Usted, yo y todo: un viaje por el mundo de la anatomía celular

Es el año 1665. Han transcurrido 12 años desde que concluyó la construcción del Taj Mahal en la India. Poco más de un año después, a Isaac Newton se le ocurrirá una brillante idea cuando ve caer una manzana de un árbol. Y en algún lugar de Londres, el arquitecto y filósofo naturalista Robert Hooke coloca un delgado pedazo de corcho bajo el lente de un microscopio. Cuando mira a través del lente, se percata de una estructura extraña.

“Pude claramente percibirlo como algo totalmente perforado y poroso, muy parecido a un panal de abejas, aunque los poros de este no eran uniformes”, escribe. “Estos poros, o células… fueron los primeros poros microscópicos que había visto, y quizás, que se hayan visto, ya que nunca me había encontrado con ningún escritor o persona que los haya mencionado antes de este momento”.

Hooke ha descubierto la célula, pero más concretamente, las células de origen vegetal. De hecho, el mismo Hooke les dio su nombre, y escribe que, al verlas, recordó las celdas ocupadas por los monjes cristianos en un monasterio que había visitado anteriormente. Estas células, sin embargo, están muertas, y su microscopio no tiene la potencia de ampliación suficiente para observar el interior de ellas. No es sino hasta 13 años más tarde que alguien vería una célula viva de cerca.

Fue Antonie van Leeuwenhoek, científico holandés y hombre de negocios, quien pudo por primera vez observar organismos tales como bacterias y protozoos usando un microscopio–diseñado por él mismo–con mayor potencia de ampliación. A estos organismos, compuestos de una sola célula, les llamó animálculos, nombre que en latín significa animalitos.

Hace bastante tiempo que Hooke murió, y está enterrado en alguna parte del Cementerio de la ciudad de Londres. Fue Hooke quien dio los primeros pasos hacia lo que ahora se conoce como la teoría celular. Esta teoría establece que cada organismo viviente está compuesto por una o más células.

Las células son la unidad integral de estructura y funcionamiento en todos los organismos vivos. Cada célula que ha existido provino de células preexistentes que se han dividido, y dividido, y dividido hasta formar los 37.2 billones de células que forman parte de nuestro cuerpo.

Los dos diferentes tipos de células

Las células pueden ser divididas en dos tipos principales: procariotas y eucariotas.

Las células procariotas carecen de núcleo. Esos “animalitos” que Leeuwenhoek descubrió eran de este tipo. Las bacterias, y otra familia celular conocida como archaea, pertenecen a la clasificación procariota.

Las plantas y los animales poseen células conocidas como eucariotas. Estas pueden ser unicelulares o multicelulares.

La célula desde cerca

Pero, ¿de qué está hecha la célula eucariota animal? Si usted pudiera ser del mismo tamaño–o quizás más pequeño–que una célula, ¿qué observaría?

Imagine que usted se va haciendo cada vez más y más pequeño, y el mundo a su alrededor cada vez más y más grande, hasta que acaba por tornarse borroso y lo pierde de vista. Al ir reduciéndose de tamaño, su enfoque se plasma en un grupo de estructuras parecidas a pequeñas celdas como las que Hooke descubrió hace mucho tiempo.

Muy pronto, una célula en particular le llama mucho la atención. Ahora, algunas células son más complejas en su exterior y contienen accesorios que a otras células les faltan. Uno de estos accesorios se conoce como microvellosidad.

La microvellosidad nace, como los dedos de las manos, de la superficie de la célula, y juega un papel importante en la absorción de nutrientes. También aumenta la superficie de la célula sin afectar su tamaño total.

Los cilios se extienden aún más que la microvellosidad, y son capaces de empujar diferentes substancias por encima de la superficie de la célula.

Y, por último, tenemos el flagelo, una estructura delgada, parecida a una cola, ¡con la capacidad de impulsar una célula completa hasta hacerla nadar!

La membrana plasmática

Todas las células dependen de la importante membrana plasmática. Esta actúa como una barda, manteniendo el contenido de la célula en su lugar al tiempo que permite el paso de alimento y nutrientes.

La membrana plasmática está compuesta por una capa doble de ácidos grasos conocidos como fosfolípidos. Estas moléculas de ácidos grasos tienen una cabeza y una cola. A la cabeza se le conoce como la parte ‘hidrofílica’, o atraída por el agua. La cola, en cambio, es hidrofóbica—o repelente al agua. Esta combinación de cabeza y cola es lo que hace posible la estructura y la función de la célula.

