Contenido
- Estructura Celular Básica
- La membrana celular
- El núcleo
- Ribosomas
- Mitocondrias y Cloroplastos
- El citoesqueleto
- Otros orgánulos
Las células, en general, son unidades similares a idénticas que forman un todo. Los bloques de la prisión y las colmenas, por ejemplo, están formadas principalmente por celdas. Aplicado a los sistemas biológicos, el término probablemente fue acuñado por el científico del siglo XVII Robert Hooke, inventor del microscopio compuesto y pionero en un notable número de esfuerzos científicos. Una célula, como se describe hoy, es la unidad más pequeña de un ser vivo que conserva las características de la vida misma. En otras palabras, las células individuales no solo contienen información genética, sino que también usan y transforman energía, albergan reacciones químicas, mantienen el equilibrio, etc. Más coloquialmente, las células se denominan de manera típica y apropiada "los componentes básicos de la vida".
Las características esenciales de una célula incluyen una membrana celular para separar y proteger el contenido celular del resto del mundo; citoplasma, o una sustancia similar a un líquido en el interior de la célula en la que ocurren procesos metabólicos; y material genético (ácido desoxirribonucleico o ADN). Esto describe esencialmente una célula procariota, o bacteriana, en su totalidad. Sin embargo, los organismos más complejos, llamados eucariotas, incluidos animales, plantas y hongos, también presentan una variedad de otras estructuras celulares, todas ellas evolucionaron de acuerdo con las necesidades de seres vivos altamente especializados. Estas estructuras se llaman orgánulos. Los orgánulos son para las células eucariotas lo que sus propios órganos (estómago, hígado, pulmones, etc.) son para su cuerpo en general.
Estructura Celular Básica
Las células, estructuralmente, son unidades de organización. Se clasifican formalmente en función de dónde obtienen su energía. Los procariotas incluyen dos de los seis reinos taxonómicos, Archaebacteria y Monera; Todas estas especies son unicelulares y la mayoría son bacterias, y datan de hace unos asombrosos 3.500 millones de años (aproximadamente el 80 por ciento de la edad estimada de la Tierra). Los eucariotas son "meros" 1.5 billones de años e incluyen Animalia, Plantae, Fungae y Protista. La mayoría de los eucariotas son multicelulares, aunque algunos (por ejemplo, la levadura) no lo son.
Las células procariotas, como mínimo absoluto, presentan una aglomeración de material genético en forma de ADN dentro de un recinto limitado por una membrana celular, también llamada membrana plasmática. Dentro de este recinto también se encuentra el citoplasma, que en los procariotas tiene la consistencia del asfalto húmedo; en eucariotas, es mucho más fluido. Además, muchos procariotas también tienen una pared celular fuera de la membrana celular para servir como capa protectora (como verá, la membrana celular cumple una variedad de funciones). En particular, las células vegetales, que son eucariotas, también incluyen paredes celulares. Pero las células procariotas no incluyen orgánulos, y esta es la principal distinción estructural. Incluso si uno elige ver la distinción como metabólica, esto todavía está vinculado a las propiedades estructurales respectivas.
Algunos procariotas tienen flagelos, que son polipéptidos tipo látigo utilizados para la propulsión. Algunos también tienen pili, que son proyecciones similares a pelos utilizadas con fines adhesivos. Las bacterias también vienen en múltiples formas: los cocos son redondos (como los meningococos, que pueden causar meningitis en humanos), bacilos (bastones, como las especies que causan ántrax) y espirillas o espiroquetas (bacterias helicoidales, como las responsables de causar sífilis) .
¿Qué hay de los virus? Estos son simplemente pequeños trozos de material genético, que pueden ser ADN o ARN (ácido ribonucleico), rodeados por una capa proteica. Los virus no pueden reproducirse por sí mismos y, por lo tanto, deben infectar las células y "secuestrar" sus aparatos reproductores para propagar copias de ellos mismos. Como resultado, los antibióticos se dirigen a todo tipo de bacterias pero no son efectivos contra los virus. Existen medicamentos antivirales, con nuevos y más efectivos introducidos todo el tiempo, pero sus mecanismos de acción son completamente diferentes de los de los antibióticos, que generalmente se dirigen a las paredes celulares o las enzimas metabólicas particulares de las células procariotas.
