Estructura Celular

Las células son entidades vivientes compuestos por una región central nuclear que contiene el material hereditario, rodeado por todos lados por citoplasma, que, rodeado por una membrana de delimitación, contiene todas las estructuras necesarias para los procesos biológicos, tales como la fabricación de proteína y la extracción de energía utilizable a partir de alimentos. Estos eventos pueden tener lugar en compartimentos separados, los orgánulos, que incluyen el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, mitocondrias, cloroplastos y los lisosomas, también hay un citoesqueleto interno.

Células Procariontes y Eucariontes

 

Las células son las subunidades de todos los sistemas vivos, de plantas tanto y animales, y son de dos tipos principales: procariotas y eucariotas. Las células procariotas son relativamente pequeñas y simples, y son los que componen los microrganismos células simples o bacterias.

Esta se encuentra desnuda, sin proteína asociada, generalmente en una configuración circular. Como estas células no poseen distinta unida a la membrana núcleo, que son procariotas. Las células eucariotas, por el contrario, son los constituyentes de todos los organismos multicelulares. Ellos poseen un núcleo bien definido y delimitado por una envoltura nuclear doble. Tales células son mucho más grandes que las células procariotas.

La razón de esta disparidad en el tamaño es en gran parte debido al hecho de que las células procariotas carecen de orgánulos, o compartimentación interna.
Las células eucariotas, por otra parte, tienen amplios compartimentos sub celulares en la forma de diferentes tipos de orgánulos "'

El tipo de célula procariota es suficientemente pequeño para difusión simple solo para permitir el transporte eficiente y el intercambio de materiales dentro de su sustancia, no se requieren compartimentos. Las células contienen un citosol, o en el citoplasma de tierra, que contiene todas las enzimas (catalizadores) y bloques de construcción (metabolitos) para sintetizar los componentes celulares; células procariotas están delimitadas por un plasma (célula) de la membrana, y luego a veces también por un segundo exterior, la membrana celular. También poseen una pared celular externa, que proporciona apoyo y la fuerza para mantener la integridad de la célula durante el estrés ambiental.

El Núcleo y la Información Genética

 

Núcleos eucariotas contienen el material genético, ADN, en forma de cromosomas discretos, los cuales están presentes en números variables, dependiendo de la especie. Todas las células de un individuo dado contienen la misma cantidad de ADN, excepto para las células de la línea germinal. El ADN se asocia con proteínas histonas en forma de nucleosomas, que se ven como cuentas de un collar en el estado desplegado entre las divisiones celulares.

Estos se bobinan y se pliegan, o 'condensados​​', en las estructuras de la división en las células eucariotas que se pueden ver con el microscopio óptico. Este no es el caso en las células procarióticas, donde los DNA están al "desnudo" y no se condensa en las estructuras visibles durante la división celular.

Division Celular: Mitosis and Meiosis

Mitosis

La renovación celular y la muerte celular programada (apoptosis) se producen como eventos normales en sistemas biológicos. El remplazo de células se produce por la división celular.
Todas las células vivas tienen la capacidad de dividirse en dos células hijas idénticas, por un proceso llamado fisión binaria (un proceso mitótico-like) (en células procariotas) o mitosis (en células eucariotas). En la mitosis, los cromosomas nucleares replicar en dos cromátidas hermanas idénticas genéticamente que inicialmente permanecen juntos. El acto de replicación se produce durante la 'S' (síntesis) de fase que acentúa la interfase, el período entre los actos sucesivos de la mitosis. La replicación de los cromosomas es en realidad la replicación de la doble hélice del ADN que se produce en un "tenedor de replicación ', que implica una serie de diferentes enzimas. Después de la replicación en la fase de "S", hay un hueco ("G") antes de la fase de célula entra en la profase, la primera fase de la mitosis. La hermana cromátidas continuación, pasar a la placa de la metafase, de la denominada "cabezal" de los microtúbulos, dividir y separar completamente en dos cromosomas diferentes, que se mueven en direcciones opuestas a dos polos durante la anafase y telofase, las últimas etapas de la mitosis . En las células animales, después de la división del citoplasma en dos, pellizcando juntos (citocinesis), dos células hijas idénticas.

Meiosis

Las células eucariotas línea germinal, que figuran en los órganos sexuales de los animales y las plantas, los testículos (o anteras) y ovario (o óvulo), se someten a intercambio recíproco genético o gen recombinación, durante un proceso llamado meiosis, en el que el sobre cruzamiento cromosómico se produce. Esto tiene lugar cuando las células diploides germinales (con dos juegos de cromosomas) se transforman en células haploides y es una manera de garantizar la variabilidad genética en las células germinales.
La mayoría de los organismos, plantas y animales son diploides. División meiótica se produce cuando las células germinales se están produciendo. Cada célula germinal debe convertirse en haploide al someterse a una "reducción" división.

