Se llama célula eucariota —del griego eu,
‘bien’ o ‘normal’, y karyon, ‘nuez’ o ‘núcleo’—1
a todas las células
con un núcleo celular delimitado dentro de una doble capa
lipídica: la envoltura nuclear, la cual es porosa y contiene
su material hereditario, fundamentalmente su información genética.
Las células eucariotas son las que tienen núcleo
definido (poseen núcleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario
de las procariotas
que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material genético se
encuentra disperso en ellas (en su citoplasma),
por lo cual es perceptible solo al microscopio electrónico. A los organismos
formados por células eucariotas se les denomina eucariontes.
La alternativa a la organización eucariótica de
la célula la ofrece la llamada célula procariota. En estas células el material
hereditario se encuentra en una región específica denominada nucleoide, no
aislada por membranas, en el seno del citoplasma. Las células eucariotas no
cuentan con un compartimento alrededor de la membrana plasmática (periplasma),
como el que tienen las células procariotas.
El paso de procariotas a eucariotas significó el
gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su
evolución.nota 1
Sin este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no
habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres
pluricelulares;
la vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de
bacterias.
De hecho, a excepción de procariotas, los cuatro reinos restantes (animales,
plantas,
hongos
y protistas)
proceden de ese salto cualitativo. El éxito de estas células eucariotas
posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han
desembocado en la gran variedad de especies
que existe en la actualidad.
Organización
Las células eucariotas presentan un citoplasma
organizado en compartimentos, con orgánulos (semimembranosos) separados o
interconectados, limitados por membranas biológicas que tienen la misma
naturaleza que la membrana plasmática. El núcleo es el más
notable y característico de los compartimentos en que se divide el protoplasma,
es decir, la parte activa de la célula. En el núcleo se encuentra el material
genético en forma de cromosomas. Desde este se da toda la información necesaria
para que se lleve a cabo todos los procesos tanto intracelulares como fuera de
la célula, es decir, en el organismo en sí.
En el protoplasma distinguimos tres componentes
principales, a saber la membrana plasmática, el núcleo
y el citoplasma,
constituido por todo lo demás. Las células eucariotas están dotadas en su
citoplasma de un citoesqueleto complejo, muy estructurado y
dinámico, formado por microtúbulos y diversos filamentos proteicos.
Además puede haber pared celular, que es lo típico de plantas,
hongos
y protistas
pluricelulares, o algún otro tipo de recubrimiento externo al protoplasma.Fisiología
Las células eucariotas contienen en principio mitocondrias,
orgánulos que habrían adquirido por endosimbiosis
de ciertas bacterias primitivas, lo que les dota de la capacidad de desarrollar
un metabolismo
aerobio. Sin embargo, en algunas eucariotas del
reino protistas
las mitocondrias han desaparecido secundariamente en el curso de la evolución, en general derivando a otros
orgánulos, como los hidrogenosomas.
Algunos eucariontes realizan la fotosíntesis,
gracias a la presencia en su citoplasma de orgánulos llamados plastos, los
cuales derivan por endosimbiosis de bacterias del grupo denominado
cianobacterias
(algas azules).
Aunque demuestran una diversidad increíble en su
forma, comparten las características fundamentales de su organización celular,
arriba resumidas, y una gran homogeneidad en lo relativo a su bioquímica
(composición), y metabolismo, que contrasta con la inmensa heterogeneidad
que en este terreno presentan los procariontes
(bacteria en sentido amplio)
Origen de la célula eucariota
El
origen de los eucariontes es un complejo proceso que tiene un origen
procariota. Si bien hay varias teorías que explican este proceso, según la
mayoría de estudios se produjo por endosimbiosis
entre varios organismos procariotas, en donde el ancestro principal protoeucariota
es de tipo arqueano
y las mitocondrias
y cloroplastos
son de origen bacteriano.
Es discutible la incorporación de otros organismos procariotas. La teoría más
difundida al respecto es la Endosimbiosis seriada, postulada por Lynn Margulis.
| Célula animal típica | Célula vegetal típica | |
|---|---|---|
| Estructuras básicas | ||
| Orgánulos |
|
|
| Estructuras adicionales |
|
Orgánulo
No todas las células eucariotas contienen todos los orgánulos al mismo tiempo, aparecen en determinadas células de acuerdo a sus funciones.
