Las células pueden adquirir una función específica y realizar diversas tareas dentro de la célula, como la replicación, la reparación del ADN , la síntesis de proteínas y la motilidad. Las células son capaces de especialización y movilidad dentro de la célula.
La biología celular es el estudio de las células, que fueron descubiertas por Robert Hooke en 1665, quien las nombró por su parecido con las células habitadas por los monjes cristianos en un monasterio. [5] [6] La teoría celular , desarrollada por primera vez en 1839 por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann , afirma que todos los organismos están compuestos por una o más células, que las células son la unidad fundamental de estructura y función en todos los organismos vivos, y que todas las células provienen de células preexistentes. [7] Las células surgieron en la Tierra hace unos 4 mil millones de años. [8] [9] [10] [11]
Descubrimiento
Con las continuas mejoras realizadas a los microscopios a lo largo del tiempo, la tecnología de aumento se volvió lo suficientemente avanzada como para descubrir células. Este descubrimiento se atribuye en gran medida a Robert Hooke , e inició el estudio científico de las células, conocido como biología celular . Al observar un trozo de corcho bajo la mira, pudo ver poros. Esto fue impactante en ese momento ya que se creía que nadie más los había visto. Para respaldar aún más su teoría, Matthias Schleiden y Theodor Schwann también estudiaron células animales y vegetales. Lo que descubrieron fueron diferencias significativas entre los dos tipos de células. Esto planteó la idea de que las células no sólo eran fundamentales para las plantas, sino también para los animales.
Número de celdas
El número de células en plantas y animales varía de una especie a otra; Se ha estimado que el cuerpo humano contiene alrededor de 37 billones (3,72×10 13 ) de células, [12] y estudios más recientes sitúan este número en alrededor de 30 billones (~36 billones de células en el hombre, ~28 billones en la mujer). . [13] El cerebro humano cuenta con alrededor de 80 mil millones de estas células. [14] Hatton et al. proporcionan números para la mayoría de los demás órganos humanos. [13]
Los procariotas incluyen bacterias y arqueas , dos de los tres dominios de la vida . Las células procarióticas fueron la primera forma de vida en la Tierra, caracterizadas por tener procesos biológicos vitales entre ellos la señalización celular . Son más simples y más pequeñas que las células eucariotas, y carecen de núcleo y otros orgánulos unidos a membranas . El ADN de una célula procariótica está formado por un único cromosoma circular que está en contacto directo con el citoplasma . La región nuclear del citoplasma se llama nucleoide . La mayoría de los procariotas son los más pequeños de todos los organismos y miden entre 0,5 y 2,0 μm de diámetro. [16] [ página necesaria ]
Una célula procariótica tiene tres regiones:
Encierra a la célula la envoltura celular , que generalmente consiste en una membrana plasmática cubierta por una pared celular que, para algunas bacterias, puede estar cubierta además por una tercera capa llamada cápsula . Aunque la mayoría de los procariotas tienen tanto una membrana celular como una pared celular, hay excepciones como Mycoplasma (bacterias) y Thermoplasma (arqueas) que solo poseen la capa de membrana celular. La envoltura da rigidez a la célula y separa el interior de la célula de su entorno, sirviendo como filtro protector. La pared celular de las bacterias está formada por peptidoglicano y actúa como una barrera adicional contra las fuerzas exteriores. También evita que la célula se expanda y reviente ( citólisis ) debido a la presión osmótica debido a un ambiente hipotónico . Algunas células eucariotas ( células vegetales y células fúngicas ) también tienen pared celular.
Dentro de la célula se encuentra la región citoplasmática que contiene el genoma (ADN), ribosomas y diversos tipos de inclusiones. [4] El material genético se encuentra libremente en el citoplasma. Los procariotas pueden portar elementos de ADN extracromosómicos llamados plásmidos , que suelen ser circulares. Se han identificado plásmidos bacterianos lineales en varias especies de bacterias espiroquetas , incluidos miembros del género Borrelia , en particular Borrelia burgdorferi , que causa la enfermedad de Lyme. [17] Aunque no forma un núcleo, el ADN se condensa en un nucleoide . Los plásmidos codifican genes adicionales, como genes de resistencia a antibióticos .
En el exterior, algunos procariotas tienen flagelos y pili que se proyectan desde la superficie de la célula. Se trata de estructuras formadas por proteínas que facilitan el movimiento y la comunicación entre las células.
Formas bacterianas
Se ha planteado la hipótesis de que la forma celular, también llamada morfología celular, se forma a partir de la disposición y el movimiento del citoesqueleto. [18] Muchos avances en el estudio de la morfología celular provienen del estudio de bacterias simples como Staphylococcus aureus , E. coli y B. subtilis . [19] Se han encontrado y descrito diferentes formas de células, pero aún se desconoce en gran medida cómo y por qué las células adoptan diferentes formas. [19] Algunas formas de células que se han identificado incluyen bastones, cocos y espiroquetas. Los cocos son circulares, los bacilos son bastones alargados y las espiroquetas tienen forma de espiral. [18]
Células eucariotas
Las plantas , los animales , los hongos , los mohos limosos , los protozoos y las algas son todos eucariotas . Estas células son unas quince veces más anchas que un procariota típico y pueden tener un volumen hasta mil veces mayor. La principal característica distintiva de los eucariotas en comparación con los procariotas es la compartimentación : la presencia de orgánulos (compartimentos) rodeados de membranas en los que tienen lugar actividades específicas. El más importante de ellos es el núcleo celular , [4] un orgánulo que alberga el ADN de la célula . Este núcleo le da al eucariota su nombre, que significa "verdadero núcleo (núcleo)". Algunas de las otras diferencias son:
La membrana plasmática se parece a la de los procariotas en su función, con pequeñas diferencias en la configuración. Las paredes celulares pueden estar presentes o no.