Ciclos Celulares

Las diferencias en los mecanismos globales nucleares en células procariotas y eucariotas significa que hay diferencias significativas en el ciclo celular de los dos tipos de células, es decir, en el momento y la manera en que se replica su ADN cromosómico y dos nuevas células se forman a partir de la original. El ciclo celular es mucho más prolongado en eucariotas que las células procariotas. El periodo entre divisiones celulares se denomina interfase, y, lejos de ser una etapa de reposo real, es entonces que la actividad sintética de la célula se produce, es decir, la fabricación de ácido ribonucleico (ARN) y proteínas, así como la replicación de la DNA.

La Superficie  Celular y La Membrana Plasmática

La superficie de la célula y la membrana celular (plasma) también difieren entre las células eucariotas y procariotas. Como se mencionó anteriormente, la superficie celular de algunas células procarióticas se cubre con una membrana doble, así como una pared celular externa de
polisacáridos reticulados. Una mucosa 'capa' a menudo también se encuentra alrededor de esta pared exterior. De las células eucariotas, las de las plantas también tienen una pared celular externa, que está compuesto principalmente de fibrillas de celulosa para dar resistencia y rigidez.
La membrana plasmática es una bicapa lipídica en la que se insertan una serie de proteínas. Estos están dispuestos en una variedad de patrones que están relacionados con su función, y
tienen la capacidad de moverse como "icebergs" en el mar bicapa de lípido. La membrana se dice que ambos tienen un 'fluido' carácter. No es posible resolver los detalles de la estructura molecular de una membrana, incluso con el microscopio de electrones de alta potencia, que puede alcanzar una resolución de 1-2 nm. Como subunidades moleculares son demasiado pequeños para ser resueltos como entidades separadas, los modelos de la membrana plasmática se han diseñado a lo largo de los años para intentar explicar su estructura molecular. Con la llegada del microscopio electrónico, J. David Robertson, alrededor de 1960, analizó la ultra estructura de las membranas y propuso un  modelo que llamó la "unidad" modelo de membrana, lo que sugiere que todas las membranas compartieron una estructura única y unificadora. Después de que el desarrollo de una técnica llamada de congelación-fractura, fue posible observar las condiciones en tres dimensiones de las partículas de proteína putativo en "mar de lípidos 'de la bicapa. Estas partículas se denominan partículas intramembranosas. Se cree que se compone principalmente de proteínas y se pueden organizar en una variedad de patrones, lineal o parche como-. Desde "mosaico" de la palabra refleja el hecho de que varios microdominios de membrana
La estructura bicapa de la membrana permite la el movimiento lateral de los lípidos y de las proteínas, pero normalmente no tienen movimiento, es decir, pasar de dentro a fuera o viceversa versa; esto puede ocurrir sólo en raras ocasiones, en el caso de los lípidos con la ayuda de los "flipasa« enzimas.

Membranas internas y compartimentos subcelulares:

Orgánulos

La membrana plasmática de todas las células rodea el citosol o citoplasma y separa cada célula desde el medio externo. La compartimentación interna de las células eucariotas también se ejecuta por membranas, que tienen la misma estructura básica que la bicapa de la membrana plasmática. Estos compartimentos permiten que las funciones vitales de la célula a ocurrir en ambientes especializados, y así son como los órganos en el cuerpo de los organismos.

Uno de los orgánulos celulares más llamativos es el retículo endoplásmico compuesto por numerosas cisternas aplanadas membranosa mintiendo todo el citoplasma, lo que está en continuidad con la envoltura nuclear doble. A menudo salpicada de ribosomas, si es así, se le denomina retículo endoplasmático rugoso (RER), el RER produce proteínas para la exportación. Si ribosomas están ausentes de la cisterna, se denomina retículo endoplasmático liso (SER); SER está implicado en la síntesis de lípidos o esteroides.
Los ribosomas sintetizar las proteínas requeridas para la estructura y función celular mediante el uso de codificación de la información para la estructura de la proteína a partir de las moléculas de ARNm lineales como ADN.
Este ARNm, que emerge desde el núcleo a través de los poros nucleares, no sólo serán diferentes para cada proteína, pero será peculiares para cada individuo, ya que refleja la estructura genética única composición, o ADN, de ese individuo.
El proceso de toma de ARNm a partir de ADN se denomina transcripción y ocurre en el núcleo. El ARN de transferencia también es necesario durante el proceso de síntesis de proteínas, para llevar las subunidades de proteínas, aminoácidos, en una disposición lineal que es codificada por el mRNA. El ARN ribosómico está contenida dentro de los ribosomas, que actúan como la fábrica o en los sitios en los que los componentes requeridos ensamblar juntos para sintetizar la molécula de proteína lineal.

