Célula

Las células son la unidad básica de la vida. En el mundo moderno, son el mundo más pequeño conocido que realiza todas las funciones de la vida. Todos los organismos vivos son células individuales o son organismos multicelulares compuestos por muchas células que trabajan juntas.

Las celulas son la unidad más pequeña conocida que puede realizar todas estas funciones. Las características definitorias que permiten que una célula realice estas funciones incluyen:

  • Una membrana celular que mantiene unidas las reacciones químicas de la vida.
  • Al menos un cromosoma, compuesto de material genético que contiene los “planos” y el “software” de la célula.
  • Citoplasma : el líquido dentro de la célula, en el que ocurren los procesos químicos de la vida.

A continuación discutiremos las funciones que deben cumplir las células para facilitar la vida, y cómo cumplen estas funciones.

Función de las células

Los científicos definen siete funciones que debe cumplir un organismo vivo. Estos son:

  1. Un ser vivo debe responder a los cambios de su entorno.
  2. El ser vivo debe crecer y desarrollarse a lo largo de su vida.
  3. Un ser vivo debe poder reproducirse o hacer copias de sí mismo.
  4. Un ser vivo debe tener metabolismo.
  5. El ser vivo debe mantener la homeostasis o mantener el mismo entorno interno independientemente de los cambios externos.
  6. Un ser vivo debe estar hecho de células.
  7. Un ser vivo debe transmitir rasgos a su descendencia.

Es la biología de las células la que permite a los seres vivos realizar todas estas funciones. A continuación, discutimos cómo hacen posibles las funciones de la vida.

¿Cómo funcionan las células?

Para lograrlos, deben tener:

  • Membrana celular que separa el interior de la célula del exterior. Al concentrar las reacciones químicas de la vida dentro de un área pequeña dentro de una membrana, las células permiten que las reacciones de la vida se desarrollen mucho más rápido de lo que lo harían de otra manera.
  • Material genético capaz de transmitir rasgos a la descendencia de la célula. Para poder reproducirse, los organismos deben asegurarse de que su descendencia tenga toda la información que necesitan para poder llevar a cabo todas las funciones de la vida; todas las células modernas lo logran utilizando ADN, cuyas propiedades de emparejamiento de bases permiten a las células hacer copias precisas de los “planos” y el “sistema operativo” de una célula. Algunos científicos piensan que las primeras células podrían haber utilizado ARN en su lugar.
  • Proteínas que realizan una amplia variedad de funciones estructurales, metabólicas y reproductivas.
    Existen innumerables funciones diferentes que las células deben realizar para obtener energía y reproducirse.
    Dependiendo de la célula, algunos ejemplos de estas funciones pueden incluir la fotosíntesis, la descomposición del azúcar, la locomoción, la copia de su propio ADN, permitir que ciertas sustancias pasen a través de la membrana celular mientras mantienen fuera a otras, etc.
    Las proteínas están hechas de aminoácidos, que son como los “Legos” de la bioquímica. Los aminoácidos vienen en diferentes tamaños, diferentes formas y con diferentes propiedades como polaridad, carga iónica e hidrofobicidad.
    Al juntar los aminoácidos según las instrucciones de su material genético, las células pueden crear maquinaria bioquímica para realizar casi cualquier función.
    Algunos científicos piensan que las primeras células podrían haber usado ARN para realizar algunas funciones vitales y luego pasar a aminoácidos mucho más versátiles para hacer el trabajo como resultado de una mutación.

Los diferentes tipos de células que discutiremos a continuación tienen diferentes formas de realizar estas funciones.

Tipos de células

Debido a los millones de especies diversas de vida en la Tierra, que crecen y cambian gradualmente con el tiempo, existen innumerables diferencias entre los innumerables tipos de células existentes.

Sin embargo, aquí veremos los dos tipos principales de células y dos subcategorías importantes de cada uno.

Procariotas

Los procariotas son los más simples y antiguos de los dos tipos principales de células. Los procariotas son organismos unicelulares. Las bacterias y arqueobacterias son ejemplos de células procariotas.

Las células procariotas tienen una membrana celular y una o más capas de protección adicional del ambiente exterior. Muchos procariotas tienen una membrana celular hecha de fosfolípidos, encerrada por una pared celular hecha de un azúcar rígido. La pared celular puede estar rodeada por otra “cápsula” gruesa hecha de azúcares.

Muchas células procariotas también tienen cilios, colas u otras formas en las que la célula puede controlar su movimiento.

Célula procariota
Célula procariota

Estas características, así como la pared celular y la cápsula, reflejan el hecho de que las células procarióticas actúan solas en el medio ambiente. No forman parte de un organismo multicelular, que puede tener capas completas de células dedicadas a proteger a otras células del medio ambiente oa crear movimiento.

Las células procariotas tienen un solo cromosoma que contiene todo el material hereditario esencial y las instrucciones de funcionamiento de la célula. Este único cromosoma suele ser redondo. No hay núcleo, ni otras membranas internas u orgánulos. El cromosoma simplemente flota en el citoplasma de la célula.