El ADN eucariota está organizado en una o más moléculas lineales, llamadas cromosomas , que están asociadas a proteínas histonas . Todo el ADN cromosómico se almacena en el núcleo celular , separado del citoplasma por una membrana. [4] Algunos orgánulos eucariotas, como las mitocondrias, también contienen algo de ADN.
Muchas células eucariotas están ciliadas con cilios primarios . Los cilios primarios desempeñan funciones importantes en la quimiosensación, la mecanosensación y la termosensación . Por lo tanto, cada cilio puede "considerarse como una antena celular sensorial que coordina una gran cantidad de vías de señalización celular, a veces acoplando la señalización a la motilidad ciliar o, alternativamente, a la división y diferenciación celular". [20]
Los eucariotas móviles pueden moverse utilizando cilios o flagelos móviles . Las células móviles están ausentes en las coníferas y en las plantas con flores . [ cita necesaria ] Los flagelos eucariotas son más complejos que los de los procariotas. [21]
Componentes subcelulares
Todas las células, ya sean procarióticas o eucariotas , tienen una membrana que envuelve a la célula, regula lo que entra y sale (selectivamente permeable) y mantiene el potencial eléctrico de la célula . Dentro de la membrana, el citoplasma ocupa la mayor parte del volumen de la célula. Excepto los glóbulos rojos , que carecen de un núcleo celular y de la mayoría de los orgánulos para dar cabida al máximo espacio para la hemoglobina , todas las células poseen ADN , el material hereditario de los genes , y ARN , que contiene la información necesaria para construir diversas proteínas , como las enzimas , la maquinaria primaria de la célula. . También existen otros tipos de biomoléculas en las células. Este artículo enumera estos componentes celulares primarios y luego describe brevemente su función.
Membrana celular
La membrana celular , o membrana plasmática, es una membrana biológica selectivamente permeable [23] que rodea el citoplasma de una célula. En los animales, la membrana plasmática es el límite exterior de la célula, mientras que en las plantas y procariotas suele estar recubierta por una pared celular . Esta membrana sirve para separar y proteger una célula del entorno que la rodea y está formada principalmente por una doble capa de fosfolípidos , que son anfifílicos (en parte hidrofóbicos y en parte hidrofílicos ). Por lo tanto, la capa se denomina bicapa de fosfolípidos o, a veces, membrana de mosaico fluido. Incrustada dentro de esta membrana hay una estructura macromolecular llamada porosoma , el portal secretor universal de las células, y una variedad de moléculas de proteínas que actúan como canales y bombas que mueven diferentes moléculas dentro y fuera de la célula. [4] La membrana es semipermeable y selectivamente permeable, ya que puede dejar pasar una sustancia ( molécula o ion ) libremente, de forma limitada o no pasar a través de ella. [23] Las membranas de la superficie celular también contienen proteínas receptoras que permiten a las células detectar moléculas de señalización externas, como las hormonas . [24]
citoesqueleto
El citoesqueleto actúa para organizar y mantener la forma de la célula; ancla los orgánulos en su lugar; ayuda durante la endocitosis , la absorción de materiales externos por una célula, y la citocinesis , la separación de las células hijas después de la división celular ; y mueve partes de la célula en procesos de crecimiento y movilidad. El citoesqueleto eucariota está compuesto por microtúbulos , filamentos intermedios y microfilamentos . En el citoesqueleto de una neurona los filamentos intermedios se conocen como neurofilamentos . Hay una gran cantidad de proteínas asociadas con ellos, cada una de las cuales controla la estructura de una célula dirigiendo, agrupando y alineando filamentos. [4] El citoesqueleto procariótico está menos estudiado, pero participa en el mantenimiento de la forma, la polaridad y la citocinesis de las células. [25] La subunidad proteica de los microfilamentos es una pequeña proteína monomérica llamada actina . La subunidad de los microtúbulos es una molécula dimérica llamada tubulina . Los filamentos intermedios son heteropolímeros cuyas subunidades varían entre los tipos de células en diferentes tejidos. Algunas de las proteínas de las subunidades de los filamentos intermedios incluyen vimentina , desmina , lamina (láminas A, B y C), queratina (múltiples queratinas ácidas y básicas) y proteínas de neurofilamentos ( NF–L , NF–M ).
Material genético
Existen dos tipos diferentes de material genético: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Las células utilizan el ADN para almacenar información a largo plazo. La información biológica contenida en un organismo está codificada en su secuencia de ADN. [4] El ARN se utiliza para el transporte de información (p. ej., ARNm ) y funciones enzimáticas (p. ej., ARN ribosómico ). Las moléculas de ARN de transferencia (ARNt) se utilizan para agregar aminoácidos durante la traducción de proteínas .
Una célula humana tiene material genético contenido en el núcleo celular (el genoma nuclear ) y en las mitocondrias (el genoma mitocondrial ). En los humanos, el genoma nuclear se divide en 46 moléculas de ADN lineales llamadas cromosomas , incluidos 22 pares de cromosomas homólogos y un par de cromosomas sexuales . El genoma mitocondrial es una molécula de ADN circular distinta del ADN nuclear. Aunque el ADN mitocondrial es muy pequeño en comparación con los cromosomas nucleares, [4] codifica 13 proteínas implicadas en la producción de energía mitocondrial y ARNt específicos.
El material genético extraño (más comúnmente ADN) también puede introducirse artificialmente en la célula mediante un proceso llamado transfección . Esto puede ser transitorio, si el ADN no está insertado en el genoma de la célula , o estable, si sí lo está. Ciertos virus también insertan su material genético en el genoma.
organelos
Los orgánulos son partes de la célula que están adaptadas y/o especializadas para llevar a cabo una o más funciones vitales, análogas a los órganos del cuerpo humano (como el corazón, los pulmones y los riñones, donde cada órgano realiza una función diferente). [4] Tanto las células eucariotas como las procarióticas tienen orgánulos, pero los orgánulos procarióticos son generalmente más simples y no están unidos a membranas.
