¿QUÉ ES EL METABOLISMO CELULAR?

Ante todo conviene precisar que cualquier sistema vivo (y por tanto se incluye a la célula como individualidad) tiene la capacidad de transformar el material no organizado procedente del entorno en componentes de su propio cuerpo, es decir, en materia viva, obteniendo a la vez la energía necesaria para el desarrollo de todas las actividades vitales.

Estas transformaciones, que tienen lugar a través de la membrana celular, constituyen en su conjunto el metabolismo, en el que pueden distinguirse dos fases: una fase constructora o anabolismo, en la que la célula produce nueva materia viva utilizando para ello el material procedente del exterior, y una fase destructora o catabolismo, en la que la célula destruye las sustancias asimiladas para obtener la energía encerrada en las moléculas orgánicas y al mismo tiempo elimina todo cuanto no es utilizable por el organismo.

Para comprender mejor y de manera gráfica el modo cómo funciona la célula, imaginemos una jornada de trabajo (por así decir) de una ameba gigante, un protozoo de forma variable parecido a una gran gota de gelatina incolora, que vive en aguas estancadas o en charcos. Su cuerpo está formado por una célula y su citoplasma presenta dos zonas perfectamente diferenciadas: en el exterior, un estrato más denso (ectoplasma) que en cierto sentido desarrolla las funciones de la pared celular que falta, y en el interior una zona más fluida y escurridiza denominada endoplasma. La falta de membrana celular permite a la ameba desplazarse de un modo muy particular mediante la emisión y la retracción de protuberancias citoplasmáticas especiales, los pseudópodos o falsos pies, hinchados en la parte distal, hacia cuyo extremo es desplazada la totalidad del cuerpo del animal y por lo tanto varía su posición inicial.

En su desplazamiento a lo largo del tallo de una planta acuática o sobre el fondo de un estanque, a la ameba le es relativamente fácil localizar un poco de alimento, fagocitar un protozoo de tamaño todavía más pequeño, un alga unicelular o bien una diminuta bacteria.

Apenas la presa se encuentra a su alcance, inicia las operaciones de captura sirviéndose de los pseudópodos, que son extraordinariamente móviles. Para mayor seguridad, extiende un par de pseudópodos que rodean a la víctima como un anillo y, después de sujetarla, la engullen hacia el interior del citoplasma manteniéndola dentro de una especie de esfera. Al cabo de unos momentos, la presa comienza a disolverse: se produce el proceso de la digestión. El material que no es utilizable, es expulsado inmediatamente mediante la acción de una vacuola citoplasmática, a través de un punto determinado de la superficie celular. Un fenómeno completamente análogo tiene lugar cuando la ameba se engulle en su interior una gota de líquido.

En el caso de alimentos sólidos se habla de fagocitosis, mientras que la pinocitosis hace referencia a la introducción de sustancias líquidas. En el citoplasma de la ameba tomado como ejemplo es posible observar diversas vacuolas digestivas cuyo contenido se halla en diversos grados de digestión: naturalmente, dado que estos protozoos carecen tanto de boca como de año, la ingestión de alimentos y la expulsión de los desechos se producen en un punto indiferente de la superficie celular. 

Algunas veces este tipo de introducción activa de materiales se ayuda con un transporte pasivo de sustancias realizado gracias a las propiedades de las cubiertas celulares que son semipermeables, es decir, pueden ser atravesadas por el solvente de una solución determinada, reteniendo las moléculas del soluto a fin de equilibrar una eventual diversidad de concentraciones entre los líquidos contenidos en la célula y los del medio ambiente externo. Ello se realiza a través del fenómeno físico de ósmosis, que determina una atracción de líquidos, especialmente agua, por parte de la solución más concentrada (en general, la del interior de la célula) con respecto a la más diluida. En los animales pluricelulares (más adelante se verá por qué ello no es aplicable a las plantas pluricelulares), la toma del alimento por parte de las células se realiza normalmente por absorción, también en este caso, antes de penetrar en la célula, los alimentos deben haberse transformado a fin de estar en condiciones de ser absorbidos. 

