Una mirada a la naturaleza y composición química de la célula
La célula es la unidad estructural y funcional básica de la cual están constituidos los organismos vivos. El organismo vivo más complejo, el ser humano, puede contener un billón de ellas, mientras que muchos microorganismos sólo se componen de una sola célula. Los organismos unicelulares de muy diferentes clases y las células del tejido del cerebro o del músculo son tan diferentes en su morfología como lo son en su función. Pero a pesar de toda su variedad son células y por ello todas tienen una membrana celular, un citoplasma que contiene diversos organelos y un núcleo central. Además de tener una estructura definida, las células tienen en común un cierto número de funciones características.
En primer lugar son capaces de proporcionarse y transformar la energía. Se inicia con la ab- sorción y transformación primaria de la energía de la luz solar en energía de enlace químico realizada por las plantas verdes.
El interior de la célula se distingue del mundo exterior por la presencia de moléculas complejas; la capacidad de sintetizar grandes moléculas a partir de otras sustancias más sencillas sigue siendo una de las características que distinguen a las células. Entre estas moléculas hay proteínas que además de constituir la parte principal de la sustancia "sólida" de las células, muchas otras proteínas son enzimas pues tienen propiedades catalíticas, es decir, que son capaces de acelerar grandemente la velocidad de las reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, especial- mente aquellas implicadas en las transformaciones energéticas. La síntesis de proteínas a partir de 20 aminoácidos diferentes, tiene lugar bajo la regulación del ácido desoxirribonucleico (ADN) y del ácido ribonucleico (ARN).
De un momento a otro la célula se divide: una célula madre ha crecido y da origen a dos células hijas, proceso reconocido hace muchos años al observar que los cromosomas se distribuían en partes iguales. Se había supuesto y así se ha demostrado que los cromosomas que contienen a los genes son los agentes de la herencia.
No existe una célula típica dada la gran diversidad de formas vivientes, así tenemos células diferentes en cada uno de los reinos de la naturaleza, sin embargo, para fines prácticos se pueden mostrar tres de ellas, de las cuales se hará una breve descripción de su organización subcelular, y posteriormente sus componentes moleculares.
Un primer ejemplo sería una célula animal que representaría una célula eucariota, como la siguiente:
Un segundo ejemplo de célula seria el de una célula vegetal, que también representaría a las células eucariotas:
Un tercer ejemplo es el de la célula bacteriana representantes de las células procariotas:
Las células procariotas son las que no tienen núcleo definido, ya que no poseen membrana nuclear, es decir, tiene su ADN libre en el citoplasma. Además, estas células no presentan organelos membranosos tales como mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplásmico, lisosomas, etc. Los organelos que sí se encuentran en estas células son los ribosomas, puesto que no poseen membranas.
Aunque no es el propósito principal de nuestro trabajo estudiar la estructura y la composición de la célula, hacemos un pequeño resumen de la estructura celular eucariota, fundamentalmente con la idea de ubicar las moléculas que intervienen en la estructura y función celular. A continuación, una breve descripción sobre los principales organelos celulares.
Núcleo celular
Es el organelo subcelular más grande. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina. Es notable la presencia de una envoltura nuclear, la cual está formada por dos membranas concéntricas perforadas con poros nucleares (membrana nuclear) la que es diferenciable en virtud de aberturas que permiten transportar moléculas entre el núcleo y el citoplasma. El interior del núcleo, llamado en conjunto nucleoplasma, es el medio interno del núcleo donde se encuentra el resto de los componentes nucleares. En el núcleo se puede apreciar al nucléolo o nucléolos los cuales son masas densas y esféricas que contienen ADN, ARN y proteínas. Cercano a la membrana nuclear se observa a la cromatina, constituida por ADN Y proteínas. Esta cromatina se observa cuando la célula está en interfase. Al momento en que la célula entra en división, la cromatina se reorganiza en estructuras individuales que son los cromosomas. Se puede decir que cromatina y cromosomas es lo mismo, solamente que el cromosoma sería una porción compactada de cromatina.