Otros rasgos genéticos e información pueden estar contenidos en otras unidades genéticas dentro del citoplasma, llamadas “plásmidos”, pero estos generalmente son genes que los procariotas transmiten de un lado a otro a través del proceso de “transferencia horizontal de genes”, que es cuando una célula da material genético a otro. Los plásmidos contienen ADN no esencial sin el que la célula puede vivir y que no necesariamente se transmite a la descendencia.

Cuando una célula procariota está lista para reproducirse, hace una copia de su único cromosoma. Luego, la célula se divide por la mitad, distribuyendo una copia de su cromosoma y una variedad aleatoria de plásmidos a cada célula hija.

Hay dos tipos principales de procariotas conocidos por los científicos hasta la fecha: las arqueobacterias, que son un linaje de vida muy antiguo con algunas diferencias bioquímicas de las bacterias y eucariotas, y las bacterias, a veces llamadas  eubacterias” o “bacterias verdaderas” para diferenciarlas de arqueobacterias.

Se cree que las bacterias son descendientes más “modernos” de las arqueobacterias.

Ambas familias tienen “bacterias” en el nombre porque las diferencias entre ellas no se entendían antes de la invención de las técnicas modernas de análisis bioquímico y genético.

Cuando los científicos comenzaron a examinar la bioquímica y la genética de los procariotas en detalle, descubrieron estos dos grupos muy diferentes, ¡que probablemente tienen diferentes relaciones con los eucariotas y diferentes historias evolutivas!

Algunos científicos piensan que los eucariotas, como los humanos, están más estrechamente relacionados con las bacterias, ya que los eucariotas tienen una química de membrana celular similar a la de las bacterias. Otros piensan que las arqueobacterias están más relacionadas con nosotros, los eucariotas, ya que usan proteínas similares para reproducir sus cromosomas.

Otros piensan que podríamos descender de ambos, que las células eucariotas podrían haber surgido cuando las arqueobacterias comenzaron a vivir dentro de una célula bacteriana, ¡o viceversa! ¡Esto explicaría cómo tenemos importantes atributos genéticos y químicos de ambos, y por qué tenemos múltiples compartimentos internos como el núcleo, los cloroplastos y las mitocondrias!

Eucariotas

Se cree que las células eucariotas son el tipo de célula principal más moderno. Todos los organismos multicelulares, incluidos usted, su gato y sus plantas de interior, son eucariotas. Las células eucariotas parecen haber “aprendido” a trabajar juntas para crear organismos multicelulares, mientras que las procariotas parecen incapaces de hacer esto.

Las células eucariotas suelen tener más de un cromosoma, que contiene grandes cantidades de información genética. Dentro del cuerpo de un organismo multicelular, diferentes genes dentro de estos cromosomas pueden activarse y desactivarse, lo que permite que las células tengan diferentes rasgos y realicen diferentes funciones dentro del mismo organismo.

Las células eucariotas también tienen una o más membranas internas, lo que ha llevado a los científicos a la conclusión de que las células eucariotas probablemente evolucionaron cuando uno o más tipos de procariotas comenzaron a vivir en relaciones simbióticas dentro de otras células.

Los orgánulos con membranas interiores que se encuentran en las células eucariotas generalmente incluyen:

  • Para las células animales: las mitocondrias, que liberan la energía del azúcar y la convierten en ATP de una manera extremadamente eficiente.
    Las mitocondrias incluso tienen su propio ADN, separado del ADN nuclear de las células, lo que respalda aún más la teoría de que solían ser bacterias independientes.
  • Para las células vegetales : cloroplastos, que realizan la fotosíntesis y producen ATP y azúcar a partir de la luz solar y el aire.
    Los cloroplastos también tienen su propio ADN, lo que sugiere que pueden haberse originado como bacterias fotosintéticas.
  • Núcleo: en las células eucariotas, el núcleo contiene los planos esenciales del ADN y las instrucciones de funcionamiento de la célula.
    Se cree que la envoltura nuclear proporciona una capa adicional de protección al ADN contra toxinas o invasores que podrían dañarlo.
    Se desconoce si el núcleo también pudo haber sido un procariota endosimbiótico en algún momento, o si su membrana simplemente evolucionó como una capa adicional de protección para el ADN de la célula.
  • Retículo endoplásmico : esta compleja membrana interna es un sitio importante de creación de proteínas para las células. Se desconoce el origen evolutivo del retículo endoplásmico.
  • Aparato de Golgi : este complejo de membrana interna puede considerarse como la “oficina de correos” del retículo endoplásmico. Recibe proteínas de la sala de emergencias, las empaqueta y las “etiqueta” adjuntando azúcares según sea necesario, ¡y luego las envía a sus destinos finales!
  • Otros: muchas células eucariotas pueden crear “sacos” de membrana interna temporales, llamados “vacuolas”, para almacenar desechos o empaquetar materiales importantes.
    Algunas células, por ejemplo, tienen vacuolas especiales llamadas “lisosomas” que están llenas de sustancias corrosivas y enzimas digestivas. Las células simplemente arrojan su “basura” en los lisosomas, donde el entorno hostil las descompone en componentes más simples que pueden reutilizarse.

