Estructura y función celular

La célula es la unidad básica que constituye todos los organismos vivos. Es la forma de vida más pequeña que puede replicarse por sí misma, pero las células del cuerpo difieren bastante entre sí.

Solo el cuerpo humano tiene más de 200 tipos de células distintas: desde neuronas largas y delgadas que pueden llegar a medir más de un metro hasta macrófagos que fagocitan patógenos o miocitos que se contraen para que los músculos puedan flexionarse.

Pero a pesar de sus diferencias, comparten muchas características similares. Imaginemos que la célula típica es un pequeño apartamento.

En primer lugar, queremos algunas paredes para distinguir entre lo que está "fuera" y lo que está "dentro". Estas paredes son la membrana celular o membrana plasmática, y están formadas por una doble capa de moléculas de fosfolípido Los fosfolípidos tienen una "cabeza" formada por fosfato con carga negativa, que es hidrófila, es decir, que le gusta el agu Los fosfolípidos también tienen una "cola" formada por dos ácidos grasos, que son hidrófobos, es decir, evitan el agua.

En el agua, los fosfolípidos forman una bicapa en la que las colas hidrofobas están orientadas hacia dentro, donde no hay agua, y las cabezas hidrófilas están orientadas hacia fuera, en contacto con las moléculas de agua.

Así, la membrana plasmática forma una pared con agua a ambos lados. Esta pared es semipermeable, lo que significa que permite el paso de algunas cosas, como el oxígeno o el dióxido de carbono, pero no permite el paso de otras, como la glucosa y los azúcares Afortunadamente, en este apartamento hay "puertas" y "ventanas", que están hechas de canales proteínicos especiales que son, básicamente, pequeños túneles a través de la bicapa de fosfolípidos.

Estos canales permiten que el agua y determinados iones, como el sodio y el potasio, entren y salgan de la célula Como cualquier apartamento bien construido, nuestra célula tiene un robusto andamiaje llamado citoesqueleto.

El citoesqueleto está formado por proteínas como los microfilamentos, los microtúbulos y los filamentos intermedios, que proporcionan estabilidad estructural.

El citoesqueleto también es muy dinámico, ya que permite que la célula cambie de forma mediante la contracción y extensión selectiva de los filamentos, lo que es importante en algunas funciones celulares, como la contracción muscular, la división celular e incluso el movimiento celul El citoesqueleto también ayuda a las estructuras de la célula a desplazarse de una zona a otra.

Ahora que el apartamento está construido, vamos a llenarlo. La célula está llena de líquido intracelular llamado citosol, que contiene varios iones como el sodio y el potasi Además, las células tienen una serie de orgánulos, que son como pequeñas habitaciones dentro de nuestro apartamento.

Y juntos, el citosol y los orgánulos constituyen el citoplasma de la célula. El núcleo es un orgánulo muy especializado que alberga el material genético.

En cuanto a las habitaciones, se puede imaginar que el núcleo es el despacho, con estanterías que contienen varios libros y manuales.

Cómo hacer reparaciones en casa, cómo hacer reformas en el interior, cómo hablar con los vecinos, cómo sacar la basura, etc.

Extendiendo la analogía, cada libro sería como un gen que contiene la información exacta (como un plano) necesaria para construir una proteína específica Profundizando, las letras y palabras exactas de los libros están escritas en el lenguaje del ADN.

El ADN es en realidad una molécula larga con algunas partes que codifican genes conectadas entre sí por otras partes que no codifican genes.

Si la molécula de ADN de una célula se estirara, tendría unos 2 metros de largo. Afortunadamente, el ADN está fuertemente enrollado y se pliega en múltiples pasos, de forma que se queda muy apretado.

En primer lugar, se enrolla alrededor de unas proteínas llamadas histonas. Si se amplía en ese momento, el ADN parece un collar de perlas.

Pero luego ese "collar" se dobla más y más, creando una forma de ADN extremadamente plegada y apretada, llamada cromosoma.

Para fabricar una proteína, el ADN de un determinado gen tiene que transcribirse o copiarse en ARN, concretamente en ARN mensajero o ARNm Unas estructuras especiales dentro de la célula, llamadas ribosomas, pueden entonces utilizar las copias de ARNm para producir proteínas.

Los ribosomas están formados por una estructura dentro del núcleo llamada nucléolo a partir de ARN ribosómico o ARNr y proteínas.