Retículo Endoplasmático (ER)

La proteína entra en la cisterna del ER por un proceso comúnmente conocido como la "hipótesis de señal" en el que una secuencia de señal terminal de la proteína que se sintetiza indica a la célula que la proteína debe ser insertado, a través de un poro a través de la membrana RER, en el ER espacio cisternas allí. La proteína lineal finalmente se pliega, en el interior de la cisterna del ER, en una forma funcional tridimensional que se mantiene, principalmente por las débiles fuerzas secundarias, en la configuración más estable termodinámicamente. Las proteínas también pueden ser sintetizadas para su utilización por la célula, sin entrar en las cisternas del ER en absoluto. Este es siempre el caso en las células procarióticas, que carecen de ER.

Endosomas

 

La inversa de este proceso, la endocitosis, tiene lugar cuando los materiales se introducen en la célula. Materiales exógenos ser rodeada por un área de la membrana plasmática, que les fagocitosis por tenerlos en el citoplasma formando primero un foso alrededor, y entonces en ciernes que fuera internamente. Esto a menudo incluye una membrana proteína llamada clatrina, lo que hace que el pozo inicial parece 'revestido'. Esta "capa" permanece con la membrana internalizada, ahora llamado el endosoma, durante un período de tiempo antes de ser reciclado a la membrana plasmática.

Lisosomas

El endosomas se mueve a la zona de Golgi, donde su contenido puede ser utilizado o degradado por lisosomas. Estos son orgánulos sintetizados por la maduración sáculos Golgi, en una zona refiere a veces como la GERL. Esta región tiene un complejo de enzimas propias de sus actividades, incluidas las enzimas líticas, que se incorporan en los lisosomas de conformación, primarios. Una vez que un lisosoma primario se ha fusionado con un endosoma y su degradado contenido en la medida de lo posible, se convierte en un lisosoma secundario. Los lisosomas han sido llamados "bolsas suicidas" porque su contenido enzimático, que figura dentro de la membrana orgánulos, son capaces de degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono y ácidos nucleicos. Sin embargo, si, como sucede a veces, las enzimas son incapaces de digerir todos los contenidos endosoma, el lisosoma se denomina un cuerpo residual, ya que ahora contiene los restos indigeribles de la endosoma se ingiere.

Las colecciones de pequeñas vesículas encerradas en una membrana, denominada cuerpos multivesiculares, también tienden a congregarse en la zona de Golgi y lisosomas, los cuales pueden ser una forma de endosoma.

Peroxisomas

Los peroxisomas, otro tipo de orgánulo, se pueden encontrar, especialmente en el hígado y riñón; estos parecen bastante similares a los lisosomas, pero que contienen un espectro especial de la oxidasa del ácido enzimas-d-amino, catalasa y peroxidasa.
 Como lisosomas, que están rodeados por una membrana semipermeable, pero poseen una característica interna cristalina que no se encuentra en los lisosomas.

 

Mitocondria

De tamaño comparable, o quizás un poco más grande que los lisosomas, son las mitocondrias. Estos son los orgánulos en cuestión con la respiración. Ellos poseen tanto los componentes de la Krebs (o del ácido tricarboxílico) de ciclo y las bombas de protones y la ATP sintasa, la enzima que convierte la adenosina trifosfato (ATP), la fuente de energía celular.
El ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial rompe aún más la glucosa, la cual ha sido inicialmente parcialmente degradado por la vía glicolítica citoplásmica, en moléculas más pequeñas. Estos unidad de la reducción de ciertas coenzimas que se alimentan en una cadena de transporte de electrones que protones obliga a concentrarse en el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa.
Las mitocondrias tienen dos membranas, que abarca el interior de la cual se lanza en una serie de pliegues llamados crestas.

Cloroplastos

 Los cloroplastos son orgánulos que se encuentran solamente en las células de las plantas. Son la base de la fotosíntesis y son bastante más grandes que las mitocondrias. Ellos también tienen dos membranas externas, así como un tercer conjunto de plegados membranas internas, que constituyen los tilacoides, o apilar, rica en clorofila laminillas. La vía de Calvino, o 'dark' reacción, se produce en el espacio interior o estroma del cloroplasto. Esta es la vía por la que los azúcares se hacen a partir de dióxido de carbono y agua. Al igual que las mitocondrias, orgánulos estos también poseen ADN circular y ribosomas 70S en su espacio del estroma, y se cree que han evolucionado a partir de procariotas simbiontes fotosintéticos.
La "luz" reacción se produce en las membranas tilacoides, mediante el cual fotosistemas I y II de los centros reactivos de clorofila capturar la energía de la luz solar y aprovecharla para la producción de coenzimas reducidas y un gradiente de protones.

