Relación entre estructura y función celular

La "forma se ajusta a la función" es un refrán común en el mundo de las formas naturales y humanas de la ingeniería. cuando la construcción intencional de una herramienta cotidiana está en cuestión, esto a menudo es obvio: un niño pequeño que recibe 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 En caso de, por ejemplo, una cadena de bicicleta o un collar de perro de forma aislada, el rompecabezas es considerablemente más difícil de resolver.

Las estructuras naturales, formadas en el transcurso de millones de años de evolución, permanecen en su lugar porque han sido seleccionadas debido a las ventajas de supervivencia que otorgan a los organismos que las poseen. 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 vida : reproducción, metabolismo, mantenimiento del equilibrio químico y solidez física.

Como en el mundo "macro", la forma en que las partes de una célula hablan de sus funciones, tanto las que están solas como las que están integradas con el resto de la célula, es un tema fascinante de la biología por derecho propio.

La composición y función celular varían considerablemente entre organismos y, en el caso de organismos multicelulares complejos, entre diferentes tejidos y órganos dentro del mismo organismo. pero todas las celdas tienen varios elementos en común. éstos 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 una doble membrana plasmática .
• citoplasma: forma la sustancia interior de las células y consiste en una matriz acuosa que soporta otros contenidos celulares interiores, como un andamiaje. la porción líquida no orgánula 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 cual casi todas las células del organismo contiene 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 dirección del ácido ribonucleico mensajero (ARNm). En los ribosomas, los aminoácidos individuales se unen para crear cadenas y formar proteínas. El ARN está hecho por ADN en un proceso llamado transcripción ; La conversión de las instrucciones de ARNm en proteínas en los ribosomas, que consisten en dos subunidades, se conoce como traducción.

los seres vivos se pueden dividir en dos tipos: procariotas , que incluyen los dominios bacterias y arqueas, y eucariotas , que consisten en el dominio eucariota. 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 una cápsula celular ; La función principal de estos es la protección. Algunos procariotas también tienen estructuras en forma de cruz en su superficie llamadas flagelos . Como 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 alojan su ADN dentro de un núcleo , mientras que en los procariotas, que carecen de estructuras internas unidas a la membrana de cualquier 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 tienen una membrana plasmática. Cada membrana plasmática en las células, incluida la membrana celular externa, denominada así como las membranas que encierran los orgánulos, consiste en una bicapa de fosfolípidos .

esta bicapa consta de dos "hojas" individuales enfrentadas en forma de imagen especular. el interior presenta las partes hidrofóbicas o repelentes al agua de cada capa, que consisten en lípidos en forma de ácidos grasos. las porciones externas, en contraste, son hidrofílicas o buscan agua, y consisten en las porciones de fosfato de las moléculas de fosfolípidos.

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

La estructura de la membrana es tal que las moléculas pequeñas como la glucosa y el agua pueden desplazarse libremente entre las 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, punto). de nuevo, la estructura se ajusta a la función.

Si bien no suele denominarse un orgánulo debido a su importancia suprema, el núcleo es en realidad la encarnación de uno. Su membrana plasmática se llama envoltura nuclear . el núcleo contiene adn empaquetado en cromatina , que es una 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 derivan del combustible que consumen (en el caso de los animales). o sintetizar con la ayuda de la luz solar (en el caso de las 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 existentes, no aeróbicas, y comenzaron a cooperar con ellas metabólicamente. Los muchos pliegues en su membrana, donde realmente se produce la respiración aeróbica, es otro ejemplo de la confluencia de la estructura y la función en las células.

Esta estructura membranosa es más bien como una "carretera" en el sentido de que se extiende desde el núcleo (y de hecho se une a su membrana), a través de la célula, hasta los confines del citoplasma. lleva y modifica productos proteicos hechos por los ribosomas.

algunos retículos endoplásmicos se denominan retículo endoplásmico rugoso porque están salpicados de ribosomas, como se puede ver con un microscopio; Las formas que carecen de ribosomas se denominan correspondientemente retículo endoplásmico liso .

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

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

El citoesqueleto está 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.