Biología Celular
Definición
| Celda | |
|---|---|
 Cebollas de cebolla ( Allium cepa ) en diferentes fases del ciclo celular (dibujado por EB Wilson, 1900) | |
 Una célula eucariótica (izquierda) y una célula procariota (derecha) | |
| Identificadores | |
| Malla | D002477 |
| TH | H1.00.01.0.00001 |
| FMA | 68646 |
| Terminología anatómica | |
La celda (del latín cella , que significa "habitación pequeña") es la unidad estructural, funcional y biológica básica de todos los organismos vivos conocidos. Una célula es la unidad de vida más pequeña. Las células a menudo se llaman los "bloques de construcción de la vida". El estudio de las células se llama biología celular.
Las células consisten en citoplasma encerrado dentro de una membrana, que contiene muchas biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. Los organismos se pueden clasificar como unicelulares (que consisten en una sola célula, incluidas las bacterias) o multicelulares (incluidas las plantas y los animales). Si bien el número de células en plantas y animales varía de una especie a otra, los humanos contienen más de 10 billones (10) de células. La mayoría de las células de plantas y animales son visibles solo bajo un microscopio, con dimensiones entre 1 y 100 micrómetros.
Las células fueron descubiertas por Robert Hooke en 1665, quien las nombró por su parecido con las células habitadas por monjes cristianos en un monasterio. La teoría celular, desarrollada por primera vez en 1839 por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, afirma que todos los organismos están compuestos de 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 celdas existentes Las células surgieron en la Tierra hace al menos 3.5 billones de años.
Visión de conjunto
Las células son de dos tipos: eucariotas, que contienen un núcleo, y procariotas, que no. Los procariotas son organismos unicelulares, mientras que los eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares.
Células procariotas
Los procariotas incluyen bacterias y arqueas, dos de los tres dominios de la vida. Las células procariotas fueron la primera forma de vida en la Tierra, caracterizada por tener procesos biológicos vitales, incluida la señalización celular. Son más simples y más pequeñas que las células eucarióticas, y carecen de organelos unidos a la membrana, como un núcleo. El ADN de una célula procariota consiste en un único cromosoma que está en contacto directo con el citoplasma. La región nuclear en el citoplasma se llama nucleoide. La mayoría de los procariotas son los más pequeños de todos los organismos que varían de 0.5 a 2.0 μm de diámetro.
Una célula procariota tiene tres regiones arquitectónicas:
- Encerrando a la célula está la envoltura celular, que generalmente consiste en una membrana plasmática cubierta por una pared celular que, para algunas bacterias, puede estar cubierta por una tercera capa llamada cápsula. Aunque la mayoría de los procariotas tienen tanto una membrana celular como una pared celular, existen excepciones como Mycoplasma (bacterias) y Thermoplasma. (arqueas) que solo poseen la capa de membrana celular. La envoltura proporciona rigidez a la celda y separa el interior de la celda de su entorno, lo que sirve como un filtro protector. La pared celular se compone de peptidoglicano en bacterias y actúa como una barrera adicional contra las fuerzas externas. También evita que la célula se expanda y rompa (citólisis) de la presión osmótica debido a un entorno hipotónico. Algunas células eucarióticas (células vegetales y células fúngicas) también tienen una pared celular.
- Dentro de la célula está la región citoplásmica que contiene el genoma (ADN), los ribosomas y diversos tipos de inclusiones. El material genético se encuentra libremente en el citoplasma. Los procariotas pueden llevar elementos de ADN extracromosómicos llamados plásmidos, que generalmente son circulares. Se han identificado plásmidos lineales bacterianos en varias especies de bacterias espiroquetas, incluidos miembros del género Borrelia, en particular Borrelia burgdorferi , que causa la enfermedad de Lyme. 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, proyecto de flagelos y pili desde la superficie de la celda. Estas son estructuras (no están presentes en todos los procariotas) hechas de proteínas que facilitan el movimiento y la comunicación entre las células.
