Contenido
- Descripción básica de las células
- La membrana celular animal
- El núcleo
- Ribosomas
- Las mitocondrias
- Otros orgánulos de células animales
Las células son los elementos fundamentales e irreductibles de la vida en la Tierra. Algunos seres vivos, como las bacterias, consisten en una sola célula; animales como usted incluyen billones. Las células son microscópicas, pero la mayoría de ellas contienen una asombrosa variedad de componentes aún más pequeños que contribuyen a la misión básica de mantener viva la célula y, por extensión, el organismo padre. Las células animales son, en general, parte de formas de vida más complejas que las células bacterianas o vegetales; en consecuencia, las células animales son más complicadas y elaboradas que sus contrapartes en los mundos microbiano y botánico.
Quizás la forma más fácil de pensar en una célula animal es como un centro de distribución o un gran almacén ocupado. Una consideración importante a tener en cuenta, que a menudo describe el mundo en general, pero que es exquisitamente aplicable a la biología en particular, es "la forma se ajusta a la función". Es decir, la razón por la cual las partes de una célula animal, así como la célula en su conjunto, están estructuradas de la manera en que están relacionadas estrechamente con los trabajos que estas partes, llamadas "orgánulos", tienen la tarea de llevar a cabo.
Descripción básica de las células
Las células se describieron en los primeros días de los microscopios crudos, en los años 1600 y 1700. Algunas fuentes reconocen que Robert Hooke creó el nombre, aunque en ese momento estaba mirando el corcho a través de su microscopio.
Una célula puede considerarse como la unidad más pequeña de un organismo vivo que retiene todas las propiedades de la vida, como la actividad metabólica y la homeostasis. Todas las células, sin importar su función especializada o el organismo al que sirven, tienen tres partes básicas: una membrana celular, también llamada membrana plasmática, como límite externo; una aglomeración de material genético (ADN o ácido desoxirribonucleico) hacia el centro; y citoplasma (a veces llamado citosol), una sustancia semilíquida en la que se producen reacciones y otras actividades.
Los seres vivos se pueden dividir en procariota organismos, que son unicelulares e incluyen bacterias, y eucariota organismos, que incluyen plantas, animales y hongos. Las células de los eucariotas incluyen una membrana alrededor del material genético, creando un núcleo; los procariotas no tienen tal membrana. Además, el citoplasma de los procariotas no contiene orgánulos, que las células eucariotas se jactan en abundancia.
La membrana celular animal
los membrana celular, también llamada membrana plasmática, forma el límite exterior de las células animales. (Las células vegetales tienen paredes celulares directamente fuera de la membrana celular para mayor protección y firmeza). La membrana es más que una simple barrera física o un depósito de orgánulos y ADN; en cambio, es dinámico, con canales altamente selectivos que regulan cuidadosamente la entrada y salida de moléculas hacia y desde la célula.
La membrana celular consiste en un bicapa de fosfolípidos, o bicapa lipídica. Esta bicapa consiste, en esencia, en dos "láminas" diferentes de moléculas de fosfolípidos, con las partes lipídicas de las moléculas en diferentes capas tocando y las partes de fosfato apuntando en direcciones opuestas. Para comprender por qué ocurre esto, considere las propiedades electroquímicas de los lípidos y fosfatos por separado. Los fosfatos son moléculas polares, lo que significa que sus cargas electroquímicas se distribuyen de manera desigual a través de la molécula. Agua (H2O) también es polar, y las sustancias polares tienden a mezclarse, por lo que los fosfatos se encuentran entre las sustancias etiquetadas como hidrófilas (es decir, atraídas por el agua).
La porción lipídica de un fosfolípido contiene dos ácidos grasos, que son largas cadenas de hidrocarburos con tipos específicos de enlaces que dejan a la molécula completa sin un gradiente de carga. De hecho, los lípidos son, por definición, no polares. Debido a que reaccionan de manera opuesta a la forma en que lo hacen las moléculas polares en presencia de agua, se les llama hidrofóbicos. Por lo tanto, puede pensar en una molécula de fosfolípido entera como "calamar", con la parte de fosfato que sirve como cabeza y cuerpo y el lípido como un par de tentáculos. Además, imagine dos grandes "láminas" de calamares, reunidos con sus tentáculos mezclados y sus cabezas apuntadas en direcciones opuestas.
