DIFUSIÓN

Es el movimiento de las moléculas de una concentración más alta a una más baja; esto quiere decir que  baja su gradiente de concentración hasta que se logra el equilibrio y se distribuyen de manera equivalente. Es un proceso físico observable.

Las propiedades químicas y físicas de la membrana plasmática permiten que sólo ciertos tipos de moléculas puedan entrar y salir de una célula sencillamente por difusión.

Hay varios factores que modifican la tasa de difusión. Entre ellos figuran la temperatura, presión, corrientes eléctricas y tamaño de las moléculas. Es un proceso de transporte pasivo por excelencia, que puede ser simple o mediada.

  

DIFUSIÓN SIMPLE

Por difusión simple se intercambian sustancias disueltas de muy bajo peso molecular, cuanto menor tamaño molecular y mayor carácter hidrófobo, mejor difunde una sustancia a través de la membrana. Es la difusión de agua, gases disueltos o moléculas liposolubles por la capa doble de fosfolípidos de la membrana citoplasmática.

 Es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de menor concentración, como es el caso del agua, gases disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la vitamina A) que cruzan la membrana con facilidad.

Un ejemplo de lo anterior sería el de una gota de colorante en un vaso de agua. Con el tiempo parecerá que la gota se más grande y palidece, y al pasar más tiempo todo al vaso de agua se tiñe en forma uniforme pero manteniéndose pálido.

DIFUSION FACILITADA

Por difusión mediada o facilitada atraviesan la membrana sustancias que requieren la mediación de proteínas de membrana que las reconocen específicamente y permiten su paso sin que lleguen a tomar contacto directo con los lípidos hidrofóbicos. Se puede transportar un soluto específico desde el interior de la célula al exterior o viceversa, pero el movimiento neto es siempre desde una región de mayor concentración de soluto a una de menor concentración. Las proteínas de canal y las proteínas transportadoras facilitan la difusión por diferentes mecanismos.

Las proteínas implicadas en la difusión mediada son largas cadenas polipeptídicas y pueden ser de dos clases, proteínas transportadoras y proteínas de canal.

La difusión mediada por permeasas implica la unión específica de la sustancia a la proteína en una cara de la membrana.

La difusión mediada por proteínas de canal éstas no se unen a la sustancia. Permiten principalmente el paso de iones a mucha mayor velocidad que las permeasas.

La apertura y cierre de estos canales puede estar regulada de varias formas:

-Regulación por unión con ligandos, sustancias como mensajeros químicos extracelulares (hormonas y neurotransmisores), o intracelulares (iones, nucleótidos).

-Regulación por cambios de voltaje, es decir, al modificarse la diferencia de potencial que normalmente existe en la membrana, que recibe el nombre de potencial de membrana. Un cambio de polaridad en un punto de la membrana modifica la estructura del canal y se abre.

-Regulación mecánica, como consecuencia de una estimulación mecánica directa sobre la membrana.

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ÓSMOSIS

La ósmosis es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable (que permite el paso de disolventes, pero no de solutos), desde una disolución más diluida a otra más concentrada.

- El agua y la ósmosis

El agua es la molécula más abundante en el interior de todos los seres vivos, y mediante la ósmosis es capaz de atravesar membranas celulares que son semipermeables para penetrar en el interior celular o salir de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular, determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas.

- Medios acuosos hipertónicos o hipotónicos

Los medios acuosos separados por membranas semipermeables pueden tener diferentes concentraciones, y se denominan: hipertónicos o hipotónicos.

-Hipertónicos (elevada concentración de solutos)

Son hipertónicos, los que tienen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior.

-Hipotónicos (baja concentración de solutos)

Son hipotónicos los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la tienen superior

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FAGOCITOSIS

Es una función de células especializadas del sistema inmune, capaces de remover cuerpos extraños y combatir infecciones del sistema inmune como primera linea de defensa natural.

¿Qué funciones tiene?

En muchos organismos superiores, la fagocitosis es tanto un medio de defensa ante microorganismos invasores como de eliminación e incluso el reciclaje de tejidos muertos, además es como una forma de nutrición para las células que realizan ésta función.

Células fagocitarias

La fagocitosis se lleva acabo en células especializadas llamadas fagocitos, varias células en el cuerpo humano ejercen funciones fagocitarias principalmente las células blancas como:

ETAPAS DE LA FAGOCITOSIS

QUIMIOTAXIS

La quimiotaxis se presenta como un proceso fisiológico en donde el glóbulo blanco combate las sustancias patógenas que han producido inflamación, este glóbulo se margina del flujo sanguíneo, que en estas zonas de inflamación es turbulento, luego se adhiere a la pared del vaso y transmigra a través de este para llegar a los entes patógenos para fagocitarlos. Este proceso es considerado desde los fenómenos de transporte electroquímico, flujos eléctricos y de concentración, entre otros.

