¿Qué hacen todas las partes de una célula?

Las células son los componentes básicos de la vida. De manera menos poética, son las unidades más pequeñas de los seres vivos que retienen todas las propiedades básicas asociadas con la vida misma (por ejemplo, síntesis de proteínas, consumo de combustible y material genético). Como resultado, a pesar de su pequeño tamaño, las células deben realizar una amplia variedad de funciones, tanto coordinadas como independientes. Esto a su vez significa que deben contener una amplia gama de partes físicas distintas.

La mayoría de los organismos procariotas constan de una sola célula, mientras que los cuerpos de eucariotas como usted contienen billones. Las células eucariotas contienen estructuras especializadas llamadas orgánulos, que incluyen una membrana similar a la que rodea a toda la célula. Estos orgánulos son las tropas terrestres de la célula, que se aseguran continuamente de que se satisfagan todas las necesidades de cada momento de la célula.

Todas las células contienen, como mínimo, una membrana celular, material genético y citoplasma, también llamado citosol. Este material genético es ácido desoxirribonucleico o ADN. En los procariotas, el ADN está agrupado en una parte del citoplasma, pero no está encerrado por una membrana porque solo los eucariotas tienen un núcleo. Todas las células tienen una membrana celular que consta de una bicapa de fosfolípidos; Las células procariotas tienen una pared celular directamente fuera de la membrana celular para mayor estabilidad y protección. Las células de las plantas, que junto con los hongos y los animales son eucariotas, también tienen paredes celulares.

Todas las células también tienen ribosomas. En los procariotas, estos flotan libremente en el citoplasma; en eucariotas, normalmente se unen al retículo endoplásmico. Los ribosomas a menudo se clasifican como un tipo de orgánulo, pero en algunos esquemas no califican como tales porque carecen de membrana. No etiquetar los orgánulos de los ribosomas hace que el esquema de "solo los eucariotas tienen orgánulos" sea consistente. Estos orgánulos eucariotas incluyen, además del retículo endoplásmico, mitocondrias (o en plantas, cloroplastos), cuerpos de Golgi, lisosomas, vacuolas y el citoesqueleto.

La membrana celular, también llamada membrana plasmática, es un límite físico entre el entorno interno de la célula y el mundo exterior. Sin embargo, no confunda esta evaluación básica con la sugerencia de que el papel de la membrana celular es meramente protectora, o que la membrana es simplemente una especie de línea de propiedad arbitraria. Esta característica de todas las células, tanto procariotas como eucariotas, es el producto de unos pocos miles de millones de años de evolución y está en hecho una maravilla multifuncional y dinámica que posiblemente funciona más como una entidad con inteligencia genuina que una mera barrera.

La membrana celular consiste en una famosa bicapa de fosfolípidos, lo que significa que está compuesta por dos capas idénticas formadas por moléculas de fosfolípidos (o más correctamente, fosfoglicerolípidos). Cada capa es asimétrica y consta de moléculas individuales que tienen una relación con los calamares o con globos con algunas borlas. Las "cabezas" son las porciones de fosfato, que tienen un desequilibrio de carga electroquímica neto y, por lo tanto, se consideran polares. Debido a que el agua también es polar y a que las moléculas con propiedades electroquímicas similares tienden a agregarse, esta parte del fosfolípido se considera hidrófila. Las "colas" son lípidos, específicamente un par de ácidos grasos. A diferencia de los fosfatos, estos no están cargados y, por lo tanto, son hidrófobos. El fosfato se une a un lado de un residuo de glicerol de tres carbonos en el medio de la molécula, y los dos ácidos grasos se unen al otro lado.

Debido a que las colas de lípidos hidrófobos se asocian espontáneamente entre sí en solución, la bicapa se configura de modo que las dos Las capas de fosfato miran hacia afuera y hacia el interior de la célula, mientras que las dos capas de lípidos se mezclan en el interior de la bicapa. Esto significa que las membranas dobles están alineadas como imágenes especulares, como los dos lados de su cuerpo.