Las membranas celulares permiten que ciertas sustancias entren y salgan. Esto ocurre de varias maneras, incluyendo difusión, difusión facilitada, ósmosis y transporte activo. Algunos orgánulos, como las mitocondrias, tienen sus propias membranas internas que consisten en los mismos materiales que la membrana plasmática misma.
El núcleo
los núcleo es, en efecto, el centro de control y comando de la célula animal. Contiene el ADN, que en la mayoría de los animales está organizado en cromosomas separados (tiene 23 pares de estos) que se dividen en pequeñas porciones llamadas genes. Los genes son simplemente longitudes de ADN que contienen el código para un producto proteico particular, que el ADN entrega a la maquinaria de ensamblaje de proteínas de las células a través de la molécula ARN (ácido ribonucleico).
El núcleo incluye diferentes porciones. En el examen microscópico, una mancha oscura llamada nucleolo aparece en el medio del núcleo; El nucleolo está involucrado en la fabricación de ribosomas. El núcleo está rodeado por una membrana nuclear, un doble análogo posterior a la membrana celular. Este revestimiento, también llamado envoltura nuclear, tiene proteínas filamentosas unidas a la capa interna que se extienden hacia adentro y ayudan a mantener el ADN organizado y en su lugar.
Durante la reproducción y división celular, la división del núcleo en dos núcleos hijos se llama citocinesis. Tener el núcleo separado del resto de la célula es útil para mantener el ADN aislado de otras actividades celulares, minimizando las posibilidades de que pueda dañarse. Esto también permite un control exquisito del entorno celular inmediato, que puede ser distinto del citoplasma de la célula en general.
Ribosomas
Estos orgánulos, que también se encuentran en células no animales, son responsables de la síntesis de proteínas, que ocurre en el citoplasma.La síntesis de proteínas se pone en movimiento cuando el ADN en el núcleo se somete a un proceso llamado transcripción, que es la fabricación de ARN con un código químico correspondiente a la tira exacta de ADN de la que está hecho (ARN mensajero o ARNm) El ADN y el ARN consisten en monómeros (unidades repetitivas únicas) de nucleótidos, que contienen un azúcar, un grupo fosfato y una porción llamada base nitrogenada. El ADN incluye cuatro bases diferentes (adenina, guanina, citosina y timina), y la secuencia de estas en una larga tira de ADN es el código para el producto finalmente sintetizado en los ribosomas.
Cuando el ARNm recién creado se mueve del núcleo a los ribosomas en el citoplasma, puede comenzar la síntesis de proteínas. Los ribosomas en sí están formados por un tipo de ARN llamado ARN ribosómico (ARNr) Los ribosomas consisten en dos subunidades de proteínas, una de ellas aproximadamente un 50 por ciento más masiva que la otra. El ARNm se une a un sitio particular en el ribosoma, y las longitudes de la molécula de tres bases a la vez se "leen" y se utilizan para formar uno de los cerca de 20 tipos diferentes de aminoácidos, que son los componentes básicos de las proteínas. Estos aminoácidos son transportados a los ribosomas por un tercer tipo de ARN, llamado ARN de transferencia (ARNt).
Las mitocondrias
Mitocondrias son orgánulos fascinantes que juegan un papel especialmente importante en el metabolismo de los animales y eucariotas en su conjunto. Ellos, como el núcleo, están encerrados por una doble membrana. Tienen una función básica: suministrar tanta energía como sea posible utilizando fuentes de combustible de carbohidratos en condiciones de disponibilidad adecuada de oxígeno.