ADHERENCIA

Otros receptores sobre la membrana de los leucocitos y otros fagocitos actúan como mecanismos de adherencia sobre los microorganismos, sea a productos microbianos específicos o sobre opsoninas del sistema inmune del hospedador como:
-Receptor de manosa. Este receptor tiene afinidad por los componentes de manosa presentes en las glucoproteínas y glucolípidos de las paredes celulares microbianos.
-Scavenger. Estos receptores se unen directamente a microorganismos y a moléculas de LDL modificadas.
-CD14. Es un ligando con preferencia específica al lipopolisacárido presente en ciertas bacterias y está asociado a un receptor tipo Toll.

INGESTIÓN

La unión a receptores de adherencia promueve señales de comunicación intracelular que resultan en la invaginación de la membrana del fagocito rodeando al receptor y su ligando patogénico. Al rodear por completo al complejo receptor: molécula, la membrana se une en sus extremos y libera al interior de la célula un fagosoma. Esto puede ocurrir en más de un punto de la membrana celular.

DIGESTIÓN

Una vez que el fagosoma está en el citoplasma comienza la desintegración del mismo, proceso que se realiza por mecanismos dependientes o independientes de Oxígeno. El primero se da tras activarse rutas metabólicas que consumen oxigeno, lo cual produce la liberación de radicales libres del oxígeno, que son tóxicos para los microorganismos. En el segundo caso es donde intervienen los lisosomas, los cuales se unen al fagosoma conformando un fagolisosoma, y liberando enzimas hidrolíticas que destruirán al antígeno.

EXCRECIÓN

En el proceso de digestión queda una vesícula que contiene desechos, o el mismo antígeno (Dado que no siempre puede ser desintegrado), por lo que esto debe estar fuera de la célula para traer futuros inconvenientes. Entonces, la forma de deshacerse de estos residuos es mediante la exocitosis (es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan su contenido. Esto sucede cuando llega una señal extracelular).

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TEORÍA CELULAR

El término cellula o célula fue acuñado en 1665 por el científico inglés Robert Hooke al observar bajo las lentes de un microscopio rudimentario las «celdillas» constituyentes del corcho y otros tejidos vegetales (que correspondían, en realidad, a restos celulares y no a células vivas). En 1674, Antony van Leeuwenhoek, un comerciante de telas holandés aficionado a pulir lentes, describió que la sangre estaba compuesta por diminutos glóbulos que fluían a lo largo de delgados capilares y realizó numerosas observaciones de diversos «animalículos» u organismos microscópicos, a menudo unicelulares, que hoy conocemos como microorganismos.

El siglo XIX constituyó, sin embargo, el verdadero punto de partida para el estudio de la célula y su función, que se desarrolló paralelamente a los avances de la microscopía y a la aparición, en la década de los años treinta, del microscopio compuesto. En 1831, el botánico escocés Robert Brown introdujo la noción de núcleo celular y en 1838, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann enunciaron el postulado básico de la teoría celular, según el cual todos los seres vivos, vegetales y animales, están formados por células, a las que consideraron las unidades vitales fundamentales. En 1839 Purkinje denominó «protoplasma» al contenido celular.

Estudios posteriores completaron el conocimiento de la célula. Así, en 1855, el patólogo Rudolf Virchow estableció que todas las células proceden de otras preexistentes (omnis cellula e cellula) y, ya a principios del siglo XX, las investigaciones sobre la estructura del sistema nervioso del histólogo español Santiago Ramón y Cajal, Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1906, demostraron la individualidad de las neuronas y pusieron de manifiesto la universalidad de la teoría celular al aplicarla también al tejido nervioso.

La teoría celular postula que la célula es la unidad fundamental de los seres vivos, desde los más sencillos (microorganismos) hasta los organismos superiores más complejos (animales y vegetales), tanto en lo que se refiere a su estructura como a su función.

  

Actualmente, la teoría celular se resume en los siguientes puntos:

- Todos los organismos vivos están compuestos por células.

- La célula es la unidad estructural y fisiológica de los seres vivos.

- Las células constituyen las unidades básicas de la reproducción: cada célula procede de la división de otras células preexistentes, siendo idéntica a estas genética, estructural y funcionalmente.

- La célula es la unidad de vida independiente más elemental.

DIVERSIDAD CELULAR.

 Las células presentan una gran variabilidad de formas e, incluso, algunas no presentan una forma fija. Las células con forma definida pueden ser redondeadas, elípticas, fusiformes, estrelladas, prismáticas, aplanadas, etc., es decir, no hay un prototipo de forma celular. El hecho de que normalmente se representen como una circunferencia, o una elipse, con un punto que representa el núcleo, es una mera simplificación de la realidad.

Muchas células libres, como, por ejemplo, las amebas y los leucocitos, que carecen de una membrana de secreción rígida y que presentan una membrana plasmática fácilmente deformable, están cambiando constantemente de forma al emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos), para desplazarse y para fagocitar partículas. Otras células libres similares, pero sin la capacidad de emitir pseudópodos, como muchos ciliados, eritrocitos y linfocitos, presentan una forma globosa. Ello se debe a la cohesión entre las moléculas de agua. La misma causa que explica que las gotas de líquidos sean esféricas y que, si la cohesión es muy elevada, como sucede en el mercurio, conserven esta forma incluso sobre un sólido.

