La célula por dentro

Seguro que muchos lectores han oído alguna vez la palabra célula. Pero, ¿qué es una célula exactamente? Podríamos definirla como la unidad funcional más básica de un ser vivo, aunque existen excepciones. Por lo tanto, las células serían los ladrillos que forman nuestro cuerpo, y también el cuerpo de un pez, de un gusano o de una planta. Todos los seres pluricelulares contienen miles o millones de células. Existen incluso seres que están formados por una sola célula (unicelulares), como las levaduras o las bacterias.

De todo esto podemos deducir que la morfología de las células es muy diversa. En primer lugar, podemos distinguir dos grandes tipos de células: las células procariotas y las células eucariotas.

Las células procariotas son las menos complejas y las más pequeñas. No tienen núcleo, y todos sus componentes internos se hallan en un único compartimento: el citosol. Éste se encuentra envuelto en una membrana citoplasmática, que lo separa del medio externo.

Una descarada célula procariota intenta intimidar a los lectores.

Una descarada célula procariota intenta intimidar a los lectores.

Están formadas por células procariotas las bacterias y las arqueas, y ambos grupos son unicelulares. Además, son los seres que aparecieron más temprano en la historia de la vida.

Sin embargo, el objetivo de este post es centrarnos en las células eucariotas, que son las que nos forman a nosotros y a todos los seres pluricelulares. Las células eucariotas se definen por su organización altamente compleja. Iremos viendo sus componentes progresivamente, desde sus rasgos más simples hasta los más complejos.

A grandes rasgos, una célula eucariota tendría este aspecto:

Ojo, esto no es un huevo frito. Pero, de hecho, la yema de los huevos sí es una célula (tal como suena: una sola célula enorme).

Ojo, esto no es un huevo frito. Pero, de hecho, la yema de los huevos sí es una célula (tal como suena: una sola célula enorme).

Vemos que tiene un núcleo, una membrana citoplasmática y el citosol. El núcleo contiene el ADN de la célula, es decir, su información genética, y actúa como centro regulador de su actividad. La membrana citoplasmática separa a la célula de su entorno y ejerce numerosas funciones. Por último, de forma burda, podríamos decir que el citosol contiene todo lo que hay en el interior de la célula, incluida el agua (un 70% aproximadamente). Ah, pero… ¿qué hay en el interior de la célula? Buena pregunta. Miremos más de cerca:

Menudo lío, ¿eh?

Menudo lío, ¿eh?

Todos los componentes señalados son orgánulos; vendrían a ser como nuestros órganos, pero en miniatura. La mayoría se encuentran compartimentados dentro de membranas plasmáticas, similares a la membrana citoplasmática. De esta forma, la célula controla mejor los procesos que se desarrollan dentro de cada uno y evita que se mezclen. Es una forma de ordenarlos, como las habitaciones de una casa. Una vivienda sin paredes sería muy caótica, por eso la dividimos en compartimentos destinados a funciones distintas. Lo mismo hace la célula eucariota (aunque hay que reconocer que de una forma más intrincada). A continuación veremos las funciones de los orgánulos mostrados en el dibujo:

1. Núcleo: Como ya hemos dicho, contiene el material genético.

2. Ribosomas: Son diminutos orgánulos especializados en la síntesis de proteínas o traducción. Se encuentran enganchados al retículo endoplasmático o dispersos por el citosol.

3. Retículo endoplasmático: Toda una palabreja. Es un conjunto de sáculos (el nombre técnico es cisternas) apilados e intercomunicados. Está dividido en dos estructuras distintas:

3A. Retículo endoplasmático rugoso (RER): En su interior se lleva a cabo el procesamiento de proteínas. Todos los granitos que recubren sus paredes son ribosomas que están sintetizando proteínas, a la vez que las van introduciendo en el interior o lumen del RER. Allí dentro distintas enzimas efectuarán cambios en su estructura para permitir su función.

3B. Retículo endoplasmático liso (REL): Sus funciones son diversas, desde la biosíntesis de lípidos hasta la detoxificación de sustancias tóxicas. Además, almacena calcio (Ca2+), un ion implicado en numerosos procesos celulares.

4. Aparato de Golgi: Consiste también en un apilamiento de cisternas en el que se continúa el procesamiento de las proteínas, y se sintetizan algunos lípidos y glúcidos complejos.