Citoesqueleto

Las células mantienen su forma por un complejo de estructuras internas denominadas conjuntamente el citoesqueleto. Este se compone de tres entidades principales, los microtúbulos, los filamentos intermedios y microfilamentos de comunicación. Estos incluyen todos los lineales, como el cable de estructuras, que se componen de los alineamientos de las subunidades o monómeros. Se puede desmontar en monómeros que los forman, en cualquier momento y por lo tanto representan un sistema muy flexible.
Los microtúbulos del huso desmontar después de la división se ha producido, y están
reciclar de nuevo en los microtúbulos citoplásmicos y monómeros de tubulina de interfase. Este proceso se produce sólo en las células eucariotas, como las células procariotas no tienen cromosomas que se condensan, ni poseen un husillo.
Los microtúbulos, como su nombre indica, son pequeños túbulos, parecen estar asociados con "motor" moléculas como dineína, kinesin o miosina, que faculta al transporte de, por ejemplo, las vesículas a lo largo de los microtúbulos del proceso axonal.
Del mismo modo, los microfilamentos están construidos de subunidades de actina globular, llamado G-actina, que están unidos a polímeros llamados filamentosos, o F-actina.
Esta es la forma funcional que constituye los microfilamentos.

También están implicados en la motilidad celular y, en las fibras musculares, constituyen un importante subcomponente, actina, que se encuentra al lado de la miosina, la molécula de motor. En estriado o esquelético, el músculo, así como el músculo cardiaco, se trata de una muy ordenada, de empaquetamiento compacto matriz de las dos moléculas; este embalaje es menos regular en el músculo liso.

Multicelularidad

Las células procariotas son siempre unicelulares, pero las células eucariotas son las subunidades de todos los organismos multicelulares - plantas y animales. Estas células son capaces de formar sistemas multicelulares debido a su capacidad de ser diferenciada o especializada. Esto es posible debido a su compartimentación en organelas. Las células se especializan para diferentes tareas en función de la disposición de sus compartimentos internos.
El estado diferenciado requiere una reorganización o redistribución de algunos de los orgánulos más importantes, que serán diferentes para cada tipo de célula especializada. Las células musculares requieren mucha energía, lo han hecho muchas ATP de generación de las mitocondrias, mientras que las células secretoras, tales como el páncreas, tienen amplios cuerpos de Golgi, para ayudar a producir los productos de secreción necesarios. Esta división del trabajo significa que ciertos órganos, constituidos por un cierto tipo de célula especializada, pueden ser programado especialmente para una función particular. El cerebro sirve como un buen ejemplo, ya que es una colección de neuronas altamente diferenciadas o células nerviosas (rodeada por las células gliales de apoyo), que sintetizan y señales de cambio químicas que permiten el funcionamiento nervioso, tales como la capacidad de los animales para responder a su entorno.

Comunicación intercelular :

 Comunicación and Adhesión

Las células en un organismo multicelular están unidos entre sí dentro de los órganos por una variedad de diferentes uniones intercelulares.
Estos incluyen: (1) adherentes (adherens junctions), tales como los desmosomas, uniones intermedio y uniones tabicadas (único para los tejidos de invertebrados), (2) las uniones de oclusión, tales como las uniones estrechas, y (3) la comunicación uniones, tales como las uniones de hendidura, que las células pareja juntos. Estas son todas las variaciones sobre un tema de modificación de membrana plasmática y sirven para mantener la integridad de los tejidos mediante la celebración de las células adyacentes.
Desmosomas se asocian con filamentos intermedios subyacentes, y las uniones intermedias y apretado con microfilamentos de actina.
Septado uniones, que se caracteriza por una escalera de tipo septa ambos lados de la hendidura intercelular, parecen tener asociaciones con ambos actina y microtúbulos.
Las células de plantas, que poseen gruesas paredes de las células de celulosa, sólo puede intercambiar información a través de los plasmodesmos, que discurren entre el citoplasma de las células adyacentes. Estos son pequeños pasadizos citoplásmicos a través de las paredes de celulosa que llevan una hebra minutos de ER de una célula a la siguiente, a través de la cual las moléculas pueden moverse.

Diferenciación  

Todos los individuos surgen nuevas a partir de huevos fecundados o cigotos, que a su vez se dividen en varias ocasiones a partir de entonces para producir embriones, entonces los adultos. El citoplasma de la célula huevo contiene un sistema organizado de los determinantes que asignan a las diferentes células de las vías de desarrollo. Estas diferencias citoplásmicas requieren la expresión de genes nucleares cigoto.
Esta activación selectiva y la expresión de genes específicos conducen a la célula y la diferenciación de tejidos. Los detalles del patrón embrionario se rellenan por mecanismos que las células ordenar en vías particulares de la diferenciación por su posición relativa en el organismo en desarrollo.