Para ello sufrir una digestión fuera de las células (por eso se llama digestión extracelular) a expensas de las enzimas producidas por las propias células y que son vertidos al exterior del cuerpo celular. Una excepción en este sentido lo constituyen las células de algunos vertebrados que conservan la propiedad de englobar diminutas partículas sólidas.

¿QUÉ SON LOS MICROORGANISMOS PPLO?

Los microorganismos pertenecientes al grupo PPLO fueron individualizados por Pasteur, quien no logró empero aislarlos; en 1898 Nocard y Roux, que habían sido colaboradores de aquél, los obtuvieron en cultivo. Sus dimensiones están comprendidas entre 0,1 y 1 µm, diferenciándose de las rickettsias al pasar a través de filtros apropiados. 

Al microscopio electrónico muestra una estructura bastante parecida a la de las bacterias, de las que, sin embargo, se diferencian por carecer de cápsula externa y por no disponer de los sistemas enzimáticos típicos bacterianos. Todas las formas PPLO son patógenas salvo una especie que se desarrolla sobre materiales en análisis; por lo general causan enfermedades pulmonares en los bovinos, en las aves y en el hombre.

¿QUÉ SON LAS RICKETSIAS?

Las rickettsias muestran unas propiedades intermedias entre las bacterias y los virus; son organismos cuyas dimensiones se sitúan por debajo de las 2μ, de morfología variable, gram negativos con la estructura típica de la organización procariota al carecer de núcleo y estar provistas de un determinado número de granulaciones citoplasmáticas. Su semejanza con los virus procede del hecho de que únicamente pueden vivir en el interior de la materia viva. Las rickettsias, descubiertas entre 1909 y 1916, producen graves enfermedades infecciosas que son transmitidas al hombre por las pulgas y piojos (tifus exantemático y tifus murino).

¿QUÉ SON LAS BACTERIAS?

 Las bacterias son organismos unicelulares formados por una única célula, cuyas dimensiones oscilan alrededor de las 2 μ de anchura y 10 μ de longitud, carentes como ya se ha dicho de un típico núcleo organizado. Las bacterias se denominan también esquizomicetes (del griego schizein , que significa "dividirse", y myketes , "hongos", aunque la utilización de este término está en franco desuso). Se refiere al modo cómo se dividen las bacterias partiéndose por la mitad, haciendo gala de una rápida y activa capacidad reproductora.

Poseen formas distintas que permite
n su clasificación en cocos , si se presentan a modo de gránulos esferoidales, bacilos , de forma alargada en bastoncito, y vibrios o espirilos si se asemejan a comas ortográficas o a espirales. Pueden desplazarse utilizando cilios o flagelos, y están provistas de una pared celular de aproximadamente 10 μ de anchura, con forma propia independientemente de la de la célula.

Una tinción específica (denominada tinción de Gram ) permite poner de manifiesto el hecho de que no todas las paredes celulares bacterias participantes de una composición idéntica: algunas bacterias, a través de la técnica...de Gram , retienen el azul de metileno y se tiñen de color azul (bacterias gram positivas), mientras que otras no lo retienen ya a través del contraste con safranina se tiñen de rojo (bacterias gram negativas).

El fundamento bioquímico de este distinto comportamiento reside en el hecho de que la composición de la pared de las bacterias gram positivas contiene una mayor proporción de glucopeptidos. Asimismo, numerosos grupos bacterianos, por encima de la pared celular, disponen de una cápsula de mucopolisacáridos de consistencia gelatinosa.

El citoplasma bacteriano muestra una estructura homogénea, no presentando orgánulos homólogos a los de las células eucariotas ni tampoco diferenciaciones particulares; los enzimas y pigmentos se encuentran depositados sobre la membrana plasmática o sobre membranas internas especiales que son interpretadas como prolongaciones de aquella. Algunos géneros bacterianos tienen la capacidad de formar, en el interior de su cuerpo celular, una célula completamente distinta, la denominada endospora , que en determinadas condiciones ambientales puede liberarse y, tras un proceso de germinación, se transforma en la bacteria de partida.