La membrana no solo evita que las sustancias nocivas lleguen al interior. Es selectivamente permeable, permitiendo la entrada de sustancias vitales pero excluyendo otras, como el portero de un club nocturno de moda. También permite selectivamente la expulsión de productos de desecho. Algunas proteínas incrustadas en la membrana actúan como bombas de iones para mantener el equilibrio (equilibrio químico) dentro de la célula.

El citoplasma celular, llamado alternativamente citosol, representa el guiso en el que "nadan" los diversos componentes de la célula. Todas las celdas procariotas y eucariotas, tienen un citoplasma, sin el cual la célula no podría tener más integridad estructural que un globo vacío.

Si alguna vez ha visto un postre de gelatina con trozos de fruta incrustados en su interior, podría pensar en la gelatina en sí mismo como el citoplasma, la fruta como orgánulos y el plato que contiene la gelatina como una membrana celular o célula pared. La consistencia del citoplasma es acuosa y también se conoce como matriz. Independientemente del tipo de célula en cuestión, el citoplasma contiene una densidad mucho más alta de proteínas y "maquinaria" molecular que el agua del océano o cualquier otro elemento inanimado. medio ambiente, que es un testimonio del trabajo que hace la membrana celular para mantener la homeostasis (otra palabra para "equilibrio" aplicado a los seres vivos) en el interior células.

En los procariotas, el material genético de la célula, el ADN que utiliza para reproducirse y dirigir al resto de la célula a producir productos proteicos para el organismo vivo, se encuentra en el citoplasma. En eucariotas, está encerrado en una estructura llamada núcleo.

El núcleo está delimitado del citoplasma por una envoltura nuclear, que es físicamente similar a la membrana plasmática de la célula. La envoltura nuclear contiene poros nucleares que permiten la entrada y salida de ciertas moléculas. Este orgánulo es el más grande de cualquier célula, representa hasta el 10 por ciento del volumen de una célula y es fácilmente visible con cualquier microscopio lo suficientemente potente como para revelar las células mismas. Los científicos conocen la existencia del núcleo desde la década de 1830.

Dentro del núcleo está la cromatina, el nombre de la forma que toma el ADN cuando la célula no se está preparando para dividirse: enrollada, pero no separada en cromosomas que parecen distintos en el microscopio. El nucleolo es la parte del núcleo que contiene ADN recombinante (ADNr), el ADN dedicado a la síntesis de ARN ribosómico (ARNr). Finalmente, el nucleoplasma es una sustancia acuosa dentro de la envoltura nuclear que es análoga al citoplasma en la célula propiamente dicha.

Además de almacenar material genético, el núcleo determina cuándo la célula se dividirá y reproducirá.

Las mitocondrias se encuentran en eucariotas animales y representan las "plantas de energía" de las células, ya que estos orgánulos oblongos son donde tiene lugar la respiración aeróbica. La respiración aeróbica genera de 36 a 38 moléculas de ATP, o trifosfato de adenosina (la principal fuente de energía de las células) por cada molécula de glucosa (la principal moneda de combustible del cuerpo) que consume; la glucólisis, por otro lado, que no requiere oxígeno para continuar, genera solo alrededor de una décima parte de esta cantidad de energía (4 ATP por molécula de glucosa). Las bacterias pueden sobrevivir solo con la glucólisis, pero los eucariotas no.

La respiración aeróbica se lleva a cabo en dos pasos, en dos ubicaciones diferentes dentro de las mitocondrias. El primer paso es el ciclo de Krebs, una serie de reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial, que es similar al nucleoplasma o al citoplasma en otras partes. En el ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, dos moléculas de piruvato, una molécula de tres carbonos producida en la glucólisis, ingresa a la matriz por cada molécula de glucosa de seis carbonos consumado. Allí, el piruvato se somete a un ciclo de reacciones que generan material para más ciclos de Krebs y, más lo que es más importante, los portadores de electrones de alta energía para el siguiente paso en el metabolismo aeróbico, el transporte de electrones cadena. Estas reacciones tienen lugar en la membrana mitocondrial y son el medio por el cual se liberan las moléculas de ATP durante la respiración aeróbica.

