Anatomía de una célula: El complejo mundo celular

 

- Anatomía de una célula: El complejo mundo celular

¿Por qué todos estamos hechos de células? Puede parecer un despilfarro repetir billones de veces en cada organismo las mismas estructuras y no delegar algunas de sus funciones en complejos de orden superior.

Necesitamos estar vivos a un nivel muy íntimo, para reparar lesiones y ser flexibles en nuestras respuestas.

Además, nadie nos ensambló, sino que fueron las propias células las que construyeron un organismo complejo desde abajo.

La respuesta desde la óptica evolutiva es que descendemos de remotos antepasados unicelulares.

Sin considerar las múltiples especializaciones de los tipos celulares de nuestros cuerpos, cada célula debe realizar cada segundo millares de tareas.

Las células respiran, se mueven, filtran, engullen, trituran, se defienden, excretan, segregan, se copian a sí mismas, reparan sus partes dañadas, se comunican entre sí, transportan miles de sustancias distintas a lugares específicos de su interior, sintetizan compuestos, cambian su forma, mutan a otros tipos celulares… Para hacer todo esto, deben empaquetar un alto grado de complejidad en su pequeño volumen.

La membrana celular es la que define el ámbito de la célula como un ente separado del mundo exterior.

Pero dista mucho de ser una simple envoltura inerte.

Está compuesta de sustancias grasas, que forman una fina película, en la cual están inmersas millares de moléculas: algunas actúan como poros específicos para determinadas sustancias, haciendo que la membrana sea un filtro muy selectivo; otras sirven para activar los sistemas de defensa del organismo cuando detectan amenazas; otras actúan en la comunicación con las células vecinas.

Determinados tipos celulares, como los de las bacterias o las plantas, han desarrollado además una pared celular rígida y resistente, aunque permeable a las sustancias que requiere la célula.

Para moverse, las células han desarrollado una variedad de mecanismos.

El más singular puede que sea el flagelo giratorio de las bacterias, único caso de uso de un rotor en la biología terrestre.

Las células no bacterianas (o eucariotas) se mueven por medio de cilios o flagelos formados por microtúbulos contráctiles, o de una forma más asombrosa: disolviendo y reconstruyendo en décimas de segundo su esqueleto de microfilamentos para cambiar de forma y reptar al estilo de las amebas.

El complejo metabolismo celular se lleva a cabo en una variedad de orgánulos en las células eucariotas.

La respiración celular (y consecuentemente la generación de la mayor parte de la energía) se realiza en las mitocondrias, pequeñas “habichuelas” de las que puede haber varios miles en una célula.

Presentan un sistema de membranas en las que se aloja una cadena de transporte de electrones, que es la que consigue extraer la energía de la reacción del oxígeno con los nutrientes.

En las células vegetales, los cloroplastos realizan la captación de energía solar para sintetizar compuestos orgánicos complejos.

Están constituidos por pilas de membranas en las que se alojan los fotosistemas, auténticas antenas captadoras de luz, donde es excitada la clorofila y donde se consiguen romper las moléculas de agua para obtener el potencial químico necesario para la síntesis de azúcares.

La síntesis de proteínas ocurre en unos gránulos diminutos que están dispersos por el citoplasma (que es todo el interior celular que no es núcleo), los ribosomas.

Son auténticas factorías químicas tremendamente empaquetadas, ya que están constituidas por sólo unas cuantas moléculas.

Los ribosomas pueden aparecer aislados en el citoplasma o adheridos a un complejo sistema de membranas intracelular, el retículo endoplasmático, que juega un papel en el adecuado direccionamiento de las proteínas a las partes de la célula en las que se requieren, y también en la síntesis de grasas.

Un orgánulo parecido al retículo endoplasmático, aunque sin ribosomas, es el aparato de Golgi, un sistema de membranas y vesículas, que juega un papel en el empaquetamiento de sustancias y en su secreción al exterior.

Otros compartimentos diferenciados del citoplasma son por ejemplo los lisosomas, vesículas digestivas donde se destruyen las sustancias de desecho.

La rotura de los lisosomas por algún trastorno libera sustancias cáusticas y produce la autodigestión de las células.

Los peroxisomas son bolsas aisladas donde las células tratan con los peligrosos residuos del metabolismo del oxígeno, como el agua oxigenada.

Los proteosomas son complejos moleculares donde las proteínas defectuosas o dañadas son trituradas por unas diminutas cuchillas químicas.

La dirección de todas las funciones celulares se efectúa en las células eucariotas desde el núcleo celular, un compartimento separado del citoplasma por dos membranas.

En él se alojan los cromosomas, paquetes de ADN y proteínas, que son muy visibles cuando las células entran en división.

En el periodo no reproductivo, están parcialmente desenrollados.

El desempaquetamiento selectivo de determinadas regiones de los cromosomas es el que permite la activación en cada momento de los genes que necesitan expresarse (es decir, promover la síntesis de una proteína determinada).

Esto lo consiguen copiando su información en una molécula de ARN mensajero, que tiene una cadena con una secuencia de bases complementaria a la hebra del ADN que constituye el gen.

Las moléculas de ARN mensajero traspasan las membranas nucleares y se dirigen a los ribosomas, donde se sintetiza la proteína que cada uno de ellos codifica.

Además, en el núcleo celular operan una gran cantidad de sustancias reguladoras de la expresión génica, como proteínas enzimáticas y diversas variedades de ARN regulador (el descubrimiento de estas últimas ha constituido una de las mayores sorpresas de los últimos años).

Cada segundo, miles de genes se activan o silencian en función de los flujos de información molecular que llegan al núcleo, y que se han generado en cascadas desde los diferentes sistemas de la célula, empezando por la membrana que recoge las señales del entorno.

La célula es capaz así de responder coordinadamente y de manera óptima a las cambiantes amenazas y las oportunidades del exterior.

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