Células eucariotas
Las plantas, los animales, los hongos, los mohos de baba, los protozoos y las algas son todos eucariotas. Estas células son aproximadamente quince veces más anchas que un procarionte típico y pueden ser tanto como mil veces mayores en volumen. La principal característica distintiva de los eucariotas en comparación con los procariotas es la compartimentación: la presencia de organelos (compartimentos) unidos a la membrana en los que tienen lugar actividades específicas. El más importante de estos es un núcleo celular, un orgánulo que alberga el ADN de la célula. Este núcleo le da su nombre al eucariota, que significa "verdadero núcleo (núcleo)". Otras diferencias incluyen:
- La membrana plasmática se asemeja a la de los procariotas en función, con pequeñas diferencias en la configuración. Las paredes celulares pueden o no estar presentes.
- El ADN eucariótico está organizado en una o más moléculas lineales, llamadas cromosomas, que están asociadas con proteínas de histonas. Todo el ADN cromosómico se almacena en el núcleo de la célula , separado del citoplasma por una membrana. Algunos orgánulos eucariotas, como las mitocondrias, también contienen algo de ADN.
- Muchas células eucariotas están ciliadas con cilios primarios . Los cilios primarios desempeñan papeles importantes en chemosensation, mechanosensation, y thermosensation. Por lo tanto, los cilios pueden ser "vistos como una antena celular sensorial que coordina un gran número de vías de señalización celular, a veces acoplando la señalización a la motilidad ciliar o alternativamente a la división y diferenciación celular".
- Los eucariotes móviles pueden moverse usando cilios móviles o flagelos . Las células móviles no existen en las coníferas ni en las plantas con flores. Los flagelos eucarióticos son menos complejos que los de las procariotas.
| Prokaryotes | Eucariotas | |
|---|---|---|
| Organismos típicos | bacterias, arqueas | protistas, hongos, plantas, animales |
| Tamaño típico | ~ 1-5 μm | ~ 10-100 μm |
| Tipo de núcleo | región nucleoide; ningún verdadero núcleo | verdadero núcleo con doble membrana |
| ADN | circular (generalmente) | moléculas lineales (cromosomas) con proteínas de histonas |
| Síntesis de ARN / proteína | acoplado en el citoplasma | Síntesis de ARN en la síntesis de proteínas del núcleo en el citoplasma |
| Ribosomas | 50S y 30S | 60S y 40S |
| Estructura citoplásmica | muy pocas estructuras | altamente estructurado por endomembranas y un citoesqueleto |
| Movimiento celular | flagelos hechos de flagelina | flagelos y cilios que contienen microtúbulos; lamellipodia y filopodia que contienen actina |
| Mitocondrias | ninguna | de uno a varios miles |
| Cloroplastos | ninguna | en algas y plantas |
| Organización | generalmente células individuales | células individuales, colonias, organismos multicelulares superiores con células especializadas |
| División celular | fisión binaria (división simple) | meiosis de mitosis (fisión o brotación) |
| Cromosomas | cromosoma individual | más de un cromosoma |
| Membranas | membrana celular | Membrana celular y organelos unidos a la membrana |
Componentes subcelulares
Todas las células, ya sean procariotas 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. Todas las células (excepto los glóbulos rojos que carecen del núcleo celular y la mayoría de los orgánulos para acomodar el máximo espacio para la hemoglobina) poseen ADN, el material hereditario de genes y ARN, que contiene la información necesaria para construir diversas proteínas como las enzimas, la maquinaria primaria de la célula. También hay otros tipos de biomoléculas en las células. Este artículo enumera estos componentes celulares primarios, luego describe brevemente su función.
Membrana
La membrana celular, o membrana plasmática, es una membrana biológica que rodea el citoplasma de una célula. En animales, la membrana plasmática es el límite externo de la célula, mientras que en las plantas y procariotas generalmente está cubierta por una pared celular. Esta membrana sirve para separar y proteger una célula de su entorno y está compuesta principalmente por una doble capa de fosfolípidos, que son anfifílicos (parcialmente hidrófobos y parcialmente hidrófilos). Por lo tanto, la capa se llama una bicapa de fosfolípidos, o a veces una membrana de mosaico fluido. Dentro de esta membrana se encuentra una variedad de moléculas de proteínas que actúan como canales y bombas que mueven diferentes moléculas dentro y fuera de la célula. La membrana es semipermeable y selectivamente permeable, ya que puede permitir que una sustancia (molécula o ion) pase libremente, pasar a una extensión limitada o no pasar en absoluto. Las membranas de la superficie celular también contienen proteínas receptoras que permiten a las células detectar moléculas de señalización externa, como las hormonas.