5. Mitocondrias: Son las centrales energéticas de la célula. Mediante la respiración mitocondrial, consumen oxígeno y sintetizan ATP (adenosín trifosfato), la “moneda energética” de las células. Además, tienen otras funciones fundamentales: almacenan calcio y regulan la apoptosis (suicidio celular), entre otras. Curiosamente, son como células procariotas en miniatura; incluso tienen su propia información genética. Según la teoría endosimbionte, ampliamente aceptada en la actualidad, las mitocondrias son vestigios de lo que antiguamente fueron bacterias independientes, que fueron fagocitadas (es decir, devoradas) por una célula más grande. Esta célula les permitió vivir en su interior a cambio de que le suministraran energía en forma de ATP.

Reconstrucción de lo que pudo haber sido el momento clave en el proceso de endosimbiosis

Reconstrucción de lo que pudo haber sido el momento clave en el proceso de endosimbiosis

6. Lisosomas: Estos orgánulos son como trituradoras en miniatura. Contienen enzimas hidrolíticas que destruyen grandes biomoléculas hasta reducirlas a sus componentes básicos. La degradación de biomoléculas es útil para la renovación de estructuras celulares y también para la digestión de los elementos que han sido fagocitados por la célula.

7. Peroxisomas: Son orgánulos especializados en el metabolismo de ciertas biomoléculas por peroxidación. No entraremos en más detalles porque es un tema bastante complejo.

8. Vesículas: De contenidos diversos, sirven para transportar moléculas entre compartimentos. Reciben distintos nombres según su función y contenido. Por ejemplo, un tipo de células del páncreas acumula insulina en gránulos de secreción para secretarla (expulsarla al exterior) en respuesta a la ingesta.

Finalmente, un elemento que no aparecía en la imagen (por razones de espacio) pero que tiene suma importancia en la fisiología de la célula es el citoesqueleto. Se trata de una red de filamentos que sostienen la estructura celular, permiten su movimiento, y participan en el transporte de vesículas y orgánulos dentro del citosol.

En esta imagen podemos ver dos tipos de filamentos del citoesqueleto: los microfilamentos de actina y los microtúbulos. Es una microfotografía obtenida gracias a una técnica llamda inmunofluorescencia. Fuente de la imagen:

En esta imagen podemos ver dos tipos de filamentos del citoesqueleto: los microfilamentos de actina y los microtúbulos. Es una microfotografía obtenida gracias a una técnica llamda inmunofluorescencia.
Fuente de la imagen: Wikimedia Commons

Para saber más: A parte de todos los orgánulos mencionados, en las células eucariotas que realizan la fotosíntesis, como las de las plantas o las algas, existe aún otra clase de orgánulo especializado en dicha función: los cloroplastos. Al igual que las mitocondrias, se cree que en la antigüedad también fueron bacterias libres. Por otro lado, algunos tipos de células, como las de las plantas y las de los hongos, están recubiertas por una pared celular rígida que les sirve de protección.

Hemos visto que la célula eucariota no es, por tanto, una especie de globo de agua con cosillas flotando en su interior, sino una estructura altamente compleja y ordenada, en la que cada proceso tiene su espacio. Pero, como ya se ha mencionado al principio, existe una gran variedad de células; no sólo nuestras células son distintas de las de un champiñón, sino que en nuestro cuerpo hay decenas de tipos celulares distintos, especializados en acciones distintas. Veamos unos cuantos:

Como se puede apreciar, hay tipos celulares para todos los gustos. Las fibras musculares forman nuestra musculatura esquelética; los eritrocitos o glóbulos rojos transportan el oxígeno en nuestra sangre; los macrófagos fagocitan invasores y desechos; y, finalmente, las neuronas integran y transmiten la información nerviosa.

Como se puede apreciar, hay tipos celulares para todos los gustos. Las fibras musculares forman nuestra musculatura esquelética; los eritrocitos o glóbulos rojos transportan el oxígeno en nuestra sangre; los macrófagos fagocitan invasores y desechos; y, finalmente, las neuronas integran y transmiten la información nerviosa.

Y si sabéis inglés y os habéis quedado con ganas de aprender más cosas, podéis probar este juego: CellCraft. Es muy realista en lo que se refiere a la biología de la célula y, personalmente, me pareció bastante entretenido.

8 pensamientos en “La célula por dentro

  1. Sé que has dejado claro que no entrarías en más detalles respecto a los peroxisomas, pero por preguntar que no quede. ¿En el metabolismo de qué biomoléculas participan éstos orgánulos?