Núcleo celular : centro de información de una célula, el núcleo celular es el orgánulo más conspicuo que se encuentra en una célula eucariota . Alberga los cromosomas de la célula , y es el lugar donde ocurre casi toda la replicación del ADN y la síntesis ( transcripción ) del ARN . El núcleo es esférico y está separado del citoplasma por una doble membrana llamada envoltura nuclear , el espacio entre estas dos membranas se llama espacio perinuclear. La envoltura nuclear aísla y protege el ADN de una célula de diversas moléculas que podrían dañar accidentalmente su estructura o interferir con su procesamiento. Durante el procesamiento, el ADN se transcribe o copia en un ARN especial , llamado ARN mensajero (ARNm). Luego, este ARNm se transporta fuera del núcleo, donde se traduce en una molécula de proteína específica. El nucleolo es una región especializada dentro del núcleo donde se ensamblan las subunidades de los ribosomas. En los procariotas, el procesamiento del ADN tiene lugar en el citoplasma . [4]
Mitocondrias y cloroplastos : generan energía para la célula. Las mitocondrias son orgánulos autoreplicantes unidos a una doble membrana que se encuentran en diversos números, formas y tamaños en el citoplasma de todas las células eucariotas. [4] La respiración ocurre en las mitocondrias celulares, que generan la energía de la célula mediante fosforilación oxidativa , utilizando oxígeno para liberar energía almacenada en los nutrientes celulares (generalmente pertenecientes a la glucosa ) para generar ATP ( respiración aeróbica ). Las mitocondrias se multiplican por fisión binaria , como los procariotas. Los cloroplastos sólo se pueden encontrar en plantas y algas, y capturan la energía del sol para producir carbohidratos a través de la fotosíntesis .
Retículo endoplásmico : el retículo endoplásmico (RE) es una red de transporte de moléculas destinadas a determinadas modificaciones y destinos específicos, en comparación con las moléculas que flotan libremente en el citoplasma. El RE tiene dos formas: el RE rugoso, que tiene ribosomas en su superficie que secretan proteínas al RE, y el RE liso, que carece de ribosomas. [4] El RE suave desempeña un papel en el secuestro y liberación de calcio y también ayuda en la síntesis de lípidos .
Aparato de Golgi : La función principal del aparato de Golgi es procesar y empaquetar las macromoléculas , como proteínas y lípidos , que sintetiza la célula.
Lisosomas y peroxisomas : Los lisosomas contienen enzimas digestivas ( hidrolasas ácidas ). Digieren orgánulos sobrantes o desgastados , partículas de alimentos y virus o bacterias engullidos . Los peroxisomas tienen enzimas que eliminan los peróxidos tóxicos de la célula . Los lisosomas son óptimamente activos en un ambiente ácido. La célula no podría albergar estas enzimas destructivas si no estuvieran contenidas en un sistema rodeado de membranas. [4]
Centrosoma : el organizador del citoesqueleto: el centrosoma produce los microtúbulos de una célula, un componente clave del citoesqueleto . Dirige el transporte a través del RE y el aparato de Golgi . Los centrosomas están compuestos por dos centríolos que se encuentran perpendiculares entre sí y cada uno tiene una organización similar a una rueda de carro , que se separan durante la división celular y ayudan en la formación del huso mitótico . En las células animales hay un único centrosoma. También se encuentran en algunas células de hongos y algas.
Vacuolas : Las vacuolas secuestran productos de desecho y en las células vegetales almacenan agua. A menudo se describen como espacios llenos de líquido y están rodeados por una membrana. Algunas células, sobre todo las amebas , tienen vacuolas contráctiles que pueden bombear agua fuera de la célula si hay demasiada agua. Las vacuolas de las células vegetales y fúngicas suelen ser más grandes que las de las células animales. Las vacuolas de las células vegetales están rodeadas por una membrana que transporta iones en contra de gradientes de concentración.
Eucariota y procariótica
Ribosomas : El ribosoma es un gran complejo de moléculas de ARN y proteínas . [4] Cada uno de ellos consta de dos subunidades y actúa como una línea de ensamblaje donde el ARN del núcleo se utiliza para sintetizar proteínas a partir de aminoácidos. Los ribosomas se pueden encontrar flotando libremente o unidos a una membrana (el retículo endoplasmático rugoso en eucariotas o la membrana celular en procariotas). [26]
Plástidos : Los plastidios son orgánulos unidos a una membrana que generalmente se encuentran en células vegetales y euglenoides y contienen pigmentos específicos , lo que afecta el color de la planta y el organismo. Y estos pigmentos también ayudan en el almacenamiento de alimentos y en la captación de energía luminosa. Hay tres tipos de plastidios según los pigmentos específicos. Los cloroplastos contienen clorofila y algunos pigmentos carotenoides que ayudan a aprovechar la energía luminosa durante la fotosíntesis. Los cromoplastos contienen pigmentos carotenoides solubles en grasa como el caroteno naranja y las xantofilas amarillas, que ayudan en la síntesis y el almacenamiento. Los leucoplastos son plastidios no pigmentados y ayudan en el almacenamiento de nutrientes. [27]
Estructuras fuera de la membrana celular.
Muchas células también tienen estructuras que existen total o parcialmente fuera de la membrana celular. Estas estructuras se destacan porque no están protegidas del ambiente externo por la membrana celular. Para ensamblar estas estructuras, sus componentes deben atravesar la membrana celular mediante procesos de exportación.
Pared celular
Muchos tipos de células procariotas y eucariotas tienen pared celular . La pared celular actúa para proteger la célula mecánica y químicamente de su entorno y es una capa adicional de protección a la membrana celular. Los diferentes tipos de células tienen paredes celulares compuestas de diferentes materiales; Las paredes celulares de las plantas están compuestas principalmente de celulosa , las paredes celulares de los hongos están compuestas de quitina y las paredes celulares de las bacterias están compuestas de peptidoglicano .