Citoesqueleto
El citoesqueleto actúa para organizar y mantener la forma de la célula; ancla organelos 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 eucariótico está compuesto de microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Hay un gran número de proteínas asociadas a ellas, cada una de las cuales controla la estructura de una célula al dirigir, agrupar y alinear los filamentos. El citoesqueleto procariótico está menos estudiado pero está involucrado en el mantenimiento de la forma, polaridad y citocinesis de las células. La proteína de la subunidad de los microfilamentos es una pequeña proteína monomérica llamada actina. La subunidad de microtúbulos es una molécula dimérica llamada tubulina. Los filamentos intermedios son heteropolímeros cuyas subunidades varían entre los tipos de células en diferentes tejidos. Pero algunas de las proteínas de la subunidad de los filamentos intermedios incluyen vimentina, desmina, laminina (láminas A, B y C), queratina (queratinas ácidas múltiples y básicas), 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 usan ADN para su almacenamiento de información a largo plazo. La información biológica contenida en un organismo está codificada en su secuencia de ADN. El ARN se usa para el transporte de información (por ejemplo, ARNm) y funciones enzimáticas (por ejemplo, ARN ribosómico). Las moléculas de ARN de transferencia (ARNt) se utilizan para agregar aminoácidos durante la traducción de proteínas.
El material genético procariota está organizado en un cromosoma bacteriano circular simple en la región nucleoide del citoplasma. El material genético eucariota se divide en diferentes moléculas lineales llamadas cromosomas dentro de un núcleo discreto, generalmente con material genético adicional en algunos orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos (ver teoría endosimbiótica).
Una célula humana tiene material genético contenido en el núcleo de la célula (el genoma nuclear) y en las mitocondrias (el genoma mitocondrial). En los seres humanos, el genoma nuclear se divide en 46 moléculas de ADN lineales llamadas cromosomas, que incluyen 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, codifica 13 proteínas implicadas en la producción de energía mitocondrial y ARNt específicos.
El material genético extraño (más comúnmente ADN) también se puede introducir artificialmente en la célula mediante un proceso llamado transfección. Esto puede ser transitorio, si el ADN no se inserta en el genoma de la célula, o si es estable. 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, el pulmón y el riñón, con cada órgano desempeñando una función diferente). Tanto las células eucariotas como las procariotas tienen organelos, pero los organelos procariotas son generalmente más simples y no están unidos a la membrana.
Hay varios tipos de orgánulos en una celda. Algunos (como el núcleo y el aparato de Golgi) suelen ser solitarios, mientras que otros (como las mitocondrias, los cloroplastos, los peroxisomas y los lisosomas) pueden ser numerosos (de cientos a miles). El citosol es el fluido gelatinoso que llena la célula y rodea los orgánulos.
Eucariótico
- Nucleo celular: El centro de información de una célula, el núcleo de la célula es el orgánulo más visible que se encuentra en una célula eucariótica. Aloja los cromosomas de la célula y es el lugar donde se produce casi toda la replicación del ADN y la síntesis de ARN (transcripción). El núcleo es esférico y separado del citoplasma por una membrana doble llamada envoltura nuclear. La envoltura nuclear aísla y protege el ADN de una célula de varias moléculas que podrían dañar accidentalmente su estructura o interferir con su procesamiento. Durante el procesamiento, el ADN se transcribe o se copia en un ARN especial, denominado ARN mensajero (ARNm). Este ARNm es luego transportado 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 ribosómicas. En procariotas,
- Mitocondrias y cloroplastos : generan energía para la célula. Las mitocondrias son orgánulos autorreplicantes que se presentan en varios números, formas y tamaños en el citoplasma de todas las células eucarióticas. La respiración se produce en las mitocondrias de las células, que generan la energía de la célula mediante la fosforilación oxidativa, utilizando oxígeno para liberar energía almacenada en los nutrientes celulares (generalmente pertenecientes a la glucosa) para generar ATP. Las mitocondrias se multiplican por fisión binaria, como las procariotas. Los cloroplastos solo se pueden encontrar en plantas y algas, y capturan la energía del sol para producir carbohidratos mediante la fotosíntesis.