Las células que se encuentran unidas a otras formando tejidos, si carecen de una pared celular rígida, tienen una forma que depende, en gran parte, de las tensiones que en ella generan las uniones con las células contiguas. Por ejemplo, el tejido epitelial animal, que sirve para revestir tanto la superficie externa como los conductos y cavidades internas, puede observarse que las células profundas tienen forma prismática, mientras que las superficiales, que no experimentan tensiones por otras superiores, son aplanadas. Además, si se separan las células de un tejido, mediante la rotura de las conexiones que las unen, y se colocan en un medio de cultivo, las células tienden a adquirir la forma esférica.

En todas las células carentes de membrana rígida, su forma también viene muy influida por los fenómenos de ósmosis.

Las células provistas de pared de secreción rígida, como, por ejemplo, las bacterias que poseen una pared de mureína, la mayoría de las células vegetales que poseen una pared celular de celulosa y los osteocitos del tejido óseo, presentan lógicamente una forma muy estable. Aunque también están sometidas a fenómenos osmóticos, su forma no varía.

Finalmente, queda resaltar que la forma de las células está estrechamente relacionada con la función que desempeñan. Así, las células musculares suelen ser alargadas y fusiformes, adaptadas, pues, para poderse contraer y relajar; las células del tejido nervioso son irregulares y poseen numerosas prolongaciones, lo que está relacionado con la capacidad de captar estímulos y de transmitirlos; las células del epitelio intestinal presentan la membrana plasmática libre con innumerables pliegues para aumentar su superficie de absorción; etc.

En resumen, las formas de las células están determinadas básicamente por su función y pueden variar más o menos en relación con la ausencia de pared celular rígida, tensiones de uniones a células contiguas, viscosidad del citosol, fenómenos osmóticos y tipo de citoesqueleto interno.

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LA CÉLULA

La célula es conocida como la unidad anatómica, fisiológica y de origen de todo ser vivo. Cada célula es una porción de materia constituida y organizada capaz de desarrollar todas las actividades asociadas a la vida: nutrición, relación y reproducción, de tal modo que se puede considerar un ser con vida propia. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. La célula obtiene energía a partir de sus alimentos y elimina las sustancias que no necesita. Responde a los cambios que ocurren en el ambiente y puede reproducirse dividiéndose y formando células hijas. Todos los organismos vivos están formados por células, y según tengan una o más células, pueden ser clasificados en unicelulares (las bacterias, la euglena, la amiba, etc.) y pluricelulares (el hombre, las animales, los árboles, etc.). El tamaño de las células puede ser muy variado, generalmente son muy pequeñas, para su observación se debe usar un microscopio. El diámetro de una célula puede estar entre 5 y 60 micras. Además, de diferencias de tamaño, las células presentan una amplia variedad de formas (esférica, cubica, aplanada, irregular, poliédrica, de bastón, entre otros).

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ORGANELOS CELULARES

En el citoplasma existen muchos elementos celulares u organelos, cada uno desempeña una función específica para las células; la mayoría tiene una forma propia. Algunos organelos son comunes a todas las células y otros son exclusivos de las células vegetales.

 Organelos comunes a todas las células

• Retículo endoplasmático. Es una red de conductos o canales que recorren todo el citoplasma; comunican el núcleo con el citoplasma y éste con el exterior de la célula. Su principal función es la de almacenar las proteínas fabricadas en los ribosomas para después distribuirlas en el citoplasma.

• Ribosomas. Tienen forma esférica y cada uno está constituido por dos unidades de proteína. Se forman en el retículo endoplasmático e intervienen en la fabricación de proteínas.

• Aparato de Golgi. Es un sistema de sacos aplanados llamados “discoidales”, cuya misión es construir ciertos glúcidos y almacenarlos junto con algunas proteínas. Además interviene en el transporte y acumulación de muchas sustancias.

• Vacuolas. Son sacos formados por una membrana sencilla, cuya función consiste en almacenar agua y sustancias de reserva: almidones y grasas, sustancias de desecho y sales. Las vacuolas son más frecuentes en las células vegetales que en las animales.

• Lisosomas. Son pequeñas bolsas globulares, cargadas de jugos digestivos, que se forman en el aparato de Golgi. Su función consiste en realizar la digestión de las sustancias ingeridas por la célula. Los lisosomas son abundantes en las células defensoras del organismo, como son los glóbulos blancos.

• Mitocondrias: Son organelos generalmente de forma esférica o de bastoncilio. Están formadas por un sistema de doble membrana; su parte externa es lisa, y su parte interna tiene una serie de pliegues, los cuales forman crestas. Su función es proveer la energía necesaria para las funciones celulares.

Organelos exclusivos de células vegetales

Los organelos propios de las células vegetales son la pared celular y los cloroplastos.

• Pared celular o cápsula de secreción. Es una capa rígida y gruesa que rodea a las células vegetales. Su función es proporcionar sostén a las células de las plantas.

• Cloroplastos. Tienen forma ovoide y se encuentran exclusivamente en las células vegetales. Su función radica en captar la luz por medio de la clorofila, pigmento de color verde que transforma la energía luminosa en energía química, que es aprovechada por la célula para realizar la fotosíntesis.

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