Mitocondrias
Al igual que en el núcleo, la mitocondria presenta una doble membrana separada por un espacio intermembranoso, con la diferencia de que no es porosa. La membrana externa es lisa y continua, la interna es plegada formándose algunas bolsas o sacos denominadas crestas.
Actúan como centrales eléctricas, pues las mitocondrias son responsables de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular y sintetizan ATP a costa de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos que consumimos en la alimentación.
La matriz mitocondrial que es el líquido que llena el interior de la mitocondria también con- tiene unas moléculas de ADN circular y unos pequeños ribosomas que sintetizan algunas proteínas mitocondriales.
Retículo endoplasmico
Dos tipos son conocidos, el llamado rugoso, debido a la presencia de ribosomas unidos a la superficie de la vesícula membranosa. El segundo tipo es el liso donde están ausentes los ribosomas. Sus funciones están relacionadas con la biosíntesis de proteínas (donde hay ribosomas) y con el almacenamiento y transporte de proteínas destinadas a ser secretadas. Después de su síntesis entran en la cavidad interior del retículo, llamado espacio cisternal. Por la acción de las enzimas localizadas en compartimiento espacial algunas de las proteínas internas son convertidas en glicoproteínas.
Aparato de Golgi
Forma parte del sistema de membranas intracelulares. La unidad básica del organelo es el sáculo, que consiste en una vesícula individual aplanada o, cisterna. Cuando se apila una serie de sáculos se forma un dictiosoma. El dictiosoma se encuentra estrechamente relacionado con el retículo endoplásmico. El sistema de membranas participa en la regulación del desplazamiento de macromoléculas.
Una de sus funciones es la de aceptar proteínas procedentes del retículo endoplásmico rugoso (RER) y del retículo endoplásmico liso (REL) para ser concentrado y empacado en gránulos densos, siendo entonces secretados de la célula. También participa en la incorporación de sustancias por endocitosis con ayuda de la membrana plasmática para después ser asimiladas. El aparato de Golgi participa en los procesos de secreción, almacenamiento, transporte y transferencia de glucoproteínas, participan, además, en la formación de membranas y la pared celular vegetal.
Lisosomas
Se forman a partir del retículo endoplásmico rugoso y después de que los cuerpos Golgi empaquetan tales enzimas. Cubiertos por sólo una membrana, contienen enzimas digestivas que desdoblan todas las moléculas inservibles para la célula. Consumen restos celulares viejos digiriéndolos.
Citosol y citoesqueleto
El citosol es la parte líquida del citoplasma, en el que se encuentran disueltos iones inorgánicos, aminoácidos, glucosa, enzimas, ARN, etc. El citoesqueleto es un sistema de fibras al interior de la célula que le dan la forma característica y conecta unas con otras a las distintas partes de la célula. Sin este sistema fibrilar, la célula fuera como una bolsa de plástico llena de algún líquido y donde estuvieran asentados todos sus componentes. Son tres los componentes que participan en este sistema: los microtúbulos que forman a los centriolos, los cilios y flagelos; los microfilamentos que participan en la contracción y los filamentos intermedios que le dan resistencia a la célula.
Membrana celular
Cada célula está rodeada por una delgada capa compuesta por lípidos y proteínas, también llamada membrana plasmática, que actúa como una barrera que separa dos medios, el interno del externo, donde vive la célula.
La membrana celular establece la individualidad de la célula al separarlas una de otra, proporciona protección y además, juega un papel importante en el transporte de materiales hacia adentro o hacia fuera de la célula. Se han encontrado funciones muy particulares que varían de una célula a otra.
Pared celular
Además de la protección que da la membrana, muchas células vegetales y bacterias son protegidas por una pared celular externa a la membrana. Esta pared es rígida, forma una malla covalente compuesta por material polisacárido. En plantas, el principal componente son las fibras de celulosa unidas por adhesivos o cementos. Las células animales generalmente no tienen pared celular.
Cloroplastos
Aunque los diferentes tipos de células animales y vegetales comparten la mayoría de la organización estructural, las células de plantas verdes, en su gran mayoría, contienen un organelo único, el cloroplasto, que contiene las moléculas de clorofila y son los cuerpos membranosos especializados que capturan la energía solar y la convierten en energía metabólica.
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