Fisiología celular: una descripción general de la estructura, la función y el comportamiento

Como unidades básicas de la vida, las células desempeñan funciones importantes en procariotas y eucariotas. La fisiología celular se centra en las estructuras y procesos internos dentro de los organismos vivos.

De la división a la comunicación, este campo estudia cómo células vive, trabaja y muere.

Una parte de la fisiología celular es el estudio de cómo se comportan las células. Existe un vínculo importante entre la estructura, la función y el comportamiento de las células. Por ejemplo, orgánulos en eucariotas tienen funciones específicas que ayudan a que la célula funcione y se comporte correctamente.

Cuando comprende la fisiología y la biología celular, la forma en que se comporta una célula tiene sentido. Comportamiento coordinado es importante para los organismos multicelulares porque hay muchas células que tienen que trabajar juntas. El comportamiento celular adecuado crea tejidos funcionales y un organismo sano.

Sin embargo, cuando el comportamiento celular falla, puede provocar enfermedades, como el cáncer. Por ejemplo, si

Aunque las células pueden diferir, hay comportamientos básicos que muchas de ellas comparten. Incluyen:

• División y crecimiento celular. Las células necesitan crecer y dividirse con el tiempo. La mitosis y la meiosis son los dos tipos más comunes de división celular. Mitosis produce dos células hijas idénticas, mientras que la meiosis produce cuatro células hijas diferentes con la mitad del ADN.
• Metabolismo celular. Todos los seres vivos necesitan energía o combustible para vivir, y el metabolismo les ayuda a lograrlo. La mayoría de las células usan respiración celular o fotosíntesis, que son una serie de procesos químicos.
• Comunicación celular. Las células vivas a menudo necesitan comunicarse y difundir información por todo el organismo. Pueden usar receptores o ligandos, uniones gap o plasmodesmos para comunicarse.
• Transporte celular. El transporte celular mueve materiales a través de un membrana celular. Puede ser un transporte activo o pasivo.
• Motilidad celular. La motilidad permite que las células se muevan de un lugar a otro. Pueden nadar, gatear, deslizarse o utilizar otros métodos.
  

Es importante comprender la fisiología celular y el transporte de membranas. Los organismos necesitan transportar sustancias dentro y fuera de sus células y a través de la bicapa lipídica de la membrana plasmática.

Transporte pasivo y activo son dos tipos comunes de transporte celular. Existen algunas diferencias esenciales entre el transporte activo y pasivo.

El transporte pasivo no utiliza energía para mover sustancias. Un método que usan las células es difusióny puedes dividirlo en sencillo o facilitado difusión. Las sustancias pueden moverse de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. La ósmosis es un ejemplo de difusión simple que involucra agua.

Difusión simple implica moléculas que descienden por el gradiente de concentración a través de la membrana plasmática. Estas moléculas son pequeñas y apolares. Difusión facilitada es similar pero involucra canales de transporte de membrana. Las moléculas grandes y polares dependen de la difusión facilitada.

Transporte activo necesita energía para mover sustancias. Las moléculas pueden moverse contra el gradiente de concentración desde áreas de baja concentración a áreas de alta concentración gracias a fuentes de energía como el ATP. Las proteínas transportadoras ayudan a las células durante este proceso y las células pueden utilizar una bomba de protones o un canal de iones.

Endocitosis y exocitosis son ejemplos de transporte activo en las células. Ayudan a mover moléculas grandes dentro de las vesículas. Durante la endocitosis, la célula captura una molécula y la mueve hacia adentro. Durante la exocitosis, la célula mueve una molécula hacia el exterior de su membrana.

Las células pueden recibir, interpretar y responder a señales. Este tipo de comunicación les ayuda a responder a su entorno y a difundir información dentro de un organismo multicelular. La señalización guía el comportamiento celular al permitir que las células respondan a señales específicas de su entorno u otras células.

Transducción de señales es otro término para la señalización celular y se refiere a la transmisión de información. Una cascada de transducción de señales es una vía o serie de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula después de que un estímulo la inicia. La señalización puede controlar el crecimiento celular, el movimiento, el metabolismo y más. Sin embargo, cuando la comunicación celular falla, puede causar enfermedades como el cáncer.

Es importante comprender los conceptos básicos de la comunicación celular. El proceso general comienza cuando la célula detecta una señal química. Esto desencadena una reacción química que finalmente ayuda a la célula a responder. Hay una respuesta final que conduce al resultado deseado.

Por ejemplo, una célula recibe una señal del cuerpo que dice que necesita más división celular. Pasa por una cascada de señalización que termina con la expresión de genes que impulsarán la división celular y la célula comienza a dividirse.

La mayoría de las señales en una célula son químicas. Las células tienen proteínas llamadas receptores y moléculas llamadas ligandos que les ayudan durante la señalización.

Por ejemplo, una célula puede liberar una proteína en el espacio extracelular para alertar a otras células. La proteína puede flotar hasta una segunda célula, que la recoge porque la célula tiene el receptor adecuado para ella. Luego, la segunda celda recibe la señal y puede responder a ella.

Puede encontrar uniones gap en células animales y plasmodesmos en células vegetales, que son canales que ayudan a las células a comunicarse. Estos canales conectan las células cercanas. Permiten que pequeñas moléculas pasen a través de ellos, por lo que las señales pueden viajar.

Una vez que las células reciben señales, pueden interpretarlas. Esto sucede a través de un cambio conformacional o reacciones bioquímicas. Las cascadas de transducción de señales pueden mover la información a través de la celda. La fosforilación puede activar o desactivar proteínas añadiendo un grupo fosfato.

Algunas cascadas de transducción de señales incluyen mensajeros intracelulares o segundos mensajeros, como Ca²⁺, cAMP, NO y cGMP. Suelen ser moléculas no proteicas, como los iones de calcio, que pueden ser abundantes en la célula.

Por ejemplo, algunas células tienen proteínas que pueden unirse a los iones de calcio, lo que puede cambiar la forma y la actividad de las proteínas.

Las células pueden responder a las señales de diversas formas. Por ejemplo, pueden realizar cambios en la expresion genica eso puede cambiar el comportamiento de la célula.

También pueden enviar señales de retroalimentación para confirmar que recibieron la señal original y respondieron. En última instancia, la señalización puede afectar la función celular.

Motilidad celular es importante porque ayuda a los organismos a moverse de un lugar a otro. Esto puede ser necesario para adquirir alimentos o escapar del peligro. A menudo, la célula necesita moverse como respuesta a los cambios ambientales. Las células pueden gatear, nadar, deslizarse o utilizar otros métodos.

La flagelos y cilios puede ayudar a que una célula se mueva. El papel de los flagelos o estructuras en forma de látigo es impulsar una célula. El papel de los cilios o estructuras similares a pelos es moverse hacia adelante y hacia atrás en un patrón rítmico. Los espermatozoides tienen flagelos, mientras que las células que recubren el tracto respiratorio tienen cilios.

La señalización celular puede conducir al movimiento celular en los organismos. Este movimiento puede ser hacia o alejándose de las señales y puede desempeñar un papel en la enfermedad. Quimiotaxis es el movimiento celular hacia o alejándose de una concentración química más alta, y es una parte importante de la respuesta celular.

Por ejemplo, la quimiotaxis permite que las células cancerosas se muevan hacia un área del cuerpo que promueve un mayor crecimiento.

Las células pueden contraerse y este tipo de movimiento ocurre en células musculares. El proceso comienza con una señal del sistema nervioso.

Luego, las células responden iniciando reacciones químicas. Las reacciones afectan las fibras musculares y provocan contracciones.