Comunicación

El organismo en desarrollo multicelular se divide en grupos de células que cooperan como tejidos. Estos selectivamente debe adherirse unas a otras para permanecer como órganos, y sus células componentes también deben ser capaces de comunicarse entre sí si la división del trabajo se va a producir con eficacia.
Esto lo hacen por una serie de dispositivos, de los cuales uno de los más importantes es el sistema nervioso, donde las señales se envían por neurotransmisores químicos de una neurona a otras células. Hormonas, proteínas o esteroides, también tienen profundos efectos químicos en los procesos de desarrollo, incluyendo la adquisición de las características sexuales secundarias, mediante la activación de diferentes genes en theDNA.Circulating hormonas también pueden desencadenar vías de señalización secundarias.
Hormonas locales desempeñan papeles importantes en la actividad celular adyacente, como otros productos químicos puede que operan por quimiotaxis o mediante atrayentes químicos.

La interacción de señales químicas entre las células de los órganos mismos o diferentes produce una orquestación de la actividad celular que resulta en un organismo con éxito, funcional. El organismo sano, por lo tanto, depende del buen funcionamiento de las células que componen sus órganos.

Historia de la Biología Celular

Introducción

El desarrollo de la biología celular dependen de 2 áreas de la ciencia: la evidencia empírica y el marco teórico apropiado. Aunque esto parezca de lo más obvio la historia de la biología celular nos muestra que estas 2 no siempre convergieron.

Su historia puede ser subdividida en 4 periodos:

 Finales del siglo 17 y casi todo el siglo 18 algunos tipos de patrones estructurales microscópicos de los organismos vivos. Se observaron, describieron, representaron y, a menudo llamado incluso células, sin embargo, todavía no se concibe como células como las conocemos hoy en día; (2) de las células del siglo 19 en adelante fueron vistos por todos los microscopistas y concebidas generalmente como las unidades vitales elementales, (3) en la segunda mitad del siglo 20 algunos cambios se produjeron: la imagen de la celda que cambio drásticamente con la introducción de la microscopía electrónica, requiriendo también de una revisión conceptual mayor. Sin embargo, con el aumento de bioquímica y biología molecular, la célula era a menudo tratados no como la unidad de la vida, sino más bien como un simple agregado de las macromoléculas y (4) desde la década de 1980hemos sido testigos  de un retorno al concepto de las células como las unidades vitales elementales.

En todo momento, incluso cuando lo empírico y lo teórico convergen, la historia de la biología celular se caracteriza por tener un panorama extraordinariamente rico de diferentes formas de ver y concebir. Es casi siempre imposible para identificar exactamente quién había sido el primero en ver, describir o teorizar una célula, uno de sus componentes, o uno de sus fenómenos.

Observaciones Pioneras

Poco después de la invención del microscopio, los "ojos armados" fueron dirigidos a la anatomía fina. Como era de esperare, las primeras células se observaron en las plantas. En realidad, las primeras estructuras que fueron llamadas "células" no eran células como los conocemos hoy en día.

Robert Hooke (1635-1703) habló de "una empresa sumamente infinita de pequeñas y poros muy regulares, tan densa y tan ordenado, y tan cerca el uno al otro, que deja muy poco espacio entre ellos para ser llenado con un cuerpo sólido, él comparó esta estructura a un panal de abejas. Independientemente en 1672, Nehemiah Grew (1641-1712) escribió que el 'parénquima' (un término acuñado por él mismo) de la bardana consistía en una masa de burbujas ", y 10 años más tarde él describió y finamente ilustrado "vejigas", "células" y los "poros" en su famoso “La Anatomía de las planta”.

Las primeras células animales que fueron notadas eran en unidades aisladas, tales como la sangre, corpúsculos o espermatozoides. Varias descripciones independientes de éstos fueron hechas por Malpighi, Jan Swammerdam (1637-1680), Antoni van Leeuwenhoek (1632-1732) y otros, también describe 'glóbulos' en los tejidos animales, pero es dudoso cuál de ellas eran realmente las células.

Durante las décadas siguientes, las células se observaron regularmente por muchos
microscopistas, aunque es mejor que se les considere como parte del tejido celular un término que en este período marco que no es un tejido formado por células individuales, sino un todo indivisible que tiene la función de intersticial, es decir, uniendo las membranas de los órganos o de llenado de los espacios entre ellos.

Los primeros conceptos de célula

 Una importante revisión de la función de las células en la organización vital se produjo en la segunda mitad del siglo 18 siglo, cuando los microscopistas comenzaron a investigar el origen embriológico  de los tejidos.