Debido a ello, en muchos campos de la actividad humana (conservación de los alimentos, cirugía, etc.) es preciso tener en cuenta que las endosporas constituyen formas de resistencia de difícil eliminación, por lo que es preciso atender a las adecuadas condiciones de esterilidad. Algunas bacterias presentan un metabolismo autótrofo (obteniendo su energía de las reacciones químicas o bien aprovechando la energía solar de un modo similar a como lo hacen las plantas), y otras son heterótrofas, lo que significa que obtienen la materia necesaria a expensas de vegetales o animales, por lo que originan frecuentemente diversas enfermedades (bacterias patógenas).

Las toxinas son productos de la actividad de bacterias patógenas, sustancias particularmente nocivas, responsables de la acción perjudicial que ejercen sobre organismos considerados como hospedantes. Otras producen sustancias enzimáticas capaces de originar fermentaciones y putrefacciones.

Otros géneros producen pigmentos amarillos, rojos o verdes (bacterias cromógenas), unos difusibles en el medio y otros no; otras bacterias, que en general son propias del medio marino, producen fosforescencia.

Con respecto al aceptor final de electrones, algunos grupos deben utilizar necesariamente el oxígeno (bacterias aerobias), mientras que otros utilizan aceptores distintos, tanto orgánicos como inorgánicos (bacterias anaerobias); Finalmente, existen grupos de bacterias facultativas que pueden utilizar independientemente una u otra vía metabólica.

Dada la enorme importancia de las bacterias por su relación con importantes enfermedades, los avances científicos han permitido a médicos y biólogos cultivar artificialmente estos organismos en condiciones de laboratorio sobre medios nutritivos estériles que pueden ser líquidos (caldo de carne o de legumbres, leche, suero sanguíneo, sangre y también medios sintéticos artificiales) o sólidos (con idéntica composición que los anteriores, pero se añade agar-agar como solidificante).

No obstante, las bacterias no solo deben considerarse como productoras de enfermedades; en ellas el hombre ha encontrado prodigiosos aliados naturales sin los cuales los suelos agotarían rápidamente su fertilidad, las aguas...acumularían grandes cantidades de materia orgánica, lo que haría inadecuada su utilización, y el suelo encerraría inútilmente enormes reservas de elementos indispensables para la vida humana y animal.

Los bacilos del género Rhizobium, que viven en los nódulos de las plantas leguminosas (habas, guisantes, judías, lentejas, etc.), poseen la capacidad de fijar directamente el gas nitrógeno atmosférico para reducirlo a compuestos orgánicos, que en última instancia (y gracias a la intervención de otros grupos bacterianos) producen una fertilización del suelo en sales nitrogenadas.

El género Azotobacter, que también es abundante en determinados suelos, cuida también de la fijación de nitrógeno pero en condiciones libres.

Las bacterias nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrobacter) están en condiciones de transformar el amonio, que en elevadas concentraciones es tóxico, en compuestos de utilización inmediata por parte de las plantas (nitratos y nitritos), y en consecuencia constituyen unos eficaces colaboradores del agricultor. Las bacterias del azufre, tanto los oxidantes como las reductoras, realizan también interesantes aportes a la economía de los ecosistemas. La ecología bacteriana es una ciencia que todavía se encuentra en sus comienzos, pero es evidente el interés de las bacterias en el reciclaje de todos los elementos de la ecosfera.

Algunos de los ejemplos citados en el caso del suelo (bacterias de
l nitrógeno y del azufre) son aplicables también a los ecosistemas acuáticos (yeguas y lagos). Son también muy interesantes las bacterias utilizadas industrialmente. El género Acetobacter se emplea para la transformación de vinos y alcoholes en ácido acético; Bacterium aceti también se utiliza en la producción de yogures a partir de la leche; Bacillus amylobacter , al disolver la caseína de la leche, la celulosa, etc., permite la producción de ácido butírico cuyos derivados se emplean en la industria de barnices, plásticos y perfumes.
Asimismo, se utilizan diversas enzimas (amilasas, enzimas proteolíticas, etcétera) en aplicaciones de tipo industrial, lo cual supone una fuente de riqueza nada despreciable.

¿QUÉ SON LOS HONGOS UNICELULARES?

Los componentes de este grupo de organismos presentan una típica estructura eucariota; pese a formar parte del mundo vegetal, carecen de clorofila o de cualquier otro pigmento capaz de realizar la función fotosintética. En consecuencia, deben comportarse como organismos heterótrofos y viven a expensas de otros organismos o materiales orgánicos que les pueden suministrar los elementos necesarios.