Los flagelos son orgánulos para la movilidad celular. El flagelo bacteriano se extiende desde el citoplasma a través de la membrana celular y sale a través de la pared celular. Son apéndices largos y gruesos en forma de hilos, de naturaleza proteica. Un tipo diferente de flagelo se encuentra en las arqueas y un tipo diferente en los eucariotas.
Fimbrias
Una fimbria (plural fimbria también conocida como pilus , plural pili) es un filamento corto, delgado, parecido a un cabello, que se encuentra en la superficie de las bacterias. Las fimbrias están formadas por una proteína llamada pilina ( antigénica ) y son responsables de la unión de las bacterias a receptores específicos de las células humanas ( adhesión celular ). Hay tipos especiales de pili involucrados en la conjugación bacteriana .
Procesos celulares
Replicación
La división celular implica que una sola célula (llamada célula madre ) se divide en dos células hijas. Esto conduce al crecimiento en organismos multicelulares (el crecimiento de tejido ) y a la procreación ( reproducción vegetativa ) en organismos unicelulares . Las células procariotas se dividen mediante fisión binaria , mientras que las células eucariotas suelen sufrir un proceso de división nuclear, llamado mitosis , seguido de división de la célula, llamada citocinesis . Una célula diploide también puede sufrir meiosis para producir células haploides, normalmente cuatro. Las células haploides sirven como gametos en organismos multicelulares y se fusionan para formar nuevas células diploides.
La replicación del ADN , o el proceso de duplicar el genoma de una célula, [4] siempre ocurre cuando una célula se divide mediante mitosis o fisión binaria. Esto ocurre durante la fase S del ciclo celular .
En la meiosis, el ADN se replica sólo una vez, mientras que la célula se divide dos veces. La replicación del ADN sólo ocurre antes de la meiosis I. La replicación del ADN no ocurre cuando las células se dividen por segunda vez, en la meiosis II . [29] La replicación, como todas las actividades celulares, requiere proteínas especializadas para realizar el trabajo. [4]
reparación de ADN
Las células de todos los organismos contienen sistemas enzimáticos que escanean su ADN en busca de daños y llevan a cabo procesos de reparación cuando se detectan daños. [30] Diversos procesos de reparación han evolucionado en organismos que van desde bacterias hasta humanos. La prevalencia generalizada de estos procesos de reparación indica la importancia de mantener el ADN celular en un estado intacto para evitar la muerte celular o errores de replicación debidos a daños que podrían conducir a una mutación . La bacteria E. coli es un ejemplo bien estudiado de un organismo celular con diversos procesos de reparación del ADN bien definidos . Estos incluyen: reparación por escisión de nucleótidos , reparación de errores de coincidencia de ADN , unión de extremos no homólogos de roturas de doble hebra, reparación recombinacional y reparación dependiente de la luz ( fotorreactivación ).
Crecimiento y metabolismo
Entre sucesivas divisiones celulares, las células crecen gracias al funcionamiento del metabolismo celular. El metabolismo celular es el proceso mediante el cual las células individuales procesan moléculas de nutrientes. El metabolismo tiene dos divisiones distintas: catabolismo , en el que la célula descompone moléculas complejas para producir energía y poder reductor , y anabolismo , en el que la célula utiliza energía y poder reductor para construir moléculas complejas y realizar otras funciones biológicas. Los azúcares complejos consumidos por el organismo pueden descomponerse en moléculas de azúcar más simples llamadas monosacáridos como la glucosa . Una vez dentro de la célula, la glucosa se descompone para producir trifosfato de adenosina ( ATP ), [4] una molécula que posee energía fácilmente disponible, a través de dos vías diferentes.
Síntesis de proteínas
Las células son capaces de sintetizar nuevas proteínas, que son esenciales para la modulación y el mantenimiento de las actividades celulares. Este proceso implica la formación de nuevas moléculas de proteínas a partir de componentes básicos de aminoácidos basados en información codificada en ADN/ARN. La síntesis de proteínas generalmente consta de dos pasos principales: transcripción y traducción .
La transcripción es el proceso en el que la información genética del ADN se utiliza para producir una cadena de ARN complementaria. Esta cadena de ARN luego se procesa para dar ARN mensajero (ARNm), que puede migrar libremente a través de la célula. Las moléculas de ARNm se unen a complejos proteína-ARN llamados ribosomas ubicados en el citosol , donde se traducen en secuencias polipeptídicas. El ribosoma media en la formación de una secuencia polipeptídica basada en la secuencia del ARNm. La secuencia de ARNm se relaciona directamente con la secuencia del polipéptido uniéndose a moléculas adaptadoras de ARN de transferencia (ARNt) en bolsas de unión dentro del ribosoma. Luego, el nuevo polipéptido se pliega formando una molécula de proteína tridimensional funcional.
Motilidad
Los organismos unicelulares pueden moverse para encontrar alimento o escapar de los depredadores. Los mecanismos comunes de movimiento incluyen flagelos y cilios .
En los organismos multicelulares, las células pueden moverse durante procesos como la cicatrización de heridas, la respuesta inmune y la metástasis del cáncer . Por ejemplo, en la curación de heridas en animales, los glóbulos blancos se desplazan al lugar de la herida para matar los microorganismos que causan la infección. La motilidad celular implica muchos receptores, entrecruzamiento, agrupación, unión, adhesión, proteínas motoras y otras. [31] El proceso se divide en tres pasos: protrusión del borde anterior de la célula, adhesión del borde anterior y desadherencia en el cuerpo celular y la parte posterior, y contracción citoesquelética para tirar de la célula hacia adelante. Cada paso está impulsado por fuerzas físicas generadas por segmentos únicos del citoesqueleto. [32] [31]
Navegación, control y comunicación.
