La célula, unidad de los seres vivos
En la cocina de tu casa cortas una cebolla y, con cuidado, le desprendes la película transparente que cubre cada capa. Si la pones en un portaobjetos y la miras al microscopio, ves una especie de mosaico de ladrillitos pegados. Algo parecido vio Robert Hooke en 1665 al mirar un trozo de corcho, y por eso llamó «células» (celdillas) a esos huecos. ¿Qué tienen en común esos ladrillitos con tu propio cuerpo, con una bacteria y con una rana dorada de Panamá?
La teoría celular
Toma muestras de una hoja, de un moho del pan y de tu saliva, y obsérvalas al microscopio. En todas encuentras pequeñas unidades que se alimentan, responden a su entorno y se dividen. ¿Qué regla comparten todos los seres vivos del planeta?
Estas tres ideas dicen que la célula es la unidad estructural (todo ser vivo está hecho de células), funcional (es lo mínimo que realiza las funciones vitales) y de origen (toda célula nace de otra).
Piensa en lo que dice la tercera idea: como toda célula viene de otra, cada célula de tu cuerpo viene de una división anterior, y así hasta el óvulo fecundado del que saliste. Ese óvulo y el espermatozoide venían de células de tus padres, y ellos de las de sus padres. Si sigues esa cadena hacia atrás, todos los seres vivos actuales estamos unidos por una cadena ininterrumpida de divisiones celulares que viene de muy atrás en el tiempo, desde las primeras células de la Tierra.
Esta teoría no la formuló una sola persona de un día para otro. Se fue armando con el tiempo y con mejores microscopios: Hooke nombró las células (1665), Leeuwenhoek observó por primera vez seres vivos microscópicos, y a mediados del siglo XIX Schleiden y Schwann propusieron que plantas y animales están hechos de células. Después Virchow completó la idea: toda célula viene de otra célula. Es un buen ejemplo de ciencia en construcción: cada generación afinó lo que sabía la anterior.
Hay casos que se salen de esta regla. Los virus no tienen estructura celular ni realizan por sí solos las funciones vitales (nutrición, relación y reproducción): solo se multiplican dentro de una célula que los hospeda. Por eso la teoría celular no los incluye entre los seres vivos formados por células, y los científicos los estudian aparte con respeto y cuidado, porque pueden causar enfermedades como el dengue o la gripe.
Todas las células, sean de una bacteria o de una persona, comparten lo básico. Tienen una membrana que las separa del exterior y controla lo que entra y sale. Tienen citoplasma, donde ocurren sus reacciones. Y guardan la información hereditaria (en el núcleo, en las células que lo tienen). Las partes internas con una función propia se llaman organelos. Explora una célula animal y toca cada parte para ver su función:
El microscopio y el experimento de Pasteur
Las células miden menos de una décima de milímetro, y el ojo no distingue algo tan pequeño. Por eso solo se descubrieron cuando se inventó el microscopio, un instrumento con lentes que agranda las imágenes. Antes no existía, y por eso el descubrimiento llegó tan tarde.
Durante siglos mucha gente creyó en la generación espontánea: que los microorganismos nacían solos de la materia sin vida. Para poner a prueba una hipótesis se diseña un experimento y se comparan resultados.
Enuncia con tus propias palabras las tres ideas básicas de la teoría celular.
Enuncia con tus propias palabras las tres ideas básicas de la teoría celular.
¿Cuál es la unidad más pequeña que puede considerarse viva? Explica por qué un orgánulo aislado, por ejemplo una mitocondria, no es un ser vivo.
¿Cuál es la unidad más pequeña que puede considerarse viva? Explica por qué un orgánulo aislado, por ejemplo una mitocondria, no es un ser vivo.
¿Con qué instrumento se descubrieron las células? Explica por qué no podemos verlas a simple vista y por qué su descubrimiento llegó tan tarde en la historia.
¿Con qué instrumento se descubrieron las células? Explica por qué no podemos verlas a simple vista y por qué su descubrimiento llegó tan tarde en la historia.
Explica con tus palabras qué significa la frase «toda célula procede de otra célula» y qué consecuencia tiene: todos los seres vivos actuales estamos unidos por una…
Explica con tus palabras qué significa la frase «toda célula procede de otra célula» y qué consecuencia tiene: todos los seres vivos actuales estamos unidos por una cadena de divisiones celulares que viene de muy atrás en el tiempo.
Observa la siguiente paradoja histórica: en 1665, Robert Hooke fue el primero en utilizar la palabra «célula» al mirar una lámina de corcho, pero tuvieron que pasar casi…
Observa la siguiente paradoja histórica: en 1665, Robert Hooke fue el primero en utilizar la palabra «célula» al mirar una lámina de corcho, pero tuvieron que pasar casi dos siglos hasta que se formuló el primer principio de la teoría celular («todos los seres vivos están formados por células»).\na) Explica qué observó realmente Hooke en el corcho muerto y por qué esa imagen no le permitió descubrir el interior vivo de una célula ni comprender que los animales también estaban formados por células.\nb) Si hoy te dieran una muestra desconocida al microscopio y quisieras demostrar que procede de un organismo vivo y no de materia inerte, ¿qué características o componentes celulares buscarías para justificarlo?