- Retículo endoplásmico : el retículo endoplasmático (RE) es una red de transporte para moléculas dirigidas a ciertas modificaciones y destinos específicos, en comparación con las moléculas que flotan libremente en el citoplasma. El ER tiene dos formas: el ER rugoso, que tiene ribosomas en su superficie que secretan proteínas en el ER, y el ER suave, que carece de ribosomas. La ER suave desempeña un papel en el secuestro y liberación de calcio.
- Aparato de Golgi : la función principal del aparato de Golgi es procesar y empaquetar las macromoléculas tales como proteínas y lípidos que se sintetizan por la célula.
- Lisosomas y peroxisomas : los lisosomas contienen enzimas digestivas (hidrolasas ácidas). Digestan organelos excedentes o gastados, partículas de comida y virus o bacterias engullidos. Los peroxisomas tienen enzimas que liberan a la célula de peróxidos tóxicos. La célula no podría albergar estas enzimas destructivas si no estuvieran contenidas en un sistema unido a la membrana.
- Centrosoma : el organizador del citoesqueleto: el centrosoma produce los microtúbulos de una célula, un componente clave del citoesqueleto. Dirige el transporte a través del ER y el aparato de Golgi. Los centrosomas se componen de dos centriolos, que se separan durante la división celular y ayudan en la formación del huso mitótico. Un solo centrosoma está presente en las células animales. También se encuentran en algunos hongos y células de 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, especialmente Amoeba , tienen vacuolas contráctiles, que pueden expulsar agua de la célula si hay demasiada agua. Las vacuolas de las células vegetales y las células fúngicas suelen ser más grandes que las de las células animales.
Eucarióticos y procariotas
- Ribosomas : el ribosoma es un gran complejo de moléculas de ARN y proteínas. Cada uno de ellos consta de dos subunidades, y actúan como una línea de ensamblaje donde el ARN del núcleo se utiliza para sintetizar proteínas 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).
Estructuras fuera de la membrana celular
Muchas células también tienen estructuras que existen total o parcialmente fuera de la membrana celular. Estas estructuras son notables porque no están protegidas del entorno externo por la membrana celular semipermeable. Para ensamblar estas estructuras, sus componentes deben transportarse a través de la membrana celular mediante procesos de exportación.
Pared celular
Muchos tipos de células procariotas y eucariotas tienen una pared celular. La pared celular actúa para proteger la célula mecánica y químicamente de su entorno, y es una capa adicional de protección para 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 formadas por quitina y las paredes celulares de las bacterias están formadas por peptidoglicano.
Procariótico
Cápsula
Una cápsula gelatinosa está presente en algunas bacterias fuera de la membrana celular y la pared celular. La cápsula puede ser polisacárido como en los neumococos, meningococos o polipéptidos como Bacillus anthracis o ácido hialurónico como en los estreptococos. Las cápsulas no están marcadas por protocolos de tinción normales y pueden detectarse con tinta china o azul de metilo; que permite un mayor contraste entre las celdas para la observación.
Flagella
Flagella son orgánulos para la movilidad celular. El flagelo bacteriano se extiende desde el citoplasma a través de la (s) membrana (s) celular (es) y se extruye a través de la pared celular. Son apéndices largos y gruesos como hilos, proteína en la naturaleza. Un tipo diferente de flagelo se encuentra en arqueas y un tipo diferente se encuentra en eucariotas.
Fimbria
Una fimbria también conocida como pilus es un filamento corto, delgado y parecido al cabello que se encuentra en la superficie de las bacterias. Las fimbrias o pili están formadas por una proteína llamada pilina (antigénica) y son responsables de la unión de las bacterias a los receptores específicos de las células humanas (adhesión celular). Hay tipos especiales de pili específicos implicados en la conjugación bacteriana.
Procesos celulares
Replicación
La división celular involucra una sola célula (llamada célula madre ) que 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 por fisión binaria, mientras que las células eucariotas generalmente se someten a un proceso de división nuclear, llamado mitosis, seguido de la división de la célula, llamada citocinesis. Una célula diploide también puede experimentar meiosis para producir células haploides, generalmente cuatro. Las células haploides sirven como gametos en organismos multicelulares, fusionándose para formar nuevas células diploides.