En agosto de 2020, los científicos describieron una forma en que las células, en particular las células de un moho mucilaginoso y las células derivadas del cáncer de páncreas de ratón, pueden navegar eficientemente a través de un cuerpo e identificar las mejores rutas a través de laberintos complejos: generando gradientes después de descomponer los quimioatrayentes difundidos que les permitirá detectar los próximos cruces del laberinto antes de llegar a ellos, incluso en las esquinas. [33] [34] [35]
La mayoría de los tipos de células distintas surgen de una única célula totipotente , llamada cigoto , que se diferencia en cientos de tipos de células diferentes durante el curso del desarrollo . La diferenciación de las células está impulsada por diferentes señales ambientales (como la interacción entre células) y diferencias intrínsecas (como las causadas por la distribución desigual de las moléculas durante la división ).
Origen de la multicelularidad
La multicelularidad ha evolucionado de forma independiente al menos 25 veces, [37] incluso en algunos procariotas, como cianobacterias , mixobacterias , actinomicetos , Magnetoglobus multicelularis o Methanosarcina . Sin embargo, los organismos multicelulares complejos evolucionaron sólo en seis grupos de eucariotas: animales, hongos, algas pardas, algas rojas, algas verdes y plantas. [38] Evolucionó repetidamente para las plantas ( Chloroplastida ), una o dos veces para los animales , una vez para las algas pardas y quizás varias veces para los hongos , los mohos mucilaginosos y las algas rojas . [39] La multicelularidad puede haber evolucionado a partir de colonias de organismos interdependientes, de la celularización o de organismos en relaciones simbióticas .
La primera evidencia de multicelularidad proviene de organismos similares a las cianobacterias que vivieron hace entre 3 y 3.500 millones de años. [37] Otros fósiles tempranos de organismos multicelulares incluyen la disputada Grypania espiralis y los fósiles de las lutitas negras de la Formación Fósil B del Grupo Paleoproterozoico Francevillian en Gabón . [40]
La evolución de la multicelularidad a partir de ancestros unicelulares se ha replicado en el laboratorio, en experimentos de evolución que utilizan la depredación como presión selectiva . [37]
Existen varias teorías sobre el origen de las pequeñas moléculas que dieron lugar a la vida en la Tierra primitiva . Es posible que hayan sido transportados a la Tierra en meteoritos (ver Meteorito Murchison ), creados en respiraderos de aguas profundas o sintetizados por rayos en una atmósfera reductora (ver Experimento Miller-Urey ). Hay pocos datos experimentales que definan cuáles fueron las primeras formas autorreplicantes. Se cree que el ARN es la primera molécula autorreplicante, ya que es capaz de almacenar información genética y catalizar reacciones químicas (ver Hipótesis del mundo del ARN ), pero alguna otra entidad con potencial de autorreplicarse podría haber precedido al ARN, como arcilla o ácido nucleico peptídico . [41]
Las células surgieron hace al menos 3.500 millones de años. [42] [43] [44] La creencia actual es que estas células eran heterótrofas . Las primeras membranas celulares eran probablemente más simples y permeables que las modernas, con una sola cadena de ácido graso por lípido. Se sabe que los lípidos forman espontáneamente vesículas de dos capas en agua y podrían haber precedido al ARN, pero las primeras membranas celulares también podrían haber sido producidas por ARN catalítico, o incluso haber requerido proteínas estructurales antes de poder formarse. [45]
Origen de las células eucariotas.
Las células eucariotas se crearon hace unos 2.200 millones de años en un proceso llamado eucariogénesis . Se acepta ampliamente que esto implicó una simbiogénesis , en la que arqueas y bacterias se unieron para crear el primer ancestro común eucariota. Esta célula tenía un nuevo nivel de complejidad y capacidad, con un núcleo [47] [48] y mitocondrias facultativamente aeróbicas . [46] Evolucionó hace unos 2 mil millones de años hasta convertirse en una población de organismos unicelulares que incluía al último ancestro común eucariota, ganando capacidades a lo largo del camino, aunque la secuencia de los pasos involucrados ha sido cuestionada y es posible que no hayan comenzado con la simbiogénesis. . Presentaba al menos un centriolo y cilio , sexo ( meiosis y singamia ), peroxisomas y un quiste latente con una pared celular de quitina y/o celulosa . [49] [50] A su vez, el último ancestro común eucariota dio lugar al grupo de la corona de los eucariotas , que contiene los ancestros de animales , hongos , plantas y una amplia gama de organismos unicelulares. [51] [52] Las plantas se crearon hace alrededor de 1.600 millones de años con un segundo episodio de simbiogénesis al que se agregaron cloroplastos , derivados de cianobacterias . [46]
1665: Robert Hooke descubrió células en el corcho y luego en tejido vegetal vivo utilizando uno de los primeros microscopios compuestos. Acuñó el término célula (del latín cellula , que significa "habitación pequeña" [2] ) en su libro Micrographia (1665). [54] [53]
1839: Theodor Schwann [55] y Matthias Jakob Schleiden dilucidaron el principio de que las plantas y los animales están hechos de células, concluyendo que las células son una unidad común de estructura y desarrollo, y fundando así la teoría celular.
1855: Rudolf Virchow afirmó que las células nuevas provienen de células preexistentes mediante división celular ( omnis cellula ex cellula ).
^ Movimientos celulares y la formación del cuerpo de los vertebrados Archivado el 22 de enero de 2020 en Wayback Machine en el capítulo 21 de Biología molecular de la célula Archivado el 27 de septiembre de 2017 en la cuarta edición de Wayback Machine , editada por Bruce Alberts (2002) publicado por Ciencia Garland. El texto de Alberts analiza cómo los "bloques de construcción celulares" se mueven para dar forma a los embriones en desarrollo . También es común describir moléculas pequeñas como los aminoácidos como "bloques de construcción moleculares Archivado el 22 de enero de 2020 en Wayback Machine ".
^ ab
"Los orígenes de la palabra 'célula'". Radio Pública Nacional . 17 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2021 . Consultado el 5 de agosto de 2021 .