Los hongos unicelulares no son muy numerosos y comprenden en general los mohos, frecuentes en el pan o la fruta, o capaces de invadir, con perjuicios a menudo notables, órganos o partes de plantas cultivadas.

Otros hongos unicelulares muy frecuentes son las levaduras, que muestran una forma celular elíptica, en unidades aisladas, o bien se disponen en largas cadenas; se multiplican rápidamente por gemación. Son capaces de realizar diversos tipos de fermentación y el hombre aprovecha su actividad metabólica en la industria del vino, del vinagre, de la cerveza y en el proceso de panificación, ya que provocan la producción de anhídrido carbónico que "hincha" la masa del pan de modo característico.

¿QUÉ SON LAS CIANOFÍCEAS?

Las cianofíceas o algas verdeazuladas son organismos que viven en la superficie del agua, donde forman masas flotantes de color verdeazulado. También participan en la simbiosis con hongos para formar líquenes.

Están muy extendidas en todas las aguas estancadas y en los terrenos húmedos y encharcados; se caracterizan por una elevada capacidad de supervivencia a condiciones térmicas, de humedad y luz en general prohibitivas para otros organismos que además pueden ser desplazados en virtud de la secreción, no rara, de sustancias tóxicas por parte de las cianofíceas. Así, por ejemplo, el género Nostoc forma masas gelatinosas, globosas o laminares, de color verdeazulado o pardo oliváceo en las zonas húmedas de bosques y prados.

¿QUÉ SON LAS ALGAS?

 Estos microscópicos vegetales que pueblan todas las aguas dulces y saladas del planeta, y que se han extendido también a todos los lugares húmedos (cortezas de los arboles, piedras, etc.), recuerdan por la simplicidad de su organización a los primeros seres vivos que hace mas de 500 millones de años habían iniciado el proceso de fotosíntesis, tomando como elementos básicos de su alimentación las sustancias inorgánicas presentes en el ambiente. Las algas son vegetales autótrofos, provistos de clorofila; su importancia no sólo estriba en el hecho de haber iniciado la colonización de las aguas primeros, y a continuación de la tierra sumergida para a su vez constituir los primeros eslabones de la compleja red alimentaria, sino que al mismo tiempo sirven de alimento para la multitud de especies de animales fitófagos y acumulan en su interior elementos químicos (bromo y yodo por ejemplo) necesarios para numerosas actividades humanas. Las algas unicelulares se caracterizan por una coloración variable según el tipo de pigmento predominante: existen especies o grupos de familia color verde, otras amarillo, rojo o pardo. el género Spirogyra, a pesar de ser un alga filamentosa constituida por numerosos células puestas una tras otra, puede tomarse como ejemplo típico de este nivel de organización vegetal: posee una pared celular rígida, formada por una película interna de celulosa en la que hacia el exterior, se superpone otra lámina menos resistente y de distinta naturaleza química; posee un solo núcleo y varios cloroplastos en forma de cinta helicoidal.

Dentro de las algas verdes unicelulares pueden citarse varias especies muy comunes: Volvox, presentes en los estanques y que forman colonias esféricas compuestas de 500 a 1000 individuos que pueden desplazarse ágilmente en el agua, gracias a la presencia de los cilios; Chlorella, que ocasionalmente establecen interesantes asociaciones con algunos animales ( las hidras, por ejemplo), de los que reciben protección a cambio de un continuo suministro de alimento; Chlamydomonas, que se caracteriza por la presencia de una autentica pared celulósica y dos largos flagelos rectilíneos que permiten su desplazamiento. Entre las algas unicelulares, merecen citarse las Diatomeas, caracterizadas por poseer un frústulo de sílice, depositado sobre la pared celular y formado de dos mitades,  modo de una caja y su tapa. 

¿QUÉ SON LOS PROTOZOOS?

 Bajo la denominación de Protozoos, que significa "primeros animales", están englobados numerosos organismos, todos ellos con la característica común de estar constituidos por una sola célula relativamente grande en la que es posible reconocer tres partes fundamentales: la membrana, citoplasma y uno o varios núcleos. La membrana puede faltar y ocasionalmente se ve sustituida por otras formaciones orgánicas; el núcleo se presenta como un amasijo de varias formas, de consistencia mayor que el citoplasma que lo rodea; el citoplasma es generalmente muy fluido y casi transparente.