La replicación del ADN, o el proceso de duplicar el genoma de una célula, siempre ocurre cuando una célula se divide a través de mitosis o fisión binaria. Esto ocurre durante la fase S del ciclo celular.
En la meiosis, el ADN se replica solo una vez, mientras que la célula se divide dos veces. La replicación del ADN solo ocurre antes de la meiosis I. La replicación del ADN no ocurre cuando las células se dividen por segunda vez, en la meiosis II. La replicación, como todas las actividades celulares, requiere proteínas especializadas para llevar a cabo el trabajo.
Crecimiento y metabolismo
Entre divisiones celulares sucesivas, las células crecen a través del funcionamiento del metabolismo celular. El metabolismo celular es el proceso por el cual las células individuales procesan las moléculas de nutrientes. El metabolismo tiene dos divisiones distintas: el catabolismo, en el cual la célula descompone las moléculas complejas para producir energía y reduce la potencia, y el anabolismo, en el cual la célula usa energía y reduce la potencia para construir moléculas complejas y realizar otras funciones biológicas. Los azúcares complejos que consume el organismo se pueden descomponer en moléculas de azúcar más simples llamadas monosacáridos, como la glucosa. Una vez dentro de la célula, la glucosa se descompone para formar trifosfato de adenosina (ATP), 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 proteína a partir de bloques de construcción de aminoácidos basados en información codificada en ADN / ARN. La síntesis de proteínas generalmente consta de dos pasos principales: la transcripción y la traducción.
La transcripción es el proceso donde la información genética en el ADN se utiliza para producir una cadena de ARN complementaria. Esta cadena de ARN se procesa para dar ARN mensajero (ARNm), que puede migrar libremente a través de la célula. Las moléculas de ARNm se unen a los complejos proteína-ARN llamados ribosomas ubicados en el citosol, donde se traducen en secuencias polipeptídicas. El ribosoma media la formación de una secuencia polipeptídica basada en la secuencia de ARNm. La secuencia de ARNm se relaciona directamente con la secuencia polipeptídica uniéndose para transferir moléculas adaptadoras de ARN (ARNt) en bolsas de unión dentro del ribosoma. El nuevo polipéptido se pliega en una molécula proteica tridimensional funcional.
Motilidad
Los organismos unicelulares pueden moverse para encontrar comida o escapar de los depredadores. Los mecanismos comunes de movimiento incluyen flagelos y cilios.
En organismos multicelulares, las células se pueden mover durante procesos como la curación de heridas, la respuesta inmune y la metástasis del cáncer. Por ejemplo, en la curación de heridas en animales, los glóbulos blancos se mueven al sitio de la herida para matar los microorganismos que causan la infección. La motilidad celular involucra muchos receptores, enlaces cruzados, agrupación, unión, adhesión, motor y otras proteínas. El proceso se divide en tres pasos: protrusión del borde anterior de la celda, adhesión del borde anterior y des-adhesión en el cuerpo y la parte posterior de la célula, y contracción del citoesqueleto para impulsar la célula hacia adelante. Cada paso está impulsado por fuerzas físicas generadas por segmentos únicos del citoesqueleto.
Multicelularidad
Especialización celular
Los organismos multicelulares son organismos que constan de más de una célula, a diferencia de los organismos unicelulares.
En organismos multicelulares complejos, las células se especializan en diferentes tipos de células que se adaptan a funciones particulares. En los mamíferos, los principales tipos de células incluyen células de la piel, células musculares, neuronas, células sanguíneas, fibroblastos, células madre y otros. Los tipos de células difieren tanto en apariencia como en función, pero son genéticamente idénticos. Las células pueden ser del mismo genotipo pero de diferente tipo de célula debido a la expresión diferencial de los genes que contienen.
La mayoría de los tipos de células distintas surgen de una única célula totipotente, llamada zygote, 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 célula-célula) y las 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, incluso en algunos procariotas, como cianobacterias, mixobacterias, actinomicetos, Magnetoglobus multicellularis o Methanosarcina . Sin embargo, los organismos multicelulares complejos evolucionaron solo en seis grupos eucariotas: animales, hongos, algas marrones, algas rojas, algas verdes y plantas. Se desarrolló repetidamente para las plantas (cloroplastida), una o dos veces para los animales, una vez para las algas pardas, y tal vez varias veces para los hongos, los mohos de lodo y las algas rojas. La multicelularidad puede haber evolucionado a partir de colonias de organismos interdependientes, de celularización o de organismos en relaciones simbióticas.