Ejemplos de células

Arqueobacterias

Como se mencionó anteriormente, las arqueobacterias son una forma muy antigua de células procariotas. Los biólogos los colocan en su propio “dominio” de la vida, separados de otras bacterias.

Las formas clave en las que las arqueobacterias se diferencian de otras bacterias incluyen:

  • Sus membranas celulares, que están formadas por un tipo de lípido que no se encuentra ni en las bacterias ni en las membranas de las células eucariotas.
  • Sus enzimas de replicación de ADN, que son más similares a las de los eucariotas que a las de las bacterias, lo que sugiere que las bacterias y las arqueas están relacionadas sólo de forma lejana, y las arquebacterias pueden estar más estrechamente relacionadas con nosotros que con las bacterias modernas.
  • Algunas arqueobacterias tienen la capacidad de producir metano, que es un proceso metabólico que no se encuentra en ninguna bacteria o eucariota.

Los atributos químicos únicos de las arqueobacterias les permiten vivir en ambientes extremos, como agua sobrecalentada, agua extremadamente salada y algunos ambientes que son tóxicos para todas las demás formas de vida.

Los científicos se emocionaron mucho en los últimos años con el descubrimiento de Lokiarchaeota , un tipo de arquebacteria que comparte muchos genes con eucariotas que nunca antes se habían encontrado en células procariotas.

Ahora se piensa que Lokiarchaeota puede ser nuestro pariente vivo más cercano en el mundo procariota.

Bacterias

Lo más probable es que esté familiarizado con el tipo de bacteria que puede enfermarlo. De hecho, los patógenos comunes como Streptococcus y Staphylococcus son células bacterianas procariotas.

Pero también hay muchos tipos de bacterias útiles, incluidas las que descomponen los desechos muertos para convertir materiales inútiles en suelo fértil, y las bacterias que viven en nuestro propio tracto digestivo y nos ayudan a digerir los alimentos.

Las células bacterianas comúnmente se pueden encontrar viviendo en relaciones simbióticas con organismos multicelulares como nosotros, en el suelo y en cualquier otro lugar que no sea demasiado extremo para que vivan.

Células vegetales

Las células vegetales son células eucariotas que forman parte de organismos fotosintéticos multicelulares.

Las células de las plantas tienen orgánulos de cloroplasto, que contienen pigmentos que absorben fotones de luz y recolectan la energía de esos fotones.

Los cloroplastos tienen la notable capacidad de convertir la energía de la luz en combustible celular, y usan esta energía para tomar dióxido de carbono del aire y convertirlo en azúcares que los seres vivos pueden usar como combustible o material de construcción.

Además de tener cloroplastos, las células vegetales también suelen tener una pared celular hecha de azúcares rígidos, para permitir que los tejidos vegetales mantengan sus estructuras erguidas, como hojas, tallos y troncos de árboles.

Las células vegetales también tienen los orgánulos eucariotas habituales que incluyen un núcleo, un retículo endoplásmico y un aparato de Golgi.

Células animales

Para este ejercicio, veamos un tipo de célula animal que es de gran importancia para usted: su propia célula hepática.

Como todas las células animales, tiene mitocondrias que realizan la respiración celular, convirtiendo el oxígeno y el azúcar en grandes cantidades de ATP para potenciar las funciones celulares.

También tiene los mismos orgánulos que la mayoría de las células animales: núcleo, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, etc.

Pero como parte de un organismo multicelular, su célula hepática también expresa genes únicos, que le otorgan rasgos y habilidades únicos.

Las células del hígado, en particular, contienen enzimas que descomponen muchas toxinas, que es lo que permite al hígado purificar la sangre y descomponer los desechos corporales peligrosos.

La célula del hígado es un excelente ejemplo de cómo los organismos multicelulares pueden ser más eficientes si trabajan juntos diferentes tipos de células.

Su cuerpo no podría sobrevivir sin las células del hígado para descomponer ciertas toxinas y productos de desecho, pero la propia célula del hígado no podría sobrevivir sin las células nerviosas y musculares que lo ayudan a encontrar alimentos y un tracto digestivo para descomponer esos alimentos en azúcares fácilmente digeribles.

¡Y todos estos tipos de células contienen la información para crear todos los demás tipos de células! Es simplemente una cuestión de qué genes se “encienden” o se “apagan” durante el desarrollo.

  • Epigenética : proceso mediante el cual los genes se “encienden” o “apagan” al agregar o eliminar grupos químicos de partes del cromosoma.
  • Eucariotas : células complejas con múltiples cromosomas y orgánulos internos como mitocondrias, cloroplastos y núcleos.
  • Procariota : organismos unicelulares con una estructura simple, por lo general con un cromosoma y sin orgánulos internos.

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