Las células, como sistemas termodinámicos
complejos, poseen una serie de elementos estructurales y funcionales comunes
que posibilitan su supervivencia; no obstante, los distintos tipos celulares
presentan modificaciones de estas características comunes que permiten su
especialización funcional y, por ello, la ganancia de complejidad. De este
modo, las células permanecen altamente organizadas a costa de incrementar la
entropía del entorno, uno de los requisitos de la vida.
Características estructurales
•Individualidad: Todas las células están rodeadas de una
envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en células animales; una
pared de polisacárido, en hongos y vegetales; una membrana externa y otros
elementos que definen una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una
pared de peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada
composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que
controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial de membrana.
•Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la
mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos
celulares.
•Poseen material genético en forma de ADN, el material
hereditario de los genes, que contiene las instrucciones para el funcionamiento
celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.
•Tienen enzimas y otras proteínas, que
sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.
Características funcionales
Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las
características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos
no vivos son:
•Nutrición. Las células toman sustancias del medio, las
transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de
desecho, mediante el metabolismo.
•Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de
dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una
célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la
célula original, mediante ladivisión celular.
•Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de
forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. Cuando una célula
se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban
previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La
diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman
estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la
supervivencia.
•Señalización. Las células responden a estímulos químicos y
físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células
móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección opuesta
mediante un proceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las
células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por
medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores,
factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados procesos de
comunicación celulary transducción de señales.
•Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los
organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay
cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de
modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del
organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es
la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio
particular.
Las propiedades celulares no tienen por qué ser
constantes a lo largo del desarrollo de un organismo: evidentemente, el patrón
de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además de
factores endógenos.18 Un aspecto importante a controlar es la
pluripotencialidad, característica de algunas células que les permite dirigir
su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares. En metazoos, la
genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la
expresión de determinados factores de transcripción específicos del linaje
celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones exigenticas. Además,
la introducción de otro tipo de factores de transcripción mediante ingeniería
genética en células somáticas basta para inducir la mencionada
pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares.
Tamaño, forma y función
El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos
más periféricos (por ejemplo, la pared, si la hubiere) y de su andamiaje
interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el espacio
tisular provoca una morfología característica: por ejemplo, las células
vegetales, poliédricas in vivo, tienden a ser esféricas in vitro. Incluso
pueden existir parámetros químicos sencillos, como los gradientes de concentración
de una sal, que determinen la aparición de una forma compleja.
En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son
microscópicas, es decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser muy
pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de
células), el tamaño de las células es extremadamente variable. La célula más
pequeña observada, en condiciones normales, corresponde a Mycoplasma
genitalium, de 0,2 μm, encontrándose cerca del límite teórico de 0,17 μm.
Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las células humanas son muy
variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de
53 μm, óvulos de 150 μm e, incluso, algunas neuronas de en torno a un metro. En
las células vegetales los granos de polenpueden llegar a medir de 200 a 300 μm
y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz)
de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento
siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar
considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio
de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de
sustancias vitales para la célula.
Respecto de su forma, las células presentan una gran
variabilidad, e, incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente.
Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas,
elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras
no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones
citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o conseguir alimento. Hay
células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen
cilios o flagelos, que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (el
centrosoma) que dota a estas células de movimiento.
De este modo, existen
multitud de tipos celulares, relacionados con la función que desempeñan; por
ejemplo:
•Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las
fibras musculares.
•Células con finas prolongaciones, como las neuronas que
transmiten el impulso nervioso.
•Células con micro vellosidades o con pliegues, como las del
intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de
sustancias.
•Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las
epiteliales que recubren superficies como las losas de un pavimento.