El misterio de la célula (3ª parte)
Con este capítulo y el próximo,que probablemente dedicaré a la diferenciación celular,con una somera alusión a la energética celular,me acerco al objetivo propuesto,que es seguir distinguiendo entre masa o materia y lo que estamos llamando organización,y que he sintetizado en un sencillo axioma:1)el átomo es más que las partes que lo componen,2)la mólécula más que sus átomos,y la 3)célula más que su materia orgánica e inorgánica.Por supuesto esta diferenciación masa-organización volverá a quedar demostrada cuando resuma lo poco que conozco de Genética,pues siempre he creído que el código genético,anterior a la propia célula procariota,no puede ser tan degenerado como dice la ciencia:64 codones codificando 20 aminoácidos.Si así fuera es porque son determinantes solamente las dos primeras letras,lo que no es cierto,primero porque aún así esas dos únicas letras codificarían aminoácidos distintos,y segundo porque sigue siendo curioso el invento de los codones de inicio y terminación.El código genético se ha confeccionado mediante estudio de la bacteria E.Coli,y ha evolucionado mucho la biomasa terrestre desde la aparición de esta bacteria,presente precisamente en el tracto digestivo humano,intestino delgado concretamente,por lo que ni siquiera el código genético,tal como está estudiado,explica la evolución de la vida celular sobre nuestro planeta.Algo más las mutaciones,acompañadas de la selección natural.Y desde luego también pueden haberse cometido muchos errores al estudiar el código genético de la bacteria E.coli,dado lo muy complicado del tema.
El objetivo sigue siendo reconocer ya que las masas y antimasas divinas son algo más que los átomos de las que las he dotado,y que no sólo la vida y el espíritu son fenómenos universales,divinos por tanto,sino que la propia célula,y por consiguiente el ser humano,obedece leyes universales,aunque sea cierto que la atmósfera terrestre,en la que hemos supuesto formada la célula procariota,existe tan sólo debido al peso de nuestro planeta.Me veré por tanto obligado a repensar también las energetizaciones que recibió,pues concebimos la célula como materia orgánica muy compleja energetizada,y sigo creyendo que no sólo energetiza la luz solar,por muy ultravioleta que sea,sino las radiaciones espirituales de las mentes que admito.Pues la Tierra,al orbitar alrededor del sol,orbita en mi cosmología alrededor de la radiación alfa divina,alrededor de la que orbita el sol,y de la masa divina,alrededor de la que orbita la radiación alfa.
Un acierto en lo que busco,concebir aún algo mejor las masas y antimasas divinas,me obligaría a redactar de nuevo este foro,pero no pienso hacerlo,sino que me limitaría a extrapolar lo que no pienso conseguir en un solo y único capítulo,pues la verdad es que incluso nosotros mismos nos formamos imitando,por imperativos de la Naturaleza (dios),la propia formación del universo.En una primera fase las células se reproducen formando una mórula parecida a la que yo he admitido como primera fase del universo,y después se siguen reproduciendo conforme a las otras fases,de forma que siempre he dicho que el estudio de la Genética ayuda también a comprender la evolución del universo.
Estos capítulos de ahora,simples resúmenes científicos,biología y genética concretamente,pueden ayudarme a una mejor intelección del universo,si logro poner en relación la célula y el ser humano con el universo,volviendo de nuevo a la física atómica,aunque reducida a gigaelectrónvoltios,julios,culombios y angstroms principalmente.Pues seguimos con las aparentes exageraciones que resultan al traducir los angstroms a metros,y por consiguiente a años luz y parsecs,incluso después de haberlos traducido previamente a metros cúbicos.
Con todo adelanto 1)que me he quedado muy corto en la traducción de la célula animal normal y ser humano a unidades físicas,y 2)que las energetizaciones que hago para transformar las masas y antimasas a espacios no desentonan con la relación masa-espacio que la ciencia admite en el universo.Mis escritos están pues bien enfocados,y lo único que falta es,nada más y nada menos,que perfeccionarlos.Por mí o por cuantos me sucedan.