En el siglo 17, la llamada descripción “Swammerdam” de las estructuras globulares en diversos tejidos de insectos, fue Johann Christian Wolff (1734-1794) quien declarando en 1759 en su Teoría de su disertación generacional que todo el desarrollo no se inicia con órganos u organismos encerradas en miniatura sino con una masa informe de glóbulos microscópicos.

Las nuevas preguntas embriológicas y fisiológicas de este período, cambiaron profundamente el marco teórico de la investigación microscópica,  Al final del siglo 18 era común ver el tejido celular como una etapa intermedia que se cristalizó a partir de una «sustancia madre amorfa, y a  continuación, dando lugar a cada vez a mas tejidos más diferenciados. Del mismo modo, la tendencia a imaginar determinados agentes elementales y materiales como responsable para las actividades básicas vitales, indujo a algunos fisiólogos como Theodor Schwann (1810-1882) a buscar el probable sitios de estos agentes.

La primera mención de la "célula" en su sentido singular fue realizada en 1792 por el fisiólogo Stefano Gallini (1756-1836). Quince años más tarde, Heinrich Friedrich Link (1767-1851)
observó una "doble línea" que separan las células vecinas en la médula de la “Trompeta del Diablo”. En 1812, aún más sorprendente era Paul Jakob Moldenhawer (1766-1827) con la evidencia empírica: con cautela prensado y macerado plantas las frescas obtención de los tejidos de una serie de células individuales cada uno encerrado por una membrana adecuada.

El mérito de haber descubierto el núcleo celular es normalmente atribuido a Robert Brown (1773 1858), aunque probablemente ya visto por Leeuwenhoek, quien en 1682 representado un hueco 'lumen' en las células rojas de la sangre de los peces. En 1781, Felice Fontana (1730-1805) también notó "pequeños cuerpos" en el interior de las células del tejido. Sin embargo, Brown fue el primero que claramente lo identifica como un componente general de las células.

Entre las personas fascinadas por estas manifestaciones fue Matthias Jakob Schleiden (1804 - 1881).

La teoría celular de Schleiden and Schwann

La primacía del botánico Matthias Jakob Schleiden y fisiólogo Theodor Schwann por haber formulado la primera teoría celular fue y sigue siendo criticada a menudo. En efecto, como hemos visto, no eran los primeros en  consideran unidades vitales o las primeras etapas de desarrollo. Kurt Sprengel (1766-1833), Jean-Pierre-Francois Turpin (1775-1840), Henri Dutrochet (1776-1847), Francois- Vincent Raspail (1794-1878), Henri Milne-Edwards (1800-1885), Fernando Meyen (1804-1840) y muchos otros tienen que tomar algunos de los créditos. Jan Evangelista Purkyne (1787-1869), quien formuló una especie de teoría de la célula en 1838, merece una mención especial.
Sin embargo, las generalizaciones hechas por Schleiden en 1838, y sobre todo la teoría formulada por Schwann en 1839 representan la primera teoría sintética celular de la historia y un programa heurístico de investigación experimental.

Schwann y Schleiden, (1847). El "Zellenlehre" generalizada la importancia morfo genética de las células, su autonomía anatómica y fisiológica y su función como bloques de construcción elementales de todos los organismos vivos.

A pesar de presentar varios problemas graves, la teoría de Schleiden y Schwann fue aceptada rápidamente por su maestro Johannes Müller (1801-1858). Müller fue una de las principales autoridades de su tiempo en el campo de la investigación fisiológica y anatómica. Una mención especial merece todavía otro estudiante de Müller, el médico Rudolf Virchow (1821-1902). La teoría celular se encontraba en la base de su nueva concepción profundamente patología. Una parte fundamental del proyecto de reforma fue la reducción y la localización de las causas de las enfermedades humanas a su asiento actual, la célula y por lo tanto la promoción de la anatomía microscópica como un instrumento indispensable para cualquier examen médico.

La base física de la vida

Pronto algunos de los problemas básicos de la teoría celular original se hicieron evidentes. Se vio una profunda revisión en dos aspectos fundamentales: (1) La teoría del origen de las células morfo genética y (2) La definición de la célula. Schleiden and Schwann, según ellos, dentro de gránulos amorfo 'Blastem'  gradualmente aparecen o se cristalizan, que se agregan para formar el nucléolo y luego el núcleo. Por último, el núcleo actúa como "cytoblast ' y construye la celda que poco a poco hincha" como el reloj de arena en el reloj.

En un principio, la teoría Blastem encontró gran adherencia, ya que continuó  aceptando las teorías del siglo 18  sobre la formación de fibras y tejidos.  Tan pronto como los tipos de células especiales fueran identificados, una teoría de reproducción de la célula podría ser unificada.