Niveles de organización
Un cuerpo humano tiene unos 30 a 40 billones de células (del orden de $10^{13}$), pero no son un montón desordenado. ¿Cómo se agrupan para que tú puedas jugar fútbol, pensar o digerir una empanada?
Cada nivel tiene propiedades que el anterior no tiene por separado: una célula muscular se contrae, pero solo un órgano como el corazón puede bombear sangre.
Tejidos, órganos y sistemas: más ejemplos
Un tejido es un grupo de células parecidas que hacen la misma tarea. En el cuerpo humano, el tejido muscular tiene células que se contraen para mover los huesos, y el tejido nervioso tiene neuronas que transmiten señales.
Un órgano reúne varios tejidos que colaboran en una función. El corazón bombea la sangre, los pulmones toman el oxígeno del aire y el estómago mezcla y digiere los alimentos.
La pirámide representa los cinco niveles de organización de los seres vivos, del más sencillo (base, nivel 1) al más complejo (cúspide, nivel 5), pero sus nombres se han…
La pirámide representa los cinco niveles de organización de los seres vivos, del más sencillo (base, nivel 1) al más complejo (cúspide, nivel 5), pero sus nombres se han borrado. Ubica en el nivel que corresponda estos términos —organismo, célula, órgano, tejido y sistema de órganos— y pon un ejemplo de cada nivel en el cuerpo humano.
Explica qué es un tejido y pon dos ejemplos del cuerpo humano, indicando qué hacen sus células.
Explica qué es un tejido y pon dos ejemplos del cuerpo humano, indicando qué hacen sus células.
¿Qué es un órgano? Nombra tres órganos del cuerpo humano y explica brevemente qué función cumple cada uno.
¿Qué es un órgano? Nombra tres órganos del cuerpo humano y explica brevemente qué función cumple cada uno.
Una persona está formada por billones de células. Describe la cadena completa de niveles de organización que va desde una neurona hasta el organismo, nombrando cada…
Una persona está formada por billones de células. Describe la cadena completa de niveles de organización que va desde una neurona hasta el organismo, nombrando cada nivel intermedio con un ejemplo.
Describe la cadena completa de niveles de organización en un roble, desde una célula de una hoja hasta el árbol completo, nombrando cada nivel.
Describe la cadena completa de niveles de organización en un roble, desde una célula de una hoja hasta el árbol completo, nombrando cada nivel.
Elige dos sistemas de órganos del cuerpo humano (por ejemplo, el digestivo y el respiratorio), nombra dos órganos de cada uno y explica qué tarea realiza cada sistema en…
Elige dos sistemas de órganos del cuerpo humano (por ejemplo, el digestivo y el respiratorio), nombra dos órganos de cada uno y explica qué tarea realiza cada sistema en conjunto.
Un equipo médico analiza cuatro muestras biológicas obtenidas del cuerpo humano y anota sus observaciones:\n- Muestra 1: Un miocito (célula muscular) individual con…
Un equipo médico analiza cuatro muestras biológicas obtenidas del cuerpo humano y anota sus observaciones:\n- Muestra 1: Un miocito (célula muscular) individual con capacidad de contraerse ante estímulos.\n- Muestra 2: Una lámina de tejido muscular cardíaco formado por miles de miocitos sincronizados.\n- Muestra 3: El corazón completo, formado por tejido muscular, conjuntivo, nervioso y vasos sanguíneos.\n- Muestra 4: El aparato circulatorio en su conjunto (corazón, arterias, venas y capilares).\na) Ordena las cuatro muestras del nivel de organización más simple al más complejo y explica qué función nueva aparece al pasar de la muestra 2 a la muestra 3 que la muestra 2 no puede realizar por sí sola.\nb) Si una toxina destruyera exclusivamente la estructura contráctil de todos los miocitos cardíacos, como el de la muestra 1, predice y justifica en cascada cómo afectaría este fallo a los niveles representados por las muestras 2, 3 y 4, y a la supervivencia del organismo.
Unicelulares y pluricelulares
En una gota de agua del lago Gatún nadan seres microscópicos que se las arreglan solos. En cambio, en tu piel hay millones de células pegadas y ninguna anda por su cuenta. ¿Cómo se organizan los seres vivos según su número de células?
En un pluricelular verdadero las células están especializadas (cada tipo hace una tarea) y son interdependientes: ninguna sobrevive sola, porque depende de las demás para recibir alimento, oxígeno y protección. Este reparto del trabajo se ve en tu cuerpo: la neurona transmite señales, el glóbulo rojo transporta oxígeno y la célula muscular se contrae.