Estructura
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Principales
orgánulos eucarióticos
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Orgánulo
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Función
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Estructura
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Organismos
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Notas
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posee
doble membrana
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plantas,
protistas
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Posee
material genético (ADN)
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síntesis
y embalaje de proteínas y ciertos lípidos (los empaqueta en vesículas)
|
puede
asociarse con ribosomas en su membrana
|
eucariotas
|
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|
transporte
y embalaje de proteínas, recibe vesículas del retículo endoplasmático, forma
glucolípidos, glucoproteínas
|
sacos
aplanados rodeados por membrana citoplasmática
|
la
mayoría de eucariotas
|
en las
plantas se conocen como dictiosomas
|
|
|
respiración
celular
|
compartimento
de doble membrana
|
la
mayoría de eucariotas
|
Posee
material genético (ADN)
|
|
|
almacenamiento,
transporte y homeostasis
|
sacos
de membrana vesicular
|
plantas
y hongos
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mantenimiento
de ADN y ARN, y expresión genética
|
rodeado
por membrana doble
|
todos
los eucariotas
|
Contiene
la mayor parte del ADN
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Comparación de estructuras en
células animales y vegetales
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Célula animal típica
|
Célula vegetal típica
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Estructuras básicas
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Orgánulos
|
||
|
Estructuras adicionales
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Clasificación según su génesis
Atendiendo a su génesis, los orgánulos se clasifican en dos grupos:- Orgánulos autogenéticos, desarrollados filogenética y ontogenéticamente a partir de estructuras previas que se hacen más complejas.
- Orgánulos de origen endosimbiótico, procedentes de la simbiosis con otros organismos.
Orgánulos endosimbióticos
- Mitocondrias. Todos los eucariontes conocidos tienen mitocondrias, orgánulos derivados de ellas, como los hidrogenosomas, o al menos restos de genes mitocondriales incorporados al genoma nuclear.
- Plastos. Hay dos clases de plastos, los primarios derivan de cianobacterias por endosimbiosis y los secundarios por endosimbiosis de células eucariotas ya dotadas de plasto. Estos últimos son mucho más complejos. Los plastos se han designado muy a menudo con otros nombres en función de su pigmentación o del grupo en que se presentan. La denominación cloroplasto se usa habitualmente como nombre genérico.
Replicación de ADN
El proceso de replicación de ADN es el mecanismo
que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De
esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más
"clones" de la primera. Esta duplicación del material genético se
produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que
las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde
cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena
molde, de forma que cada nueva doble hélice
contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementación
entre las bases que forman la secuencia de cada una de
las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse
idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula
madre a las células
hijas y es la base de la herencia del material genético.
La molécula
de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas
iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en
esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas
que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número
de enzimas
y proteínas
intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado
complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas
y enzimas
son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.Mitosis
En biología,
la mitosis es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucariotas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto
equitativo del material hereditario (ADN) característico.1 Este
tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la
formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la
partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células
hijas.
La mitosis completa, que produce células
genéticamente idénticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparación
tisular y de la reproducción asexual. La otra forma de
división del material genético de un núcleo se denomina meiosis
y es un proceso que, aunque comparte mecanismos con la mitosis, no debe
confundirse con ella ya que es propio de la división celular de los gametos.
Produce células genéticamente distintas y, combinada con la fecundación, es el
fundamento de la reproducción sexual y la variabilidad genética.
Esquema que muestra de manera resumida lo que ocurre durante la mitosis
Introducción
La mitosis es el tipo de división del núcleo
celular diploide por el cual se conservan los orgánulos
y la información genética contenida en sus cromosomas,
que pasa de esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis. La
mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que
participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.
Este proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se
desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido
separadas en varias etapas.
El resultado esencial de la mitosis es la
continuidad de la información
hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas.