Deus et universum
XXIII.- El misterio de la célula (3ª parte)
Resumida ya la aparición de la célula sobre la faz de la Tierra,y los componentes orgánicos e inorgánicos que precisa para constituirse,paso hoy al estudio de la estructura celular eucariota,típica ya de las plantas y animales superiores,así como de los protozoos,hongos y algas,excepto las azules.
El citoplasma constituye la mayor parte de la masa celular,y es una mezcla enormemente compleja de moléculas grandes y pequeñas constituida aproximadamente por un 70 % de agua,y un 15-20 % de proteínas.Una célula animal típica contiene unos diez mil millones (1 elevado a 11) de moléculas proteicas,de quizá unos diez mil tipos diferentes.Vista al microscopio fotónico,a gran aumento,su citoplasma parece una substancia amorfa,gelatinosa,en la que existen partículas dispersas,pero el citoplasma tiene una organización mucho más compleja,pues contiene muchos orgánulos diferentes,cada uno especializado en una función determinada,a causa de sus proteínas específicas.El citoplasma situado alrededor de estos orgánulos se llama citosol,marcado por una densa red de filamentos proteicos que,en conjunto,forman el citoesqueleto de la célula.Muchas proteínas están fijadas directa o indirectamente al citoesqueleto,y casi todas las proteínas celulares muestran afinidades selectivas por proteínas determinadas,por lo que los grupos de moléculas proteicas se unen entre sí formando grandes agrupaciones que aparecen y desaparecen continuamente.El citoplasma contiene por tanto un gran número de moléculas pequeñas en disolución,así como grandes en suspensión,formando un coloide.Estas partículas en suspensión no se sedimentan porque están continuamente en movimiento ( ciclosis),que facilita el intercambio de materiales dentro de la célula y entre la célula y su medio ambiente.
La mayor parte del metabolismo intermedio ocurre en el citosol,entendiéndose por metabolismo intermedio un amplio grupo de reacciones químicas mediante las que la célula degrada algunas moléculas pequeñas,capturando la mayor parte de su energía química en forma de ATP o de un gradiente de protones;y sintetizando otras como precursores de las macromoléculas necesarias para la estructura,función y crecimiento de la célula.El citosol suele representar aproximadamente el 55 % del volumen celular total,y está poblado de miles de enzimas que catalizan las reacciones de la glucolisis y la gluconeogénesis,así como de la biosíntesis de azúcares,ácidos grasos,nucleótidos y aminoácidos.Contiene además diversas proteínas citoesqueléticas que determinan la forma de la célula,provocan los movimientos citoplasmáticos coherentes y proporcionan una trama general que se utiliza para ayudar a organizar las numerosas reacciones enzimáticas.Aproximadamente el 30 % del peso del citosol es proteína,por lo que a pesar de su aspecto amorfo al microscopio se parece más a una masa gelatinosa altamente organizada que a una simple solución de moléculas enzimáticas.El citosol que rodea al aparato de Golgi no es igual que el que rodea al núcleo,y las vías metabólicas que transforman varios compuestos importantes en sus formas de almacenamiento generan productos fácilmente visibles al microscopio,como son los triglecéridos y la forma de almacenamiento de los ácidos grasos.En muchas células estos triglicéridos insolubles se unen formando grandes gotas anhidras de 0.2 a 5 milimicras de diámetro,y en los adipocitos,células especializadas en la acumulación de grasa,estas glotas pueden llegar a los 80 milimicras de diámetro,ocupando prácticamente todo el citosol.
Otra molécula de almacenamiento es el glucógeno,polímero de la glucosa,principal forma de almacenamiento de los carbohidratos.Los enzimas necesarios para realizar la síntesis y degradación del glucógeno están unidos a la superficie de estas partículas de glucógeno.
Paso pues a estudiar los principales orgánulos de la célula eucariota.