A medida que usted continúa disminuyendo en tamaño, pasa a través de la membrana plasmática y continúa su camino hacia el interior de la célula. También puede ver brevemente la capa doble de fosfolípidos, que es como una cremallera sujeta por las atracciones químicas de sus colas hidrofóbicas.

El citoplasma y el citoesqueleto

Ahora se encuentra en el interior de la célula, en un medio conocido como citoplasma. El citoplasma contiene una substancia rica en aminoácidos y potasio conocida como citosol. Esta solución se conoce también como fluido intracelular.

También puede distinguir una interconexión con apariencia de telaraña o andamio. Esta interconexión se conoce como citoesqueleto. El citoesqueleto provee el apoyo estructural y permite el movimiento de materiales hacia el interior de la célula. El citoesqueleto está compuesto por tres diferentes tipos de fibras de proteínas conocidos como microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.

Los microfilamentos son los más pequeños de los tres; están compuestos por hebras de proteínas entrelazadas que pueden unirse para achicar la célula. Estos microfilamentos se encuentran mayormente en las células musculares, y les ayudan en su habilidad para contraerse.

Los filamentos intermedios son hebras de proteínas entrelazadas encargadas de darle estructura a la célula y unidad a todas sus partes.

Los microtúbulos tienen forma de espiral. Al unirse, forman un cilindro hueco. Estos cilindros le dan forma a la célula y contribuyen al movimiento de orgánulos (otro nombre para las partes de la célula) dentro de la célula.

Ellos forman lo que se conoce como el centrosoma. El centrosoma está compuesto de estructuras llamadas centriolos las cuales organizan a los microtúbulos y proveen una estructura adicional a la célula. También ayudan en el proceso de separación durante la división celular.

Entre el citoplasma y el citoesqueleto, usted puede ver el marco básico de apoyo de la célula. También puede ver varias estructuras un poco raras. Estas partes importantes de la célula son conocidas como orgánulos y llevan a cabo diferentes funciones específicas.

El retículo endoplásmico

La primera estructura que usted puede ver se asemeja a una colección de largas y delgadas cavernas. A esto se le conoce como el retículo endoplásmico (RE). Existen dos diferentes tipos de RE.

El primero es el RE rugoso, el cual se extiende desde el núcleo y tiene ribosomas pegados en el exterior de su membrana, dándole una apariencia áspera. Estos ribosomas producen lo que se conoce como cadenas de polipéptidos, una manera más elaborada de decir proteínas. Las proteínas creadas por los ribosomas son liberadas en el RE, donde son procesadas y preparadas para luego ser liberadas en la célula. Los proteínas, cuando son liberados, se transportan dentro de unos sacos de membrana sellados conocidos como vesículas de transporte que se desprenden del RE áspero.

Es importante notar que los ribosomas no son orgánulos, pero son igual de vitales para las células. Los ribosomas son fábricas de proteína y pueden encontrarse ya sea flotando en el citosol en su camino hacia alguna parte de la célula, o bien, adheridos al RE rugoso. Los ribosomas están compuestos por dos partes conocidas como las subunidades menores y mayores. Las subunidades menores leen el ácido ribonucleico (ARN), el cual contiene las instrucciones para ensamblar los aminoácidos en forma de cadenas de polipéptidos. Las subunidades mayores hacen el trabajo pesado y ensamblan las cadenas de polipéptidos.

Luego podrá ver el RE liso. Este otro orgánulo también tiene una membrana, pero sin ribosomas—por eso es “liso”. El RE liso contiene enzimas que alteran los polipéptidos, produce lípidos y carbohidratos y destruye toxinas. La mayoría de los lípidos y el colesterol que forman la membrana celular están compuestos de RE liso.

El aparato de Golgi

Cuando mira hacia otro lado, se encuentra con el aparato de Golgi, el orgánulo con el mejor nombre de todos los orgánulos. El aparato de Golgi es otro orgánulo membranoso que modifica, empaca y almacena proteínas. Se asemeja a un grupo inmenso de cisternas que se expanden desde su centro. Las vesículas de transporte llevan proteínas al aparato de Golgi desde el RE. Una vez allí, las proteínas van modificándose a medida que pasan por las cisternas del Aparato de Golgi. Esta modificación puede ocurrir al añadir y reorganizar las moléculas con diferentes enzimas. Algunas veces, se añaden carbohidratos para formar lo que se conoce como glicoproteínas.