Son como el taller de nuestro apartamento celular, con mini impresoras 3D, que imprimen diversas piezas de repuesto o herramientas para el apartamento (que es la analogía de la síntesis de proteínas El ribosoma convierte el ARNm en una cadena de aminoácidos que forman la proteína en un proceso llamado traducción Los ribosomas se basan en un código de tripletes, en el que cada tres ácidos nucleicos a lo largo de una secuencia de ARNm corresponden a uno de los veinte aminoácidos comunes o a un codón de parada que indica al ribosoma que deje de construir la proteína.

Como ayuda para visualizar todo esto, imagine el ribosoma flotando en el citosol. Una vez que el ribosoma se une al ARNm, utiliza el citoesqueleto para ayudarlo a llegar a un orgánulo llamado retículo endoplásmico, o RE.

El ribosoma se adhiere a la superficie de la membrana plasmática del retículo endoplásmico y comienza a traducir el ARNm en una proteína que se introduce directamente en el lumen, o el interior, del RE.

El RE tiene muchos ribosomas en su superficie, y todos ellos se encargan de traducir proteínas. Para crear una superficie suficiente para ello, el RE es en realidad una acumulación continua de membrana de fosfolípidos aplanada Es como un enorme globo desinflado y arrugado, con poco volumen pero con mucha superficie disponibl La parte del RE que produce proteínas se denomina "RE rugoso" porque los ribosomas se asemejan a pequeñas protuberancias que hacen que el RE tenga un aspecto "rugoso" bajo el microscopio electrónico.

También hay un tipo de retículo endoplásmico "liso" que participa en la fabricación de lípidos, como el colesterol y los fosfolípidos, que la célula puede utilizar para producir más membrana celular.

En algunas células, como el hígado, el RE liso ayuda a desintoxicar los productos químicos nocivos, por lo que en este caso sería algo así como el spa o el baño del apartamento En otras células, como las glándulas, el RE liso utiliza el colesterol para crear diversas hormonas esteroideas.

Por esta razón, algunas células especializadas en la producción de hormonas, como las que se encuentran en los testículos o en los ovarios, tienen mucho RE liso.

Otro orgánulo llamado aparato de Golgi toma las proteínas, los lípidos y las hormonas que se generan en el RE rugoso y el RE liso, y los empaqueta en una vesícula hecha de una doble capa de fosfolípidos que luego se distribuye por la célula.

Piense en el aparato de Golgi como en el garaje del apartamento, donde tiene todas sus cajas empaquetadas, que a veces mueve y guarda en otras habitaciones.

Hay vesículas de transporte, que se mueven dentro de la célula, y vesículas secretoras, que mueven moléculas fuera de la célula, un proceso conocido como exocitosis, como sacar la basura del garaje Un ejemplo de vesícula que permanece en la célula sería el lisosoma, que contiene enzimas que pueden ayudar a descomponer otras moléculas, así como grandes orgánulos que pueden estar dañados.

Por último, están las mitocondrias, que son orgánulos que sirven como generadores de energía, como en el armario de herramientas del apartamento En el citoplasma, la glucosa pasa por la glucólisis, que es una vía metabólica que escinde la glucosa de 6 carbonos en dos mitades, que son moléculas de 3 carbonos llamadas piruvato.

A partir de ahí, el piruvato entra en la mitocondria y pasa por el ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs, así como por la cadena de transporte de electrones, para producir trifosfato de adenosina, o ATP.

Estos procesos requieren O2, por lo que se denomina respiración aerobia. Los subproductos de este conjunto de reacciones son CO2 y H2O.

Al final, se producen unas 32 moléculas de ATP rico en energía por cada molécula de glucosa que toma la célula Como alternativa, si no hay suficiente glucosa, la célula puede intentar quemar ácidos grasos en las mitocondrias como fuente de combustible, en un proceso llamado beta oxidación Las mitocondrias solo pueden trabajar con ácidos grasos "de tamaño mediano".

Por eso, un orgánulo especial llamado peroxisoma corta los ácidos grasos largos en ácidos grasos medianos. El proceso genera peróxido de hidrógeno, que es nocivo, pero el peroxisoma tiene una enzima llamada peroxidasa que convierte de forma segura el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

##Resumen Como breve resumen... La bicapa de fosfolípidos forma la membrana celular, que son las paredes de la célula, y la estructura interna de la célula está formada por un citoesqueleto.

Los orgánulos clave son el núcleo, que alberga el ADN; el retículo endoplásmico, que genera proteínas, lípidos y esteroides; y la mitocondria, que proporciona energía a la célula mediante la respiración aerobia, que quema glucosa, o la beta oxidación, que quema ácidos grasos.