Las mitocondrias o mitocondrios se encuentran tanto en las células vegetales como animales,y constituyen la principal fuente de energía de las células.Aproximadamente el 90 % de la energía química requerida por la célula (a excepción de las fotosintéticas) procede de las reacciones que tienen lugar en las mitocondrias,que tienen normalmente media micra de diámetro y longitud muy variable.En algunas células parece que están en continuo movimiento,y quizá son transportadas por las corrientes citoplasmáticas ya dichas.Culebrean,se retuercen e incluso parece que se desplazan desde un extremo a otro de la célula.O se mantinen fijas,como sucede en las células musculares.Tienden a reunirse donde se precisa energía,y en las Chlamydomonas,por ejemplo,pueden verse cerca de la base de los flagelos.La célula hepática contiene aproximadamente mil mitocondrias,que están rodeadas por doble membrana,la externa rodeando completamente al orgánulo,y la interna replegada formando bolsas,pliegues o proyecciones en forma de estantes llamadas crestas.Algunas de las reacciones productoras de energía de la célula tienen lugar en el denso líquido que llena las mitocondrias,pero la mayor parte de la energía celular se produce en las superficie de las crestas.Estas superficies contienen grupos de enzimas que forman la verdadera estructura de las crestas,entretejidos en la membrana.E incluso fragmentos aislados de la membrana mitocondrial pueden realizar las reacciones enzimáticas necesarias para la fotosíntesis.
No todas las mitocondrias son iguales,aunque todas estén construidas con el mismo esquema.En las mitocondrias de los protozoos los repliegues de la pared interna tienen más bien forma de túbulos,aunque desempeñen la misma función que las crestas:aumentar la superficie de la membrana.Algunos de los músculos de los insectos voladores,y las células de la glándula adrenal,también tienen mitocondrias de tipo tubular.Cuanto mayores sean los requerimientos energéticos de la célula,mayor será el área de la membrana interna de las mitocondrias,y más complejas y numerosas las crestas.
Las células bacterianas no poseen mitocondrias,y es probable que las primeras células no fueran mayores que una bacteria,pero a medida que las células aumentaron de tamaño,y se hicieron más complejas,requirieron más energía,y para poder producirla necesitaron mayor superficie de membrana.Asimismo al ir creciendo las células iban aumentando las distancias entre la membrana externa,donde se producía la energía química,y las estructuras internas,en donde se requería la energía.Por eso ciertas áreas de membrana celular se especializaron doblándose hacia el interior de la célula,y después se desprenderían formando orgánulos,que bajo selección natural se transformarían en mitocondrias.Pero algunos científicos sugieren que pudieron haber tenido un origen independiente,siendo en un principio organismos parecidos a las bacterias que penetraron en el citoplasma de las células de mayor tamaño,iniciando allí una vida parásita.
Las mitocondrias poseen su propio ADN,que codifica parte de la maquinaria esencial para su funcionamiento.Aunque son más pequeños que el núcleo,son muy numerosos,y por ello ocupan un volumen importante.Su función altamente especializada se refleja en la gran cantidad de membrana interna que contienen,y la membrana mitocondrial proporciona el armazón necesario para el transporte de electrones que transforman la energía de las reacciones de oxidación en formas más útiles,especialmente en ATP,creando en cada mitocondria un gran compartimento interno en el que se confinan los enzimas especiales que sintetizan otras reacciones celulares importantes.
Sin las mitocondrias las células animales dependerían de la glucolisis anaerobia para obtener todo su ATP.Pero la glucolisis que degrada la glucosa a piruvato libera únicamente una pequeña fracción del total de la energía libre disponible de la oxidación de los azúcares,mientras en las mitocondrias el metabolismo de los azúcares y ácidos grasos se completa,a través de su oxidación,con oxígeno molecular (O2),a CO2 y H2O.La energía disponible se aprovecha así mucho más eficazmente,ya que se producen aproximadamente 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa,mientras que la glucolisis produciría únicamente 2 moléculas de ATP.