"celula". Un diccionario latino . Charlton T. Lewis y Charles Short. 1879.ISBN _ 978-1999855789. Archivado desde el original el 7 de agosto de 2021 . Consultado el 5 de agosto de 2021 .
^ Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biología: explorando la vida. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN978-0132508827. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2014 . Consultado el 16 de febrero de 2009 .
^ abcdefghijklmnopqr Este artículo incorpora material de dominio público de "¿Qué es una célula?". Manual de ciencias . NCBI . 30 de marzo de 2004. Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2009 . Consultado el 3 de mayo de 2013 .
^ Karp, Gerald (2009). Biología celular y molecular: conceptos y experimentos . John Wiley e hijos. pag. 2.ISBN _978-0470483374. Hooke llamó a los poros células porque le recordaban a las celdas habitadas por los monjes que vivían en un monasterio.
^ Tero, Alan Chong (1990). Biología del triunfador . Editores aliados. pag. 36.ISBN _978-8184243697. En 1665, un inglés, Robert Hooke, observó una fina rodaja de corcho bajo un microscopio simple (un microscopio simple es un microscopio con una sola lente biconvexa, algo así como una lupa). Vio muchas estructuras pequeñas en forma de cajas. le de pequeñas habitaciones llamadas "celdas" en las que vivían y meditaban los monjes cristianos.
^ Matón, Anthea (1997). Células que construyen la vida. Nueva Jersey: Prentice Hall. ISBN978-0134234762.
^ Schopf, J. William; Kudryavtsev, Anatoliy B.; Czaja, Andrew D.; Tripathi, Abhishek B. (2007). "Evidencia de vida arcaica: estromatolitos y microfósiles". Investigación precámbrica . 158 (3–4): 141–155. Código Bib : 2007PreR..158..141S. doi :10.1016/j.precamres.2007.04.009.
^ Schopf, JW (junio de 2006). "Evidencia fósil de vida arcaica". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 361 (1470): 869–885. doi :10.1098/rstb.2006.1834. PMC 1578735 . PMID 16754604.
^ Cuervo, Peter Hamilton; Johnson, George Brooks (2002). Biología . Educación McGraw-Hill. pag. 68.ISBN _978-0071122610. Consultado el 7 de julio de 2013 .
^ "Es posible que hayan surgido las primeras células porque los componentes básicos de las proteínas estabilizaron las membranas". Ciencia diaria . Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2021 . Consultado el 18 de septiembre de 2021 .
^ Bianconi, Eva; Piovesán, Allison; Facchin, Federica; Beraudi, Alina; Casadei, Raffaella; Frabetti, Flavia; Vitale, Lorenza; Pelleri, María Chiara; Tassani, Simone; Piva, Francisco; Pérez-Amodio, Soledad (1 de noviembre de 2013). "Una estimación del número de células del cuerpo humano". Anales de biología humana . 40 (6): 463–471. doi : 10.3109/03014460.2013.807878 . hdl :11585/152451. ISSN 0301-4460. PMID 23829164. S2CID 16247166.
^ ab Hatton, Ian A.; Galbraith, Eric D.; Merleau, Nono SC; Miettinen, Teemu P.; Smith, Benjamín McDonald; Shander, Jeffery A. (26 de septiembre de 2023). "El recuento de células humanas y la distribución del tamaño". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 120 (39): e2303077120. Código Bib : 2023PNAS..12003077H. doi :10.1073/pnas.2303077120. ISSN 0027-8424. PMC 10523466 . PMID 37722043.
^ Azevedo, Federico AC; Carvalho, Ludmila RB; Grinberg, Lea T.; et al. (Abril de 2009). "Un número igual de células neuronales y no neuronales hacen del cerebro humano un cerebro de primate ampliado isométricamente". La Revista de Neurología Comparada . 513 (5): 532–541. doi :10.1002/cne.21974. PMID 19226510. S2CID 5200449.
^ "Diferencias entre células procariotas y células eucariotas". BYJU'S . Archivado desde el original el 9 de octubre de 2021 . Consultado el 18 de septiembre de 2021 .
^ Negro, Jacquelyn G. (2004). Microbiología . Chichester de Nueva York: Wiley. ISBN978-0-471-42084-2.
^ Instituto Europeo de Bioinformática, Genomas de Karyn: Borrelia burgdorferi Archivado el 6 de mayo de 2013 en Wayback Machine , parte de 2can en la base de datos EBI-EMBL. Consultado el 5 de agosto de 2012.
^ ab Pichoff, Sébastien; Lutkenhaus, Joe (1 de diciembre de 2007). "Descripción general de la forma celular: los citoesqueletos dan forma a las células bacterianas". Opinión actual en microbiología . Crecimiento y desarrollo. 10 (6): 601–605. doi :10.1016/j.mib.2007.09.005. ISSN 1369-5274. PMC 2703429 . PMID 17980647.
^ ab Kysela, David T.; Randich, Amelia M.; Caccamo, Paul D.; Brun, Yves V. (3 de octubre de 2016). "La diversidad toma forma: comprensión de la base mecanicista y adaptativa de la morfología bacteriana". Más biología . 14 (10): e1002565. doi : 10.1371/journal.pbio.1002565 . ISSN 1545-7885. PMC 5047622 . PMID 27695035.
^ Sátir, P.; Christensen, Søren T. (junio de 2008). "Estructura y función de los cilios de los mamíferos". Histoquímica y Biología Celular . 129 (6): 687–693. doi :10.1007/s00418-008-0416-9. PMC 2386530 . PMID 18365235. 1432-119X.
^ Blair, DF; Dutcher, SK (octubre de 1992). "Flagelos en procariotas y eucariotas inferiores". Opinión actual en genética y desarrollo . 2 (5): 756–767. doi :10.1016/S0959-437X(05)80136-4. PMID 1458024.
^ ab Campbell Biology: conceptos y conexiones . Educación Pearson. 2009. pág. 320.