La primera evidencia de multicelularidad proviene de organismos parecidos a las cianobacterias que vivieron hace entre 3 y 3.5 billones de años. Otros fósiles tempranos de organismos multicelulares incluyen la disputada Grypania spiralis y los fósiles de las lutitas negras del Palaeoproterozoico Francevillian Group Fossil B Formation en Gabón.
La evolución de la multicelularidad de los ancestros unicelulares se ha replicado en el laboratorio, en experimentos de evolución utilizando la depredación como la presión selectiva.
Orígenes
El origen de las células tiene que ver con el origen de la vida, que comenzó la historia de la vida en la Tierra.
Origen de la primera célula
Existen varias teorías sobre el origen de las moléculas pequeñas que llevaron a la vida en la Tierra primitiva. Es posible que hayan sido transportados a la Tierra en meteoritos (ver el meteorito Murchison), creados en los respiraderos de aguas profundas, o sintetizados por un rayo en una atmósfera reductora (véase el experimento de Miller-Urey). Hay pocos datos experimentales que definan cuáles fueron las primeras formas autorreplicantes. Se cree que el ARN es la molécula autorreplicante más temprana, ya que es capaz de almacenar información genética y catalizar reacciones químicas (ver hipótesis del mundo del ARN), pero alguna otra entidad con el potencial de autorreplicarse podría haber precedido al ARN, como arcilla o ácido nucleico peptídico.
Las células surgieron hace al menos 3.5 billones de años. La creencia actual es que estas células eran heterótrofas. Las primeras membranas celulares fueron 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 bicapa en el agua, y podrían haber precedido al ARN, pero las primeras membranas celulares también podrían haber sido producidas por el ARN catalítico, o incluso haber requerido proteínas estructurales antes de que pudieran formarse.
Origen de las células eucariotas
La célula eucariota parece haber evolucionado a partir de una comunidad simbiótica de células procariotas. Los orgánulos portadores de ADN, como las mitocondrias y los cloroplastos, descienden de antiguas proteinas simbióticas que respiran oxígeno y cianobacterias, respectivamente, que fueron endosimbiados por un procariota arcaico ancestral.
Todavía hay un debate considerable sobre si los organelos como el hidrogenosoma son anteriores al origen de las mitocondrias, o viceversa: ver la hipótesis del hidrógeno para el origen de las células eucariotas.
Historia de la investigación
- 1632-1723: Antonie van Leeuwenhoek se enseña a hacer lentes, construye microscopios ópticos básicos y dibuja protozoos, como Vorticella del agua de lluvia, y bacterias de su propia boca.
- 1665: Robert Hooke descubre las células en el corcho, luego en el tejido vegetal vivo usando un microscopio compuesto temprano. Él acuña el término celda (del latín cella , que significa "habitación pequeña") en su libro Micrographia (1665).
- 1839: Theodor Schwann y Matthias Jakob Schleiden aclaran el principio de que las plantas y los animales están hechos de células, y concluyen que las células son una unidad común de estructura y desarrollo y, por lo tanto, fundamentan la teoría de las células.
- 1855: Rudolf Virchow afirma que las células nuevas provienen de células preexistentes por división celular ( omnis cellula ex cellula ).
- 1859: La creencia de que las formas de vida pueden ocurrir espontáneamente ( generatio spontanea ) es contradicha por Louis Pasteur (1822-1895) (aunque Francesco Redi había realizado un experimento en 1668 que sugería la misma conclusión).
- 1931: Ernst Ruska construye el primer microscopio electrónico de transmisión (TEM) en la Universidad de Berlín. En 1935, construyó un EM con el doble de resolución que un microscopio óptico, revelando organelos que antes no se podían resolver.
- 1953: Basado en el trabajo de Rosalind Franklin, Watson y Crick hacen su primer anuncio sobre la estructura de doble hélice del ADN.
- 1981: Lynn Margulis publicó Simbiosis en Cell Evolution que detalla la teoría endosimbiótica.