Colonias y pluricelulares verdaderos
Algunas algas, como Volvox, forman colonias: una esfera de cientos de células parecidas. Si separas sus células, casi todas pueden sobrevivir y formar nuevas colonias, porque apenas están especializadas. En un alga marina grande, en cambio, las células de cada tejido ya cumplen tareas distintas y dependen unas de otras; aisladas, mueren. Esa especialización con interdependencia es lo que distingue a un pluricelular verdadero.
¿Y para qué sirve ser pluricelular? Permite alcanzar mayor tamaño, que cada tipo de célula se dedique a una sola tarea y hacerla mejor, y que si una célula muere el organismo siga funcionando.
Explica la diferencia entre un ser unicelular y uno pluricelular, y pon un ejemplo de cada tipo.
Explica la diferencia entre un ser unicelular y uno pluricelular, y pon un ejemplo de cada tipo.
Clasifica estos seres vivos en unicelulares o pluricelulares: una bacteria, una ameba, un hongo, una lombriz y un roble. ¿Qué ventajas crees que ofrece ser pluricelular?
Clasifica estos seres vivos en unicelulares o pluricelulares: una bacteria, una ameba, un hongo, una lombriz y un roble. ¿Qué ventajas crees que ofrece ser pluricelular?
En tu cuerpo hay células muy especializadas: la neurona transmite señales, el glóbulo rojo transporta oxígeno y la célula muscular se contrae. Explica qué significa que…
En tu cuerpo hay células muy especializadas: la neurona transmite señales, el glóbulo rojo transporta oxígeno y la célula muscular se contrae. Explica qué significa que las células «se reparten el trabajo» en un ser pluricelular y qué ventaja supone.
El tamaño de las células
Un ratón pesa unos 20 g y un elefante supera los 5,000 kg, pero al microscopio las células de su piel son casi del mismo tamaño diminuto. ¿Por qué los seres grandes no tienen células gigantes?
La mayoría de las células miden entre 10 y 100 µm. Un micrómetro (µm) es la milésima parte de un milímetro: en 1 mm caben 1,000 µm. Por eso no se ven a simple vista. Una célula necesita intercambiar sustancias (nutrientes, oxígeno, desechos) con el exterior a través de su membrana. Para ver cómo influye el tamaño, imagina células cúbicas:
| Lado del cubo | Superficie (membrana) | Volumen (interior) | Superficie ÷ volumen |
|---|---|---|---|
| 1 | 6 | 1 | 6 |
| 2 | 24 | 8 | 3 |
| 3 | 54 | 27 | 2 |
| 10 | 600 | 1,000 | 0.6 |
Al crecer, el volumen aumenta mucho más rápido que la superficie. Una célula grande tendría poca membrana para alimentar y limpiar tanto interior.
La forma también cuenta. Con el mismo volumen, una célula larga y delgada tiene más membrana que una redonda.
La yema de un huevo de gallina es una sola célula gigante que se ve perfectamente a simple vista. Explica por qué es una excepción a la regla de que las células son…
La yema de un huevo de gallina es una sola célula gigante que se ve perfectamente a simple vista. Explica por qué es una excepción a la regla de que las células son microscópicas y qué contiene para que el pollito pueda desarrollarse.
Casi todas las células son microscópicas. Razona por qué conviene que las células sean pequeñas pensando en cómo intercambian sustancias con el exterior a través de su…
Casi todas las células son microscópicas. Razona por qué conviene que las células sean pequeñas pensando en cómo intercambian sustancias con el exterior a través de su membrana.
Cuando te haces un pequeño corte en la piel, al cabo de unos días la herida se cierra. Explica, con la teoría celular, qué han hecho las células de la zona para…
Cuando te haces un pequeño corte en la piel, al cabo de unos días la herida se cierra. Explica, con la teoría celular, qué han hecho las células de la zona para repararla y qué pasaría si no pudieran dividirse.
Un compañero de clase afirma: «Para que una cría de elefante crezca hasta convertirse en un adulto de 5000 kg, sus células deben hacerse miles de veces más grandes que…
Un compañero de clase afirma: «Para que una cría de elefante crezca hasta convertirse en un adulto de 5000 kg, sus células deben hacerse miles de veces más grandes que las de un ratón recién nacido».\na) Rebate su afirmación explicando por qué las células no pueden crecer de forma ilimitada (piensa en las dificultades que tendría una célula gigante para que los nutrientes y el oxígeno lleguen a todo su interior a través de la membrana).\nb) Explica qué mecanismo celular permite realmente que un organismo aumente de tamaño sin que sus células dejen de ser microscópicas.
Resumen
Vuelve al principio: los ladrillitos de la cebolla son células, igual que las de tu cuerpo, las de una bacteria y las de una rana dorada. Todos los seres vivos comparten esa unidad.