^ ab "¿Por qué la membrana plasmática se llama membrana selectivamente permeable? - Preguntas y respuestas sobre biología". PORJUS . Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2021 . Consultado el 18 de septiembre de 2021 .
^ Guyton, Arthur C.; Salón, John E. (2016). Libro de texto de fisiología médica de Guyton y Hall. Filadelfia: Elsevier Saunders. págs. 930–937. ISBN978-1-4557-7005-2. OCLC 1027900365.
^ Michie, KA; Lowe, J. (2006). "Filamentos dinámicos del citoesqueleto bacteriano". Revista Anual de Bioquímica . 75 : 467–492. doi : 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452. PMID 16756499. S2CID 4550126.
^ Ménétret, Jean-François; Schaletzky, Julia; Clemons, William M.; et al. (Diciembre de 2007). "Unión a ribosoma de una sola copia del complejo SecY: implicaciones para la translocación de proteínas" (PDF) . Célula molecular . 28 (6): 1083–1092. doi : 10.1016/j.molcel.2007.10.034 . PMID 18158904. Archivado (PDF) desde el original el 21 de enero de 2021 . Consultado el 1 de septiembre de 2020 .
^ Sato, N. (2006). "Origen y evolución de los plastidios: visión genómica sobre la unificación y diversidad de los plastidios". En Sabio, RR; Hoober, JK (eds.). La estructura y función de los plastidios . Avances en la fotosíntesis y la respiración. vol. 23. Saltador. págs. 75-102. doi :10.1007/978-1-4020-4061-0_4. ISBN978-1-4020-4060-3.
^ Procariotas. Newnes. 1996.ISBN _978-0080984735. Archivado desde el original el 14 de abril de 2021 . Consultado el 9 de noviembre de 2020 .
^ Snustad, D. Peter; Simmons, Michael J. Principios de genética (5ª ed.). Mecanismos de reparación del ADN, págs. 364–368.
^ ab Ananthakrishnan, R.; Ehrlicher, A. (junio de 2007). "Las fuerzas detrás del movimiento celular". Revista Internacional de Ciencias Biológicas . Biolsci.org. 3 (5): 303–317. doi :10.7150/ijbs.3.303. PMC 1893118 . PMID 17589565.
^ Alberts, Bruce (2002). Biología molecular de la célula (4ª ed.). Ciencia de la guirnalda. págs. 973–975. ISBN0815340729.
^ Willingham, Emily. "Las células resuelven un laberinto de setos inglés con las mismas habilidades que utilizan para atravesar el cuerpo". Científico americano . Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2020 . Consultado el 7 de septiembre de 2020 .
^ "Cómo las células pueden encontrar su camino a través del cuerpo humano". phys.org . Archivado desde el original el 3 de septiembre de 2020 . Consultado el 7 de septiembre de 2020 .
^ Tweedy, Lucas; Thomason, Peter A.; Paschke, Peggy I.; Martín, Kirsty; Machesky, Laura M.; Zagnoni, Michele; Insall, Robert H. (agosto de 2020). "Ver en las esquinas: las células resuelven laberintos y responden a distancia mediante la descomposición de atrayentes". Ciencia . 369 (6507): eaay9792. doi : 10.1126/ciencia.aay9792. PMID 32855311. S2CID 221342551. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2020 . Consultado el 13 de septiembre de 2020 .
^ abc Grosberg, RK; Strathmann, RR (2007). "La evolución de la multicelularidad: ¿una transición menor e importante?" (PDF) . Annu Rev Ecol Evol Syst . 38 : 621–654. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.36.102403.114735. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 23 de diciembre de 2013 .
^ Popper, Zoë A.; Michel, Gurvan; Hervé, Cecile; et al. (2011). «Evolución y diversidad de las paredes celulares de las plantas: de las algas a las plantas con flores» (PDF) . Revisión anual de biología vegetal . 62 : 567–590. doi :10.1146/annurev-arplant-042110-103809. hdl : 10379/6762 . PMID 21351878. S2CID 11961888. Archivado (PDF) desde el original el 29 de julio de 2016 . Consultado el 23 de diciembre de 2013 .
^ Bonner, John Tyler (1998). "Los orígenes de la multicelularidad" (PDF) . Biología Integrativa . 1 (1): 27–36. doi :10.1002/(SICI)1520-6602(1998)1:1<27::AID-INBI4>3.0.CO;2-6. ISSN 1093-4391. Archivado desde el original (PDF, 0,2 MB) el 8 de marzo de 2012.
^ Albani, Abderrazak El ; Bengtson, Stefan; Canfield, Donald E.; et al. (Julio de 2010). "Grandes organismos coloniales con crecimiento coordinado en ambientes oxigenados hace 2,1 Gyr". Naturaleza . 466 (7302): 100–104. Código Bib :2010Natur.466..100A. doi : 10.1038/naturaleza09166. PMID 20596019. S2CID 4331375.
^ Orgel, LE (diciembre de 1998). "El origen de la vida: una revisión de hechos y especulaciones". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 23 (12): 491–495. doi :10.1016/S0968-0004(98)01300-0. PMID 9868373.
^ Schopf, J. William; Kudryavtsev, Anatoliy B.; Czaja, Andrew D.; Tripathi, Abhishek B. (2007). "Evidencia de vida arcaica: estromatolitos y microfósiles". Investigación precámbrica . 158 (3–4): 141–155. Código Bib : 2007PreR..158..141S. doi :10.1016/j.precamres.2007.04.009.
^ Schopf, J. William (junio de 2006). "Evidencia fósil de vida arcaica". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 361 (1470): 869–885. doi :10.1098/rstb.2006.1834. PMC 1578735 . PMID 16754604.
^ Cuervo, Peter Hamilton; Johnson, George Brooks (2002). Biología . Educación McGraw-Hill. pag. 68.ISBN _978-0071122610. Consultado el 7 de julio de 2013 .