La segunda revisión de la teoría celular consideraba la cuestión de ¿Qué es una célula? Schleiden y Schwann caracteriza la célula como constituida de “membrana”, “el núcleo” y “moco”. Esta concepción, sin embargo, creó malestar creciente sobre todo entre los zoólogos y fisiólogo, que no pudieron individualizar las membranas celulares o paredes.

Desde Hooke y Grew era conocido que las células de organismo vivos tenían un liquido. En las primeras décadas del siglo 19, varios términos de este líquido celular en circulación, como "jalea" (Treviranus, 1811), 'sarcode' (Dujardin, 1835), 'parénquima' (Valentin, 1836) o "moco '(Schleiden, 1838). "Protoplasma" El término fue introducido en 1839 por Purkyne, aunque él no lo usamos para todos los tipos de células.

Desde 1861, el citoplasma se le asigno un papel destacado cuando Max Schultze y Franz von Leydig (1821-1908) propusieron su nueva definición de la célula como "un grupo de protoplasma que contiene un núcleo. La famosa proclamación de Thomas Huxley (1825-1895)  protoplasma que se considera la "base física de la vida" marcó el nacimiento de la teoría de protoplasma. Aunque Ernest Overton (1865-1933) introdujo tres conceptos fundamentales de la estructura y función de las membranas en 1895, su contribución fue apreciada sólo décadas más tarde.

Sin embargo, el movimiento de Zellforschung, particularmente fuerte en Alemania, elevo a la celda como clave universal para todos los fenómenos vitales, y la teoría celular a la teoría central de las ciencias biológicas. Se equipara la célula a un "organismo elemental '(Brücke), un« microcosmos » (Boveri) e incluso un" pequeño universo "(Hertwig).

Organización Endocelular

Otra amenaza para el status privilegiado de la célula en el concepto de la vida y su organización fue el descubrimiento de las distintas estructuras endocelulares. Algunos citólogos interpretaron estos órganos vitales como unidades autónomas e incluso más elementales, mientras que la célula fue vista como una agregación secundaria de estos.

Durante las últimas décadas del siglo 19, la producción de instrumentos ópticos se había convertido en una empresa industrial, de forma rápida mejora de la resolución y la iluminación, y progresivamente eliminar muchos de los problemas técnicos. Incluso muchas de las estructuras endocelulares descritas en ese siglo fueron hechas con los nuevos instrumentos, Para nombrar los más importantes: plastidios ('Chloroplastiden') fueron descritas por primera vez en 1883 por Friedrich Schmitz (1850-1895) y Andreas Schimper (1856-1901), las mitocondrias ('Bioplasten') en 1886 por Richard Altmann (1852-1900) , los centriolos ("puntos") en 1887 por Edouard van Beneden (1846-1910) y Theodor Boveri (1862-1915), el retículo endoplasmático ('ergastoplasme') en 1897 por Charles Garnier (aunque olvidado y redescubierto en 1945 por Keith Porter, Albert Claude y Fullam Ernest) y el aparato de Golgi ('apparato reticolare interno') en 1898 por Camillo Golgi (1843-1926). Los cromosomas ('transitorische Zytoblasten') fueron probablemente notó por primera vez en 1843 por Carl Wilhelm von Naegeli (1817-1891), y claramente descrito en 1873 por Anton Schneider (1831-1890).

A mediados de la década de 1870, la elucidación del proceso de mitosis encontró su primer clímax en las obras de Eduard Strasburger (1844-1912) y Walther Flemming (1843-1905), y en 1883 Edouard van Beneden dio una contribución decisiva para iluminar el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis.

En las primeras décadas del siglo 20, el número de estudios sobre células habían sufrió un enorme crecimiento cuantitativo y la diversificación, y se divide en varias subdisciplinas. Era imposible tener una visión completa. (1856-1939) Edmund Beecher Wilson obra maestra “The Cell” en Desarrollo y Herencia (1896, 2 ª ed 1900;.. 3 ª ed 1925) fue el último tratado citológico escrito por un autor individual. Aunque Wilson defendido siempre la importancia del estudio de la célula completa.

La idea de la célula como la clave del secreto de la vida fue remplazada por una creciente especialización y proyectos de investigación más restringidos y concretos.

El desarrollo de la biología Celular en los 40’s y 50’s

Observación de células vivas o secciones de serie con los microscopios ópticos con frecuencia dieron lugar a especulaciones válidas, aunque no del todo convincentes. Del mismo modo, los métodos histoquímicos existentes resultó ser todavía demasiado bruto para analizar mecanismos endocelulares. Un enfoque diferente que se necesitaba, y fue principalmente a lo largo de dos técnicas desarrolladas en la década de 1930 y adaptado a la investigación con células en las décadas de 1940 y 1950: ultra centrifugación y microscopía electrónica.