Luego de pasar por la última cisterna, las proteínas son acordonadas en una vesícula diferente conocida como la vesícula de secreción. La mayoría de estas proteínas se dirigen hacia la membrana plasmática, donde se convierten en parte de la membrana misma o son expulsadas hacia el exterior de la célula.

Lisosomas

El aparato de Golgi es fundamental en la producción de lisosomas. Estas son vesículas que se desprenden del aparato de Golgi y funcionan como camiones recolectores de basura en la célula. Los lisosomas están protegidos por una membrana y contienen enzimas digestivas que recogen los desechos celulares u orgánulos defectuosos para reciclarlos o convertirlos en desechos. También tienen la función de proteger la célula de bacterias y viruses.

Proteasomas

Al salir del aparato de Golgi usted se encuentra con los proteasomas. Estos orgánulos se encargan de las proteínas que hay en la célula y están presentes en todo el citoplasma. Los proteasomas descomponen proteínas de apariencia anormal, mal dobladas o proteínas normales que la célula ya no necesita.

Otra proteína conocida como ubiquitina se coloca en las proteínas destinadas a ser recicladas por las enzimas presentes en el citoplasma. Estas proteínas focalizadas se descomponen dentro de los proteasomas a través de un proceso conocido como proteólisis. En este proceso, los enlaces de péptidos de las proteínas se rompen, y las cadenas péptidas restantes y aminoácidos son expulsados al interior de la célula para ser reciclados.

Peroxisomas

Al continuar, se encuentra con una curiosa estructura conocida como peroxisoma. Aunque técnicamente no es ni un orgánulo ni una enzima, los peroxisomas pueden mejor describirse como complejos proteínicos.

Los peroxisomas tienen una membrana, y también se originan en el RE. Son responsables de la descomposición de las cadenas largas de ácidos grasos y de los aminoácidos. En este proceso, los peroxisomas producen un subproducto conocido como peróxido de hidrógeno, el cual puede ser muy peligroso para la célula porque puede reaccionar con muchas sustancias. Por esta razón, los peroxisomas pueden transportar una enzima que convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. ¡Un método muy eficaz de limpieza!

Mitocondria

Pasando los peroxisomas, usted divisa un orgánulo con forma de frijol conocido como mitocondria (cuando hay muchos, se les conoce como mitocondrias). Estas son consideradas las plantas de energía de máxima eficiencia de la célula ya que convierten las partículas de comida que entran a la célula en moléculas de trifosfato de adenosina, o ATP, también conocido como la “divisa” de la célula. El ATP tiene la capacidad de almacenar y transferir energía a otras partes de la célula.

La mitocondria tiene una membrana interna y otra externa, y el número de mitocondrias varía de acuerdo con el tipo de célula. En general, entre más actividad muestre una célula, mayor será la cantidad de mitocondrias que contenga. Las células del hígado, por ejemplo, contienen miles de mitocondrias. Y en las células que forman sus músculos, la actividad aeróbica puede incrementar el número de mitocondrias. Por eso goza de más energía cuando hace ejercicios frecuentemente.

El núcleo

Finalmente ha llegado al núcleo, una de las estructuras más grandes de la célula. El núcleo tiene dos membranas que forman lo que se conoce como la envoltura nuclear.

Junto con pequeños poros localizados en la superficie de la membrana, esta envoltura encierra el nucleoplasma. Mientras la envoltura nuclear funciona como una pared, los poros actúan como un portón que permite que ciertas moléculas entren y salgan del núcleo. El nucleoplasma se asemeja al citoplasma de la célula. Esta substancia viscosa permite la suspensión de las estructuras que están al interior de la membrana nuclear.

Una de las estructuras suspendidas en el nucleoplasma es el nucléolo, el cual está compuesto por ácido desoxirribunonucleico (ADN), ARN y proteína. El nucléolo es el lugar de nacimiento de los ribosomas, los cuales fabrican, como debe recordar, proteínas vitales para el funcionamiento de células saludables.

A medida que continúa haciéndose más pequeño, puede comenzar a ver la estructura de doble hélice del ADN de la célula. Usted extiende el brazo y trata de tocarla. Finalmente, logra hacer contacto. En cuestión de segundos, usted regresa a su tamaño normal sin estar seguro de haber tocado lo que trataba de alcanzar.

En algún lugar en los campos verdes del cementerio en la ciudad de Londres, la primera luz de un nuevo día azota una semilla de pasto que acaba de germinar. Las células de esa semilla, enriquecidas por la buena tierra y el sol, comienzan a dividirse, produciendo un pequeño brote de pasto en el aire fresco de la mañana.