El genoma se compone de una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas,
hebras de ADN
muy enrolladas que contienen la información genética
vital para la célula y el organismo. Dado que cada célula debe contener
completa la información genética propia de su especie,
la célula
madre debe hacer una copia de cada cromosoma
antes de la mitosis, de forma que las dos células hijas reciban completa la
información. Esto ocurre durante la fase S de la interfase,
el período que alterna con la mitosis en el ciclo celular
y en el que la célula entre otras cosas se prepara para dividirse.2
Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma
consistirá en dos copias idénticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromátidas
hermanas, unidas entre sí por una región del cromosoma llamada centrómero.3 Cada
cromátida hermana no se considera en esa situación un cromosoma en sí mismo,
sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de dos cromátidas.
En animales y plantas, pero no siempre en hongos o protistas,
la envoltura nuclear que separa el ADN del citoplasma se desintegra,
desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma.
Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, perpendicular a
un eje definido por un huso
acromático. Éste es una estructura citoesquelética
compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de microtúbulos.
Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromátidas hermanas, una vez
producida su separación, hacia los extremos del huso. Por convenio científico,
a partir de este momento cada cromátida hermana sí se considera un cromosoma
completo, y empezamos a hablar de cromosomas hermanos para referirnos a
las estructuras idénticas que hasta ese momento llamábamos cromátidas. Como la
célula se alarga, las fibras del huso «tiran» por el centrómero a los
cromosomas hermanos dirigiéndolos cada uno a uno de los polos de la célula. En
las mitosis más comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al
principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas sobre los dos grupos
cromosómicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en
levaduras, todo el reparto ocurre dentro del núcleo, que finalmente se
estrangula para formar dos núcleos separados.4
Se llama cariocinesis a la formación de los
dos núcleos con que concluye habitualmente la mitosis. Es posible, y ocurre en
ciertos casos, que el reparto mitótico se produzca sin cariocinesis (endomitosis)
dando lugar a un núcleo con el material hereditario duplicado (doble número de
cromosomas).
La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis
o división del citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza
por estrangulación: la célula se va estrechando por el centro hasta que al
final se separa en dos. En las células de las plantas se
realiza por tabicación, es decir, las células hijas “construyen” una nueva región
de pared celular que dividirá la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos).
Al final, la célula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos células
hijas, cada una con una copia equivalente y completa del genoma original.
Cabe señalar que las células procariotas
experimentan un proceso similar a la mitosis llamado fisión
binaria. No se puede considerar que las células procariotas
experimenten mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un
cromosoma sin centrómero
Diagrama mostrando los cambios que ocurren en los centrosomas y el
núcleo de una célula en el proceso de la división mitótica. I a III, profase; IV, prometafase; V, metafase; VI y VII, anafase; VIII y IX, telofase.
Meiosis
Meiosis es una de las
formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas
sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular
en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones
sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células
haploides (n). En los organismos con reproducción sexual tiene
importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos
y espermatozoides
(gametos).1 Este
proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas
primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis
II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.
Durante la meiosis I miembros de cada par
homólogo de cromosomas
se emparejan durante la profase, formando bivalentes. Durante esta fase se
forma una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, permitiendo que se
produzca la recombinación entre ambos cromosomas homólogos. Posteriormente se
produce una gran condensación cromosómica y los bivalentes se sitúan en la
placa ecuatorial durante la primera metafase, dando lugar a la migración de n
cromosomas a cada uno de los polos durante la primera anafase. Esta división
reduccional es la responsable del mantenimiento del número cromosómico
característico de cada especie. En la meiosis II, las cromátidas hermanas que
forman cada cromosoma se separan y se distribuyen entre los núcleos de las
células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S
(replicación del ADN).
La maduración de las células hijas dará lugar a los gametos.
Visión general de la meiosis. En la interfase se duplica el material genético. En meiosis I los cromosomas homólogos se reparten en dos células hijas, se produce el fenómeno de entrecruzamiento. En meiosis II, al igual que en una mitosis, cada cromátida migra hacia un polo. El resultado son 4 células hijas haploides (n).
Meiosis. Se divide en dos etapas. Meiosis I o fase reductiva: su
principal característica es que el material genético de las células
hijas es la mitad (n) del de las células progenitoras (2n). Meiosis II o
fase duplicativa: las células resultantes de esta etapa tienen
diferente contenido genético que sus células progenitoras (n).