La membrana celular
La membrana celular es una maravilla multifacética de la biología. Su trabajo más obvio es servir como contenedor para el contenido de la célula y proporcionar una barrera a los insultos del entorno extracelular. Esto, sin embargo, solo describe una pequeña parte de su función. La membrana celular no es una partición pasiva, sino un conjunto altamente dinámico de puertas y canales que ayudan a garantizar el mantenimiento del entorno interno de las células (es decir, su equilibrio u homeostasis) al permitir selectivamente que las moléculas entren y salgan de la célula según sea necesario.
La membrana es en realidad una doble membrana, con dos capas enfrentadas en una imagen de espejo. Esto se llama la bicapa de fosfolípidos, y cada capa consiste en una "lámina" de moléculas de fosfolípidos, o más adecuadamente, moléculas de glicerofosfolípidos. Estas son moléculas alargadas que consisten en "cabezas" de fosfato polar que se encuentran alejadas del centro de la bicapa (es decir, hacia el citoplasma y el exterior de la célula) y "colas" no polares que consisten en un par de ácidos grasos; Estos dos ácidos y el fosfato están unidos a lados opuestos de una molécula de glicerol de tres carbonos. Debido a la distribución de carga asimétrica en los grupos fosfato y la falta de asimetría de carga de los ácidos grasos, los fosfolípidos colocados en solución se ensamblan espontáneamente en este tipo de bicapa, por lo que es energéticamente eficiente.
Las sustancias pueden atravesar la membrana de varias maneras. Una es la difusión simple, que ve pequeñas moléculas como el oxígeno y el dióxido de carbono moverse a través de la membrana desde regiones de mayor concentración hasta áreas de menor concentración. La difusión facilitada, la ósmosis y el transporte activo también ayudan a mantener un suministro constante de nutrientes que ingresan a la célula y a los productos de desecho metabólico que salen.
El núcleo
El núcleo es el sitio de almacenamiento de ADN en las células eucariotas. (Recuerde que los procariotas carecen de núcleos porque carecen de orgánulos unidos a la membrana de cualquier tipo). Al igual que la membrana plasmática, la membrana nuclear, también llamada envoltura nuclear, es una barrera de fosfolípidos de doble capa.
Dentro del núcleo, el material genético de una célula se organiza en distintos cuerpos llamados cromosomas. El número de cromosomas que tiene un organismo varía de una especie a otra; los humanos tienen 23 pares, incluidos 22 pares de cromosomas "normales", llamados autosomas, y un par de cromosomas sexuales. El ADN de los cromosomas individuales está organizado en secuencias llamadas genes; cada gen lleva el código genético para un producto proteico particular, ya sea una enzima, un contribuyente al color de los ojos o un componente del músculo esquelético.
Cuando una célula sufre división, su núcleo se divide de manera distinta, debido a la replicación de los cromosomas en su interior. Este proceso reproductivo se llama mitosis, y la escisión del núcleo se conoce como citocinesis.
Ribosomas
Los ribosomas son el sitio de síntesis de proteínas en las células. Estos orgánulos están hechos casi por completo de un tipo de ARN adecuadamente llamado ARN ribosómico, o ARNr. Estos ribosomas, que se encuentran en todo el citoplasma celular, incluyen una subunidad grande y una subunidad pequeña.
Quizás la forma más fácil de imaginar los ribosomas es como pequeñas líneas de ensamblaje. Cuando llega el momento de fabricar un producto proteico dado, el ARN mensajero (ARNm) transcrito en el núcleo del ADN llega a la porción de ribosomas donde el código del ARNm se traduce en aminoácidos, los bloques de construcción de todas las proteínas. Específicamente, las cuatro bases nitrogenadas diferentes de ARNm se pueden organizar de 64 maneras diferentes en grupos de tres (4 elevado a la tercera potencia es 64), y cada uno de estos "tripletes" codifica un aminoácido. Debido a que solo hay 20 aminoácidos en el cuerpo humano, algunos aminoácidos se derivan de más de un código de triplete.