Los animales, las plantas y los hongos son los eucariotas más destacados que actualmente habitan la Tierra. Mientras que los animales utilizan glucosa y oxígeno para generar combustible, agua y dióxido de carbono, las plantas utilizan agua, dióxido de carbono y la energía del sol para impulsar la producción de oxígeno y glucosa. Si este arreglo no parece una coincidencia, no lo es; el proceso que emplean las plantas para satisfacer sus necesidades metabólicas se llama fotosíntesis, y es esencialmente respiración aeróbica que se ejecuta exactamente en la dirección opuesta.

Debido a que las células vegetales no descomponen los subproductos de la glucosa usando oxígeno, no tienen ni necesitan mitocondrias. En cambio, las plantas poseen cloroplastos, que de hecho convierten la energía luminosa en energía química. Cada célula vegetal tiene entre 15 o 20 y aproximadamente 100 cloroplastos, que, al igual que las mitocondrias en las células animales, se cree que alguna vez existieron como independientes. bacterias en los días previos a la evolución de los eucariotas después de aparentemente envolver estos organismos más pequeños e incorporar la maquinaria metabólica de estas bacterias en su propio.

Si las mitocondrias son las plantas de energía de las células, los ribosomas son las fábricas. Los ribosomas no están unidos por membranas y, por lo tanto, técnicamente no son orgánulos, pero a menudo se agrupan con orgánulos verdaderos por conveniencia.

Los ribosomas se encuentran en el citoplasma de procariotas y eucariotas, pero en estos últimos a menudo se adhieren al retículo endoplásmico. Consisten en aproximadamente un 60 por ciento de proteínas y aproximadamente un 40 por ciento de ARNr. El ARNr es un ácido nucleico, como el ADN, el ARN mensajero (ARNm) y el ARN de transferencia (ARNt).

Los ribosomas existen por una sencilla razón: para fabricar proteínas. Lo hacen a través del proceso de traducción, que es la conversión de instrucciones genéticas codificadas en el ARNr a través del ADN en productos proteicos. Los ribosomas ensamblan proteínas de los 20 tipos de aminoácidos del cuerpo, cada uno de los cuales es transportado al ribosoma por un tipo particular de ARNt. El orden en el que se agregan estos aminoácidos lo especifica el ARNm, cada uno de los cuales contiene la información derivada de un solo Gen de ADN: es decir, una longitud de ADN que sirve como modelo para un único producto proteico, ya sea una enzima, una hormona o un ojo. pigmento.

La traducción se considera la tercera y última parte del llamado dogma central de la biología a pequeña escala: el ADN produce ARNm y el ARNm produce, o al menos lleva instrucciones para proteínas. En el gran esquema, el ribosoma es la única parte de la célula que se basa simultáneamente en los tres tipos estándar de ARN (ARNm, ARNr y ARNt) para funcionar.

La mayoría de los orgánulos restantes son vesículas o "sacos" biológicos de algún tipo. Los cuerpos de Golgi, que tienen una disposición característica de "pila de panqueques" en el examen microscópico, contienen proteínas recién sintetizadas; los cuerpos de Golgi los liberan en pequeñas vesículas pellizcándolos, momento en el que estos pequeños cuerpos tienen su propia membrana cerrada. La mayoría de estas pequeñas vesículas terminan en el retículo endoplásmico, que es como un sistema de carreteras o ferrocarriles para toda la célula. Algunos tipos de endoplásmicos tienen muchos ribosomas adheridos a ellos, lo que les da una apariencia "rugosa" bajo un microscopio; en consecuencia, estos orgánulos se conocen con el nombre de retículo endoplásmico rugoso o RER. Por el contrario, el retículo endoplásmico libre de ribosomas se denomina retículo endoplásmico liso o SER.

Las células también contienen lisosomas, vesículas que contienen poderosas enzimas que descomponen los desechos o los visitantes no deseados. Son como la respuesta celular a un equipo de limpieza.