^ Griffiths, G. (diciembre de 2007). "Evolución celular y el problema de la topología de membrana". Reseñas de la naturaleza. Biología celular molecular . 8 (12): 1018-1024. doi : 10.1038/nrm2287 . PMID 17971839. S2CID 31072778.
^ abcLatorre , A.; Durban, A; Moya, A.; Pereto, J. (2011). "El papel de la simbiosis en la evolución eucariota". En Gargaud, Muriel; López-García, Purificación; Martín, H. (eds.). Orígenes y evolución de la vida: una perspectiva astrobiológica . Cambridge: Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 326–339. ISBN978-0-521-76131-4. Archivado desde el original el 24 de marzo de 2019 . Consultado el 27 de agosto de 2017 .
^ McGrath, Casey (31 de mayo de 2022). "Destacado: Desentrañando los orígenes de LUCA y LECA en el Árbol de la Vida". Biología y evolución del genoma . 14 (6): evac072. doi : 10.1093/gbe/evac072. PMC 9168435 .
^ Weiss, Madeline C.; Sousa, Florida; Mrnjavac, N.; et al. (2016). "La fisiología y hábitat del último ancestro común universal" (PDF) . Microbiología de la naturaleza . 1 (9): 16116. doi :10.1038/nmicrobiol.2016.116. PMID 27562259. S2CID 2997255.
^ Leander, BS (mayo de 2020). "Protistas depredadores". Biología actual . 30 (10): R510–R516. doi : 10.1016/j.cub.2020.03.052 . PMID 32428491. S2CID 218710816.
^ Strassert, Jürgen FH; Irisarri, Iker; Williams, Tom A.; Burki, Fabien (25 de marzo de 2021). "Una escala de tiempo molecular para la evolución de los eucariotas con implicaciones para el origen de los plastidios derivados de algas rojas". Comunicaciones de la naturaleza . 12 (1): 1879. Bibcode : 2021NatCo..12.1879S. doi :10.1038/s41467-021-22044-z. PMC 7994803 . PMID 33767194.
↑ Gabaldón, T. (octubre de 2021). "Origen y evolución temprana de la célula eucariota". Revista Anual de Microbiología . 75 (1): 631–647. doi : 10.1146/annurev-micro-090817-062213. PMID 34343017. S2CID 236916203.
^ Woese, CR ; Kandler, Otto ; Wheelis, Mark L. (junio de 1990). "Hacia un sistema natural de organismos: propuesta para los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 87 (12): 4576–4579. Código bibliográfico : 1990PNAS...87.4576W. doi : 10.1073/pnas.87.12.4576 . PMC 54159 . PMID 2112744.
^ ab Gest, H. (2004). "El descubrimiento de los microorganismos por Robert Hooke y Antoni Van Leeuwenhoek, miembros de la Royal Society". Notas y registros de la Royal Society de Londres . 58 (2): 187–201. doi :10.1098/rsnr.2004.0055. PMID 15209075. S2CID 8297229.
^ Hooke, Robert (1665). Micrografía: ... Londres: Royal Society of London. pag. 113. ... Pude percibir muy claramente que estaba todo perforado y poroso, como un panal de miel, pero que sus poros no eran regulares [...] estos poros, o células, [...] Fueron de hecho los primeros poros microscópicos que vi, y tal vez, que alguna vez fueron vistos, porque no me había reunido con ningún escritor o persona que hubiera hecho alguna mención de ellos antes de esto...– Hooke describiendo sus observaciones sobre una fina lámina de corcho. Ver también: Robert Hooke Archivado el 6 de junio de 1997 en la Wayback Machine.
^ Schwann, Theodor (1839). Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachsthum der Thiere und Pflanzen. Berlín: Sander.
^ Ernst Ruska (enero de 1980). El desarrollo temprano de las lentes electrónicas y la microscopía electrónica . Óptica Aplicada. vol. 25. Traducido por T. Mulvey. pag. 820. Código Bib : 1986ApOpt..25..820R. ISBN978-3-7776-0364-3.
^ Cornish-Bowden, Athel (7 de diciembre de 2017). "Lynn Margulis y el origen de los eucariotas". Revista de Biología Teórica . El origen de las células mitosantes: 50 aniversario de un artículo clásico de Lynn Sagan (Margulis). 434 : 1. Código Bib : 2017JThBi.434....1C. doi :10.1016/j.jtbi.2017.09.027. PMID 28992902.
Otras lecturas
Alberts, Bruce; Johnson, Alejandro; Lewis, Julián; Morgan, David; Raff, Martín; Roberts, Keith; Walter, Pedro (2015). Biología molecular de la célula (6ª ed.). Ciencia de la guirnalda. pag. 2.ISBN _ 978-0815344322.
Alberts, B.; et al. (2014). Biología molecular de la célula (6ª ed.). Guirnalda. ISBN 978-0815344322. Archivado desde el original el 14 de julio de 2014 . Consultado el 6 de julio de 2016 .; La cuarta edición está disponible gratuitamente. Archivado el 11 de octubre de 2009 en Wayback Machine de la estantería del Centro Nacional de Información Biotecnológica .
Lodish, Harvey; et al. (2004). Biología celular molecular (5ª ed.). Nueva York: WH Freeman. ISBN 978-0716743668.
Cooper, GM (2000). La célula: un enfoque molecular (2ª ed.). Washington, DC: Prensa ASM. ISBN 978-0878931026. Archivado desde el original el 30 de junio de 2009 . Consultado el 30 de agosto de 2017 .
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con las células .
Wikiquote tiene citas relacionadas con la célula (biología) .
MBInfo – Descripciones de funciones y procesos celulares
Biblioteca de imágenes y videos de la Sociedad Estadounidense de Biología Celular Archivado el 10 de junio de 2011 en Wayback Machine , una colección de imágenes fijas, videoclips y libros digitales revisados por pares que ilustran la estructura, función y biología de la célula.
WormWeb.org: Visualización interactiva del linaje celular de C. elegans: visualice todo el árbol del linaje celular del nematodo C. elegans