Cuando se está traduciendo el ARNm, otro tipo de ARN, el ARN de transferencia (ARNt) transporta cualquier aminoácido que haya sido convocado por el código al sitio ribosómico de síntesis, donde el aminoácido está unido al extremo de la proteína en Progreso. Una vez que la proteína, que puede tener desde docenas hasta muchos cientos de aminoácidos, se completa, se libera del ribosoma y se transporta a donde sea necesaria.
Mitocondrias y Cloroplastos
Las mitocondrias son las "plantas de energía" de las células animales, y los cloroplastos son sus análogos en las células vegetales. Las mitocondrias, que se cree que se originaron como bacterias libres antes de incorporarse a las estructuras que se convirtieron en células eucariotas, son el sitio del metabolismo aeróbico, que requiere oxígeno para extraer energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP) de la glucosa. La mitocondria recibe moléculas de piruvato derivadas de la descomposición de glucosa independiente del oxígeno en el citoplasma; En la matriz (interior) de las mitocondrias, el piruvato se somete al ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). El ciclo de Krebs genera una acumulación de portadores de protones de alta energía y sirve como configuración para las reacciones aeróbicas llamadas la cadena de transporte de electrones, que ocurre cerca de la membrana mitocondrial, que es otra bicapa lipídica. Estas reacciones generan mucha más energía en forma de ATP que la glucólisis; sin las mitocondrias, la vida animal no podría haber evolucionado en la Tierra debido a los prodigiosos requerimientos de energía de los organismos "superiores".
Los cloroplastos son los que dan a las plantas su color verde, ya que contienen un pigmento llamado clorofila. Mientras que las mitocondrias descomponen los productos de glucosa, los cloroplastos en realidad usan la energía de la luz solar para generar glucosa a partir del dióxido de carbono y el agua. Luego, la planta usa parte de este combustible para sus propias necesidades, pero la mayor parte, junto con el oxígeno liberado en la síntesis de glucosa, llega al ecosistema y es utilizado por animales, que no pueden producir su propio alimento. Sin abundante vida vegetal en la Tierra, los animales no podrían sobrevivir; lo contrario es cierto, ya que el metabolismo animal genera suficiente dióxido de carbono para que las plantas lo usen.
El citoesqueleto
El citoesqueleto, como su nombre lo indica, proporciona soporte estructural a una célula de la misma manera que su propio esqueleto óseo proporciona un andamiaje estable para sus órganos y tejidos. El citoesqueleto consta de tres componentes: microfilamentos, fibras intermedias y microtúbulos, en orden de menor a mayor. Los microfilamentos y los microtúbulos pueden ensamblarse y desmontarse según las necesidades de la célula en un momento dado, mientras que los filamentos intermedios tienden a ser más permanentes.
Además de fijar los orgánulos en su lugar, al igual que los cables de guía unidos a las torres de comunicación altas los mantienen fijos en el suelo, el citoesqueleto ayuda a mover cosas dentro de una celda. Esto puede ser en forma de puntos de anclaje para flagelos, como lo hacen algunos microtúbulos; Alternativamente, algunos microtúbulos proporcionan el conducto real (vía) para que las cosas se muevan. Por lo tanto, el citoesqueleto puede ser motor y carretera, dependiendo del tipo específico.
Otros orgánulos
Otros organelos importantes incluyen Cuerpos de Golgi, que parecen pilas de panqueques en el examen microscópico y sirven como sitios de almacenamiento y secreción de proteínas, y el retículo endoplásmico, que mueve los productos proteicos de una porción de la célula a otra. El retículo endoplásmico viene en formas lisas y rugosas; estos últimos se llaman así porque están tachonados de ribosomas. Los cuerpos de Golgi dan lugar a vesículas que rompen los bordes de los "panqueques" y contienen proteínas; Si estos pueden considerarse como contenedores de envío, entonces el retículo endoplásmico que recibe estos cuerpos es como un sistema de carretera o ferrocarril.
Los lisosomas también son importantes en el mantenimiento de las células. Estas también son vesículas, pero contienen enzimas digestivas específicas que pueden lisar (disolver) los productos de desecho metabólico de las células o productos químicos que no se supone que estén allí, pero que de alguna manera han roto la membrana celular.