Esta extrema simplicidad constitucional no obsta para que la vida de los protozoos sea semejante en todo a la de los restantes animales. Se alimentan absorbiendo pequeñas partículas de sustancia orgánica que es introducida de diversas modos dentro de la célula. Emplean diversos sistemas de desplazamiento para ir en búsqueda del alimento (como sucede con todos los seres vivos del reino animal): unos carecen de membrana rígida y se mueven mediante lóbulos o filamentos protoplasmáticos, y otros en cambio, están provistos de órganos locomotores físicos (cilios vibrátiles o flagelos). Se reproducen por división en dos partes (escisión) equivalentes, o bien por gemación, o bien formando en el interior del propio soma celular numerosos individuos de tamaño muy pequeño (esporas) que al llegar  a la madurez se vierten al exterior. 

Los protozoos son extraordinariamente abundantes en la naturaleza, ya que para su supervivencia precisan sólo de la presencia del agua: viven en cualquier latitud en una banda de temperaturas comprendidas entre 0° y 35°C. Cuando el ambiente se les hace adverso, eliminan del cuerpo el exceso del agua, con lo que disminuyen consecuentemente de volumen, adoptan forma esférica y se rodean de un involucro formado de polisacáridos complejos (pectina, quitina, y a veces, celulosa) que al ser duros y resistentes, aíslan al organismo de las condiciones externas: es el denominado cisto. Aparentemente desprovistos de vida, los cistos quedan a merced del viento o de los animales hasta que una gota de agua los retorna ala vitalidad. Entonces, el animal encerrado en el interior puede reemprender su actividad habitual.

¿QUÉ ES VARIEDAD CELULAR?

 los orgánulos no siempre están presentes, en su totalidad y a la vez, en una célula; aparecen o no según el tipo del tejido del que la célula forma parte (es decir, la función que la célula desarrolla en el organismo) y del momento de la propia célula: en el fondo es como si la célula fuera una industria y sus departamentos estuvieran activos o no en función del tipo de tarea desarrollada. el tipo de organización celular será por tanto más distinta cuanto mas diversas sean las plantas o los animales entre los que se establezca la comparación. 

generalmente, el tamaño de las células vegetales es superior y sus límites están definidos con mayor nitidez. Esto tiene relación con el hecho de que la membrana plasmática está reforzada por la presencia de la pared, una envoltura suplementaria que confiere a la célula suficiente resistencia frente a las intensas presiones generadas en su interior como consecuencia de la gran cantidad de agua requerida del entorno para igualar las presiones osmóticas.

La pared celular está formada por celulosa, compuesto químico glucídico ampliamente utilizado en la industria . Con frecuencia la pared se ensancha y sobre ella se depositan varias sustancias, entre las que predominan la lignina y la suberina, componentes respectivamente, de la madera y del corcho. Las superficies brillantes que causan nuestra admiración en el caso, por ejemplo, de las manzanas y de las cerezas, son debidas a la presencia de una sustancia, la cutina, que impregna las paredes celulares haciendo impermeable la piel de los frutos al agua.

A continuación de la pared celular, las células vegetales presentan una gran vacuola y los plástidos de diversos tipos: incoloros, verdes o diversamente coloreados. Las células animales carecen, sin embargo de paredes celulares y de grandes vacuolas, cuya aparición es ocasional y generalmente relacionada con fenómenos de eliminación de sustancias (excreción) o de producción de materiales útiles para la propia célula o para el organismo del que forma parte (secreción). Los contornos de la célula animal están menos definidos que los de la célula vegetal y son de menor tamaño.

En algunos tejidos animales, como en los tejidos de sostén (huesos y cartílagos), la sustancia intercelular externa a las membranas citoplasmáticas recuerda por su estructura y resistencia a las paredes celulósicas vegetales. En realidad, esta sustancia no forma parte de la célula sino que constituye una especie de cemento, carente de una organización específica, que tiene la función de rellenar los espacios intercelulares de forma que el tejido conserve en su conjunto las características adecuadas a las funciones que debe realizar.