La descomposición por medio de centrifugación diferencial allanó el camino para el análisis citoquímico. Independientemente, a partir de la década de 1950, con George Palade de (1912-2008). Uno de los descubrimientos más sorprendentes es la abundancia de las membranas dentro de la célula.

Albert Dalton y Marie Felix micrografías de electrones, por ejemplo, reveló que el aparato de Golgi no estaba hecha de varillas, gránulos o un especial 'sustancia Golgi' sino más bien consistía en una pila de compartimientos membranosos: sacos aplanados, vacuolas grandes y vesículas pequeñas. Igualmente, los estudios llevan a cabo principalmente por las dos escuelas rivales de George Palade y de Fritjof Sjohebra, transforma la mitocondria en sistemas complejos de membranas interna y externa.

Sin embargo, la innovación más trascendente de este periodo fue la tendencia a combinar estas investigaciones ultra estructúrales con los resultados de los estudios citoquímicas.
En la década de 1960, que era principalmente el mérito de bioquímico Peter Mitchell (1920-1992) que tienen parte localizada de la vía de la fosforilación oxidativa en las membranas de las mitocondrias, que fueron identificados por tanto, como los sitios de la energética celular.

Alrededor de 1950, Christian de Duve descubrió los lisosomas, peroxisomas y poco tiempo después,  las relacionó con el metabolismo celular. Estos y otros logros contribuidos a dibujar un nuevo esquema general de la estructura de la célula y el proceso de la célula y para marcar el comienzo de una nueva era de la investigación citológica, el de la biología celular.

Marcos Institucionales

Las primeras revistas científicas enteramente dedicados a la investigación citológica fueron La Cellule, fundada en 1884 por el citólogo belga Jean-Baptiste Carnoy (1836-1899), y el Archivfur Zellforschung (rebautizado en 1924 Zeitschrift fur Zellforschung
Anatomie und mikroskopische), editado en 1908 por Richard Goldschmidt (1878-1958). En el mismo año, Chemie und der Zelle Gewebe (química de la célula y del tejido) se centró en la fermentación y la respiración celular, pero sólo duró dos años.
La sociedad específica primera fue creada en 1933: la Sociedad Internacional de Citología Experimental, en 1947 remplazada por la Sociedad Internacional de Biología Celular. En 1961, la Sociedad Americana de Biología Celular celebró su primera reunión. El primer instituto de investigación dedicado por completo a la biología celular fue probablemente el Kaiser Wilhelm Instituto de Fisiología Celular, fundada en 1930 en Berlín-Dahlem y dirigida inicialmente por el bioquímico Otto Warburg (1883-1970).

Algunas tendencias recientes

A partir de la década de 1980 ha habido un gran renacimiento en los estudios celulares. Antes, los bioquímicos y biólogos moleculares han restringido cada vez más su atención en los componentes individuales de células o macromoléculas (generalmente el ácido desoxirribonucleico, ADN y proteínas). Una vez aclarados los mecanismos básicos y las vías bioquímicas de reacciones específicas, su visión comenzó a ampliar, y las interrelaciones y las vías más complejas entre regiones diferentes de células se investigaron.

Este cambio conceptual tiene sus raíces en la década de 1960, pero ahora se convirtió en inevitable: la necesidad de prever los procesos celulares en tres dimensiones y comprender todos los fenómenos en muchos niveles de la organización. La célula ya no se considera como formado por una matriz y sus inclusiones. Más bien, se concibe como una estructura dinámica, que está constituido por tres sistemas de membrana relativamente independientes.

Del mismo modo, los biólogos moleculares y los investigadores del genoma comenzó a introducir los mecanismos individuales que investigaron en el contexto más amplio celular. En particular, el descubrimiento de corte y empalme alternativo mostró que era imposible entender complejas funciones moleculares tales como la expresión de genes sin tratar células integradas como unidades estructurales y funcionales. Aún otras tendencias en la investigación de células reciente son proyectos de construcción de células artificiales, o al menos para ensamblar células en miniatura con la menor complejidad posible. La historia de los intentos de crear células sintéticas como las estructuras se remonta por lo menos hasta los primeros años del siglo 20, y fue estimulado por la esperanza de obtener una visión adicional en la constitución esencial de las células. Desde Thomas Chang estudios de 1968, sin embargo, los objetivos se han vuelto más prácticos, a saber, para producir útiles 'contenedores' para la investigación médica aplicada y la biotecnología.

En 1966, cuando Janos (John) von Neumann (1903-1957) creó autómatas celulares
o auto-replicantes microestructuras basadas en la abstracción matemática. Aunque muchas de las expectativas para crear verdaderas formas de vida artificial mediante algoritmos tenido sido abandonado, este campo de investigación producido (y todavía produce) modelos teóricos interesantes para el estudio del patrón y de la dinámica de las interacciones en los sistemas vivos.