vegetales.

7. Hialoplasma o Citosol

El hialoplasma o citosol es la parte líquida del citoplasma. El citoplasma está formado por el hialoplasma y los orgánulos.

El hialoplasma está compuesto por agua, inclusiones citoplasmáticas y restos solubles (glucosa, bases, gases).

• Estado: Puede estar en estado de citosol (fluido) o citogel (viscoso).
• Función: En el hialoplasma se producen reacciones metabólicas como las fermentaciones y la glucólisis.

8. Orgánulos Celulares

• Membranosos: Vesículas-vacuolas, retículo endoplasmático liso, mitocondria, plastos (cloroplastos), aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas y núcleo.
• No membranosos: Ribosomas, cilios y flagelos, citoesqueleto y centrosoma (centriolos).

9. Orgánulos No Membranosos

9.1 Citoesqueleto

El citoesqueleto está compuesto por filamentos proteicos de diferente grosor:

• Fibras de actina (finas): Dan forma a la célula, permiten el movimiento celular (con pseudópodos), la contracción celular, la citocinesis animal y el cambio de citosol a citogel.
• Filamentos intermedios (queratina): Dan forma a la célula, forman la lámina nuclear y sirven de soporte a los orgánulos.
• Microtúbulos de tubulina (grandes): Dan forma a la célula, permiten el movimiento de los orgánulos, forman el huso acromático y forman cilios, flagelos y centriolos.

9.2 Ribosomas

Los ribosomas son orgánulos no membranosos que se encargan de la síntesis de proteínas.