Células eucariotas: Concepto, partes y reproducción

Las células eucariotas componen una amplia variedad de organismos, desde hongos y plantas hasta animales y seres humanos, se distinguen por su estructura organizada y su capacidad para realizar funciones altamente especializadas.

En este artículo, hablaremos en profundidad sobre la naturaleza de las células eucariotas, su estructura interna, sus mecanismos de reproducción y la forma en que mantienen su integridad y funcionamiento a través de la membrana celular

¿Qué es una célula eucariota?

Una célula eucariota es la unidad básica de vida en animales, plantas, hongos y protistas. La característica más distintiva de las células eucariotas es la presencia de un núcleo bien definido, que encierra el material genético (ADN) de la célula.

Los múltiples orgánulos desempeñan roles específicos, contribuyendo al funcionamiento general de la célula. Existen varios tipos de células eucariotas adaptadas a funciones específicas; por ejemplo, las animales se diferencian de las vegetales por la presencia de centriolos y vacuolas más pequeñas, y la ausencia de paredes celulares y cloroplastos.

Partes de una célula eucariota

Las partes de una célula eucariota son:

• Núcleo: El núcleo actúa como el centro de control de la célula, albergando la mayoría del material genético (ADN). Está rodeado por una doble membrana, conocida como envoltura nuclear, que regula el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma. Dentro del núcleo, se encuentra el nucleolo, donde se sintetizan los ribosomas.

• Membrana plasmática: Membrana delgada y flexible define el límite externo de la célula, manteniendo la integridad estructural y regulando el intercambio de sustancias entre la célula y su entorno. Está compuesta principalmente por una bicapa lipídica con proteínas incrustadas, permitiendo la comunicación y el transporte selectivo.

• Citoplasma: Medio acuoso que llena la célula, en el que se suspenden los orgánulos. El citoplasma facilita el movimiento de materiales dentro de la célula y es el sitio de muchos procesos metabólicos.

• Mitocondrias: Son responsables de la producción de ATP (adenosín trifosfato), la principal molécula de energía celular. Poseen su propio ADN y se cree que evolucionaron a partir de bacterias simbióticas.

• Retículo endoplasmático (RE): es una red de membranas que se extiende desde la envoltura nuclear. Existen dos tipos: el retículo endoplasmático rugoso (RER), dotado de ribosomas y encargado de la síntesis de proteínas; y el retículo endoplasmático liso (REL), implicado en la síntesis de lípidos y en la desintoxicación.

• Aparato de Golgi: Modifica, clasifica y empaqueta proteínas y lípidos para su transporte fuera de la célula o hacia otros destinos dentro de la célula.

• Lisosomas y peroxisomas: Estos orgánulos están involucrados en la digestión y descomposición de macromoléculas (lisosomas) y en la protección de la célula contra el daño oxidativo (peroxisomas).

• Citoesqueleto: Es una red de fibras proteicas que proporciona soporte estructural a la célula, facilita el movimiento celular y juega un papel crucial en la división celular. Incluye microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios.

• Centriolos (en células animales): Organizan microtúbulos durante la división.

• Cloroplastos (en células vegetales): Son los orgánulos responsables de la fotosíntesis, convirtiendo la energía solar en energía química almacenada en moléculas de azúcar. Al igual que las mitocondrias, tienen su propio ADN.

• Pared celular: Proporciona soporte estructural y protección. En las células vegetales, está compuesta principalmente de celulosa.

Diferencia entre células eucariotas y células procariotas

Las células eucariotas y procariotas difieren en:

• Núcleo y material genético:
  • Eucariotas: Poseen un núcleo bien definido, rodeado por una membrana nuclear, donde se almacena su material genético (ADN).
  • Procariotas: No tienen un núcleo. Su material genético (ADN) se encuentra en el citoplasma, en una región denominada nucleoide, sin una membrana que lo separe del resto de la célula.
• Organización y tamaño:
  • Eucariotas: Son generalmente más grandes (10-100 µm) y presentan una estructura interna compleja con múltiples orgánulos.
  • Procariotas: Son más pequeñas (1-10 µm) y tienen una estructura más simple, sin orgánulos verdaderos delimitados por membranas.
• Orgánulos:
  • Eucariotas: Contienen una variedad de orgánulos delimitados por membranas, como mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, y en plantas, cloroplastos.
  • Procariotas: Carecen de orgánulos delimitados por membranas. Sin embargo, algunas tienen estructuras especializadas como mesosomas y ribosomas, aunque estos últimos son más pequeños que los de las células eucariotas.
• División celular:
  • Eucariotas: La división celular ocurre a través de procesos complejos como la mitosis o la meiosis.
  • Procariotas: Se reproducen principalmente por fisión binaria, un proceso más simple y directo.
• Pared celular:
  • Eucariotas: Presente en células vegetales y hongos, compuesta de celulosa o quitina.
  • Procariotas: La mayoría posee una pared celular, pero está compuesta de peptidoglicano en bacterias.
• ADN y cromosomas:
  • Eucariotas: El ADN es lineal y se organiza en cromosomas complejos.
  • Procariotas: Tienen una sola molécula circular de ADN y, a veces, plásmidos adicionales, que son pequeñas moléculas circulares de ADN.