El primer paso en el metabolismo de las células animales es la descomposición de la glucosa que ingresa a la célula a una sustancia llamada piruvato. Se llama glucólisis y ocurre si el oxígeno está presente o no. Cuando no hay suficiente oxígeno, el piruvato se fermenta para convertirse en lactato, lo que proporciona una explosión de energía celular a corto plazo. De lo contrario, el piruvato ingresa a las mitocondrias y se somete a la respiración aeróbica.
La respiración aeróbica incluye dos procesos con sus propios pasos. El primero tiene lugar en la matriz mitocondrial (similar al citoplasma propio de las células) y se llama ciclo de Krebs, ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) o ciclo del ácido cítrico. Este ciclo genera portadores de electrones de alta energía para el siguiente proceso, la cadena de transporte de electrones. Las reacciones en cadena de transporte de electrones ocurren en la membrana mitocondrial, en lugar de en la matriz donde opera el ciclo de Krebs. Esta segregación física de tareas, aunque no siempre es la más eficiente desde el exterior, ayuda a garantizar un mínimo de errores por enzimas en las vías respiratorias, al igual que tener diferentes secciones de una tienda por departamentos minimiza las posibilidades de que termines con el mal compre incluso si tiene que deambular por la tienda de muchas maneras para llegar a ella.
Debido a que el metabolismo aeróbico suministra mucha más energía a partir del ATP (trifosfato de adenosina) por molécula de glucosa que la fermentación, siempre es la ruta "preferida" y es un triunfo de la evolución.
Se cree que las mitocondrias fueron organismos procariotas independientes en un momento, hace millones y millones de años, antes de incorporarse a lo que ahora se llaman células eucariotas. Esto se llama la teoría del endosimbionte, que explica en gran medida muchas características de las mitocondrias que de otro modo podrían ser esquivas para los biólogos moleculares. El hecho de que los eucariotas parecen haber secuestrado a un productor de energía completo, en lugar de tener que evolucionar a partir de componentes más pequeños, es quizás el factor principal para que los animales y otros eucariotas puedan prosperar tanto tiempo como lo han hecho.
Otros orgánulos de células animales
Aparato de Golgi: También llamados cuerpos de Golgi, el Aparato de Golgi es un centro de procesamiento, empaque y clasificación de proteínas y lípidos que se producen en otras partes de la célula. Estos generalmente tienen una apariencia de "pila de panqueques". Estas son vesículas, o pequeños sacos unidos a la membrana, que se desprenden de los bordes exteriores de los discos en los cuerpos de Golgi cuando su contenido está listo para ser entregado a otras partes de la célula. Es útil imaginar los cuerpos de Golgi como oficinas de correos o centros de clasificación y entrega de correo, con cada vesícula rompiéndose del "edificio" principal y formando una cápsula cerrada que se asemeja a un camión de reparto o vagón de ferrocarril.
Los cuerpos de Golgi producen lisosomas, que contienen enzimas potentes que pueden degradar componentes celulares viejos y desgastados o moléculas extraviadas que no deberían estar en la célula.
Retículo endoplásmico: los retículo endoplásmico (ER) es una colección de tubos de intersección y vesículas aplanadas. Esta red comienza en el núcleo y se extiende a través del citoplasma hasta la membrana celular. Estos se utilizan, como ya puede haber reunido desde su posición y estructura, para transportar sustancias de una parte de la célula a la siguiente; más precisamente, sirven como un conducto en el que puede llevarse a cabo este transporte.
Hay dos tipos de ER, que se distinguen por si tienen ribosomas unidos o no. La ER rugosa consiste en vesículas apiladas a las que se unen muchos ribosomas. En el ER áspero, los grupos de oligosacáridos (azúcares relativamente cortos) se unen a proteínas pequeñas a medida que pasan a través de otros organelos o vesículas secretoras. Smooth ER, por otro lado, no tiene ribosomas. El ER liso da lugar a vesículas que transportan proteínas y lípidos, y también es capaz de engullir e inactivar productos químicos nocivos, desempeñando así una especie de función de seguridad exterminador-ama de llaves, además de ser un conducto de transporte.