Relación entre la estructura y función de la célula

"La forma se adapta a la función" es un estribillo común en el mundo de las formas naturales y humanas de la ingeniería. Cuando se trata de la construcción intencionada de una herramienta cotidiana, esto suele ser obvio: un niño pequeño al que se le da una pala, un vaso, un par de calcetines o un martillo probablemente podría Determinar con relativa facilidad para qué sirven estos implementos, mientras que en el caso de, digamos, una cadena de bicicleta o un collar de perro en forma aislada, el rompecabezas es considerablemente más difícil de resolver. resolver.

Las estructuras naturales, formadas a lo largo de millones de años de evolución, permanecen en su lugar. porque han sido seleccionados debido a las ventajas de supervivencia que brindan a los organismos que poseerlos. Este es el caso de las células, que son las estructuras naturales más simples que tienen todas las propiedades de la entidad dinámica conocida como la vida: reproducción, metabolismo, mantenimiento del equilibrio químico y solidez física.

Al igual que en el mundo "macro", la forma en que las partes de una célula hablan de sus funciones, tanto las que son independientes y aquellos que están integrados con el resto de la célula - es un tema fascinante de la biología en su propio derecho.

La composición y función de las células varían considerablemente entre organismos y, en el caso de organismos multicelulares complejos, entre diferentes tejidos y órganos dentro del mismo organismo. Pero todas las células tienen varios elementos en común. Éstas incluyen:

• Membrana celular: Esta estructura forma el revestimiento exterior de la célula y es responsable tanto de la integridad física de la célula como de permitir que ciertas sustancias entren y salgan mientras se niega el paso de otras. En realidad, consiste en un doble membrana plasmática.
• Citoplasma: Esto forma la sustancia interior de las células y consiste en una matriz acuosa que soporta otros contenidos celulares interiores, como un andamio. La porción líquida, sin orgánulos, se llama citosol, y la mayoría de las reacciones químicas en la célula ocurren aquí con la ayuda de proteínas llamadas enzimas.
• Material genético: El material genético, del que casi todas las células del organismo contienen una copia completa, contiene la información necesaria para la síntesis de proteínas en forma de ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN es lo que se transmite a las generaciones posteriores durante el proceso reproductivo.
• Ribosomas: Estas proteínas son responsables de la fabricación de todas las proteínas que necesita el organismo. Toman la dirección del ácido ribonucleico mensajero (ARNm). En los ribosomas, los aminoácidos individuales se unen para crear cadenas y formar proteínas. El ARNm es elaborado por ADN en un proceso llamado transcripción; la conversión de instrucciones de ARNm en proteínas en los ribosomas, que constan de dos subunidades, se conoce como traducción.

Los seres vivos se pueden dividir en dos tipos: Procariotas, que incluyen los dominios Bacteria y Archaea, y eucariotas, que consisten en el dominio Eukaryota. La mayoría de los procariotas son organismos unicelulares, mientras que casi todos los eucariotas (plantas, animales y hongos) son multicelulares.

Las células procariotas incluyen las cuatro estructuras ya descritas, pero no mucho más, aunque las bacterias tienen paredes celulares. Muchos de ellos también tienen celular cápsula; la función principal de estos es la protección. Algunos procariotas también tienen estructuras en forma de látigo en su superficie llamadas flagelos. Como se puede adivinar por su apariencia, estos se utilizan principalmente para la locomoción.

Las células eucariotas, por el contrario, son ricas en orgánulos, que son entidades unidas a la membrana que sirven a la célula de formas particulares. Es importante destacar que los eucariotas albergan su ADN dentro de un núcleo, mientras que en los procariotas, que carecen de estructuras internas unidas a la membrana de ningún tipo, el ADN flota en un grupo suelto en el citoplasma llamado región nucleoide.

La relación entre las partes de una célula y sus funciones se ejemplifica con elegancia y claridad en los orgánulos de los eucariotas. A su vez, todos los orgánulos presentan una membrana plasmática. Cada membrana plasmática en las células, incluida la membrana celular externa denominada así como las membranas que encierran los orgánulos, consta de un fosfolípidobicapa.

Esta bicapa consta de dos "láminas" individuales enfrentadas entre sí en forma de imagen especular. El interior presenta el hidrofóbico, o repelentes al agua, porciones de cada capa, que consisten en lípidos en forma de ácidos grasos. Las porciones exteriores, por el contrario, son hidrofílico, o búsqueda de agua, y consisten en las porciones de fosfato de las moléculas de fosfolípidos.

Así, una "pared" de cabezas de fosfato hidrófilo se enfrenta al interior del orgánulo (o en el caso de la membrana celular per se, el citoplasma) mientras que el otro mira hacia el exterior, o citoplasma, lado (o en el caso de la membrana celular, el exterior ambiente).

La estructura de la membrana es tal que pequeñas moléculas como la glucosa y el agua pueden desplazarse libremente entre los moléculas de fosfolípidos, mientras que las más grandes no pueden y deben bombearse activamente hacia adentro o hacia afuera (o se les niega el paso, período). Una vez más, la estructura se ajusta a la función.

Si bien no se suele denominar orgánulo debido a su importancia suprema, el núcleo es en realidad la encarnación de uno. Su membrana plasmática se llama membrana nuclear. El núcleo contiene ADN empaquetado en cromatina, que es materia rica en proteínas dividida en cromosomas.

Cuando los cromosomas se dividen y el núcleo con ellos, el proceso se llama mitosis. Para que esto suceda, el huso mitótico debe crearse dentro del núcleo, que es esencialmente el cerebro de la célula y consume una fracción significativa del volumen total de la mayoría de las células.

Estos orgánulos de forma aproximadamente ovalada son las plantas de energía de los eucariotas, porque son el sitio de la respiración aeróbica ("con oxígeno"), la fuente de La mayor parte de la energía que los eucariotas obtienen del combustible que comen (en el caso de los animales) o sintetizan con la ayuda de la luz solar (en el caso de plantas).

Se cree que las mitocondrias se originaron hace más de 2 mil millones de años cuando las bacterias aeróbicas terminaron dentro de las células no aeróbicas existentes y comenzaron a cooperar metabólicamente con ellas. Los numerosos pliegues de su membrana, donde realmente ocurre la respiración aeróbica, son otro ejemplo de la confluencia de estructura y función en las células.

Esta estructura membranosa es más bien como una "autopista" en el sentido de que va desde el núcleo (y de hecho está unida a su membrana), a través de la célula, hasta los confines del citoplasma. Transporta y modifica los productos proteicos elaborados por los ribosomas.

Algún retículo endoplásmico se llama retículo endoplasmático rugoso porque está tachonado de ribosomas, como puede verse al microscopio; las formas que carecen de ribosomas se denominan correspondientemente retículo endoplasmático liso.

La Aparato de Golgi es similar al retículo endoplásmico en que empaqueta y procesa proteínas y otras células generadas sustancias, pero está dispuesta en discos redondos apilados, como un rollo de monedas o una pila de pequeños panqueques.

Lisosomas son los centros de eliminación de desechos de las células y, en consecuencia, estos pequeños cuerpos globulares tienen enzimas que disuelven y dispensan los productos de degradación celular que resultan del metabolismo diario. Los lisosomas son en realidad un tipo de vacuola, un nombre para una unidad hueca, unida a una membrana en las celdas cuyo propósito es servir como contenedor para productos químicos de algún tipo.

La citoesqueleto esta hecho de microtúbulos, proteínas dispuestas como pequeños brotes de bambú y que sirven como vigas y vigas de soporte estructural. Estos se extienden por todo el citoplasma desde el núcleo hasta la membrana celular.