    Lo digo porque has comentado que los glúcidos, los lípidos y las proteínas se sintetizan entre el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. Sé que algunos productos esenciales se pueden obtener de la digestión de sustratos por parte de los lisosomas, pero no entiendo la función de los peroxisomas.

    Gràcies. :)

    • Buena pregunta. No quise entrar en más detalles en el post para no complicar las cosas, pero me alegro de que hayas preguntado. :)

      Antes de hablarte de los peroxisomas, deja que remarque que, además de los orgánulos que has mencionado, el citosol también tiene una función esencial en el metabolismo de glúcidos (la glucolisis, la gluconeogénesis y la vía de las pentosas fosfato son en gran parte, si no del todo, citosólicas) y en la síntesis de proteínas.

      En cuanto a los peroxisomas, en estos orgánulos tienen lugar reacciones de oxidorreducción y de peroxidación: de ahí el nombre. Por ejemplo, contienen la enzima catalasa, que descompone el peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno. También son responsables de la síntesis de plasmalógenos (unos lípidos abundantes en el sistema nervioso), de la β-oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga, así como de la α-oxidación (oxidación de ácidos grasos ramificados), y de la oxidación de D-aminoácidos y aminas.

      Espero que te haya servido la respuesta. Puedes preguntar más si sigues teniendo dudas. :)


      Referencia: Wanders, R. J. A. & Waterham, H. R. Biochemistry of mammalian peroxisomes revisited. Annu. Rev. Biochem. 75, 295–332 (2006).

      • ¡Muchas gracias! :)

        Una última pregunta relacionada… ¿Es realmente necesario que estas reacciones tengan lugar en un compartimento aislado como los peroxisomas? ¿Cuál crees que sería la consecuencia de que estas reacciones tuvieran lugar en el citoplasma o en otro orgánulo?

        Bueno, al final han sido dos preguntas… Muchas gracias de nuevo. :)

        • Sin duda otras dos preguntas interesantes. ¡Gracias a ti por preguntar! :)

          Para responderte voy a tener que especular un poco, porque no conozco ninguna referencia que hable específicamente de lo que preguntas. Puede que lo que te diga no sea exactamente cierto, o que no se aplique de la misma forma a los peroxisomas, pero es lo más lógico que se me ha ocurrido.

          Veamos, en primer lugar, la compartimentación de las reacciones bioquímicas en distintos orgánulos tiene una gran ventaja: mayor eficiencia. Si un determinado orgánulo se especializa en un tipo de reacción, todas las enzimas necesarias para dicha reacción se concentrarán en ese orgánulo. De esta forma, con pequeñas cantidades globales de enzimas se logra catalizar la reacción a una velocidad razonable. Además, si las sucesivas enzimas de una vía se encuentran próximas, la vía funcionará a mayor velocidad, ya que los productos de una enzima rápidamente encontrarán la siguiente, de la que son sustratos.

          Siguiendo esta lógica, tiene sentido que reacciones relacionadas se produzcan en un mismo orgánulo. En el caso de los peroxisomas, además, existe un componente de seguridad. Por ejemplo, en la β-oxidación peroxisomal se producen peroxidaciones, en las que se genera peróxido de hidrógeno (H2O2). Este compuesto es muy tóxico para la célula (es altamente oxidante), y por eso es rápidamente descompuesto por la enzima catalasa, que precisamente se halla en los peroxisomas. Si se produjeran peroxidaciones en el citosol (respondiendo ya a tu segunda pregunta), el peróxido de hidrógeno podría causar serios daños a las estructuras celulares (lípidos, proteínas e incluso ácidos nucleicos). Incluso si la catalasa se encontrase también en el citosol, al no haber una compartimentación, el peróxido de hidrógeno podría causar daños antes de que la catalasa lograra encontrarlo y descomponerlo.

          Me imagino que existen otras razones por las que la selección natural ha favorecido la compartimentación de estas reacciones en los peroxisomas, pero creo que las que te he comentado podrían ser bastante importantes. De todas formas, ya te digo que me puedo estar equivocando. ¿Cuál es tu opinión al respecto? ¿Se te ocurre alguna otra razón?

          Siento la extensión del comentario. Me he emocionado con el tema porque tus preguntas me han parecido muy interesantes. :)

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