¿Cómo se lleva a cabo la reproducción en las células eucariotas?

La reproducción celular en células eucariotas puede ocurrir de dos maneras principales: mitosis y meiosis, cada una con roles y características distintas.

Mitosis

La mitosis genera dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre, cada una con el mismo número de cromosomas. Este proceso consta de cinco fases:

1. Profase: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles. La membrana nuclear se disuelve, y se forma el huso mitótico.
2. Metafase: Los cromosomas se alinean en el centro de la célula, conocido como placa ecuatorial.
3. Anafase: Los cromosomas hermanos se separan y son arrastrados hacia los polos opuestos de la célula.
4. Telofase: Se forman nuevas membranas nucleares alrededor de los conjuntos de cromosomas en cada polo, y los cromosomas comienzan a desenrollarse.
5. Citocinesis: La célula se divide en dos, completando el proceso de mitosis.

Meiosis

La meiosis, por otro lado, es un tipo especializado de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas, produciendo células hijas con la mitad del material genético de la célula madre. Este proceso ocurre en las células germinales para producir gametos (espermatozoides y óvulos).

1. Meiosis I:
   • Profase I: Los cromosomas homólogos se aparean y pueden intercambiar segmentos de ADN en un proceso conocido como recombinación genética o «crossing-over».
   • Metafase I: Los pares de cromosomas homólogos se alinean en la placa ecuatorial.
   • Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y se mueven hacia polos opuestos.
   • Telofase I y Citocinesis: La célula se divide en dos células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas.
2. Meiosis II:
   • Similar a la mitosis, pero sin duplicación de cromosomas antes de comenzar. Resulta en cuatro células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas de la célula madre original.

Membrana Celular de las Células Eucariotas

La membrana celular, también conocida como membrana plasmática, es una barrera que protege a la célula eucariota de su entorno externo y a su vez mantiene la integridad y la homeostasis celular. Es dinámica y selectivamente permeable, permitiendo un control riguroso sobre lo que entra y sale de la célula. Las funciones y características de la membrana celular que contribuyen a mantener la integridad de la célula eucariota incluyen:

• Composición de la membrana:
  • Compuesta principalmente por una bicapa lipídica con proteínas incrustadas y carbohidratos. Los lípidos crean una barrera hidrofóbica que impide el paso libre de sustancias solubles en agua, mientras que las proteínas actúan como puertas y sensores, regulando el transporte y la comunicación celular.
• Transporte selectivo:
  • Regula el transporte de moléculas mediante:
  • Transporte pasivo: Movimiento sin energía (difusión, ósmosis).
  • Transporte activo: Requiere energía (bombas de iones).
  • Transporte facilitado: Con proteínas transportadoras.
• Comunicación y señalización:
  • Proteínas de la membrana actúan como receptores y transductores de señales para respuestas celulares.
• Adhesión celular:
  • Moléculas en la membrana permiten la adhesión entre células y a la matriz extracelular, crucial para la formación de tejidos.
• Reconocimiento celular:
  • Los carbohidratos sirven como marcadores de identificación celular, permitiendo el reconocimiento y respuesta a otras células.

Puntos Clave

1. Estructura Compleja: Las células eucariotas poseen una estructura interna compleja con un núcleo definido y múltiples orgánulos especializados.
2. Distinción Fundamental: Se diferencian de las células procariotas por su núcleo delimitado, orgánulos complejos y procesos celulares avanzados.
3. Reproducción Celular: Realizan la reproducción a través de la mitosis para el crecimiento y la reparación, y la meiosis para la reproducción sexual.
4. Integridad Celular: Mantienen su integridad y funcionamiento a través de la membrana celular, que regula el transporte, la comunicación y la interacción con el entorno.