Los cloroplastos,al igual que las mitocondrias,son muy eficientes en la producción de ATP,aunque utilizan la luz solar en vez de azúcares o ácidos grasos.Son propios de las células vegetales y de las algas Chlamydomonas,por lo que en vez de lumen o espacio de la matriz su compartimento más interno es llamado estroma.Al igual que núcleo y mitocondria tienen doble membrana,y es una estructura claramente visible al microscopio,especialmente al electrónico.Las algas Chlamydomonas sólo tienen un gran cloroplasto irregular,con un pirenoide dentro,y disposición poco definida de sus membranas internas,aunque su clorofila tenga la misma estructura química,y la misma función (absorber la energía del sol) que la de las células vegetales.Pero las células verdes de las plantas contienen ya un gran número de cloroplastos,relativamente sencillos;una sola célula de espinaca,por ejemplo,contiene 50 cloroplastos,dentro de los que no se encuentran pirenoides,aunque sí granos de almidón.El cloroplasto es mucho más que un simple receptáculo de clorofila,ya que la clorofila por sí sola no absorbe la energía solar.Su capacidad de fotosíntesis depende de su disposición en la estructura del cloroplasto.La clorofila se almacena en pequeñas fundas de la membrana,y la unidad básica del cloroplasto es un saco aplanado de doble pared,llamado tilacoide.En las plantas superiores los tilacoides se encuentran frecuentemente apilados formando los grana,así llamados porque se ven al microscopio óptico como pequeños granos verdes;y el estroma del que hablé antes es un material fluido que rodea a los grana,que se comunican entre sí mediante tilacoides que pasan a través del estroma.La luz es absorbida en los grana,y en la llamada fase obscura la energía absorbida en los grana es utilizada en la biosíntesis de azúcares,probablemente en los estromas.Plantas y animales utilizan azúcares como materiales de partida para formar estructuras celulares,y los descomponen para liberar la energía requerida en las reacciones nucleares.El cloroplasto pertenece a un grupo de orgánulos llamados plastidios,por lo que existen también leucoplastos y cromoplastos.Los leucoplastos son parecidos a los cromoplastos,pero sin clorofila.En el leucoplasto se forman el almidón,los aceites y proteínas.La parte comestible de la patata contiene leucoplastos.Y los cromoplastos contienen pigmentos que dan color a los pétalos de las flores.Todos estos plastidios se forman a partir de cuerpos más pequeños e incoloros llamados protoplastidios.
Los ribosomas,de 15 a 20 milimicras de diámetro,tienen forma casi esférica y en cada tipo de célula presenta disposición especial.En las de crecimiento rápido,como las embrionarias y cancerosas,están esparcidos por el citoplasma en grupos de cinco a diez.Pero en otras células están unidos a las membranas del retículo endoplasmático.En los ribosomas se unen los aminoácidos para formar proteínas,y las células en los que los ribosomas se encuentran dispersos por el citoplasma están fabricando proteínas estructurales,o especiales como la hemoglobina.Cada ribosoma está compuesto por una subunidad más pequeña que la otra (ergosoma),que se disocian reversiblemente después de cada síntesis proteica.Las moléculas de ARNr (ARN ribosómico) forman una trama sobre la que se ensamblan espontáneamente docenas de proteínas,y pueden formar pares de bases complementarias con determinadas regiones del ARNt (ARN de transferencia) y del ARNm (ARN mensajero) como parte del proceso de reconocimiento ribosoma-ARNm-ARNt.Los ribosomas son por tanto grandes máquinas de síntesis proteica,que proporcionan además los enzimas que catalizan todo el proceso de formación de los enlaces peptídicos.
La unión de muchos ribosomas,situados unos de otros a 80 nucleótidos de distancia en una molécula de ARNm,origina los polisomas o polirribosomas.
El retículo endoplasmático constituye más de la mitad de la membrana total de una célula,ocupando más del 10 % de su volumen,y es un complicado sistema de vesículas y canales intercomunicados que ocupa casi todo el citoplasma.Las cavidades limitadas por las membranas del retículo endoplasmático varían considerablemente según los diferentes tipos de células y condiciones fisiológicas,y el RE aparece como un sistema de comunicación dentro de la célula,continuación de la membrana externa nuclear.Distribuye proteínas y lípidos a diversas partes de la célula,y es una especie de laboratorio en el que se realiza el trabajo químico de la célula.Contiene un espacio interno llamado lumen o espacio de la matriz,separado del citosol mediante la membrana del retículo endoplasmático,continuación de la membrana nuclear externa;y separado del núcleo mediante la membrana nuclear interna.Lumen y aparato de Golgi están sin embargo separados por dos membranas,y la intensa circulación macromolecular entre ambos sistemas membranosos necesita de vesículas de transporte.El retículo endoplasmático separa las moléculas sintetizadas en el citosol de las que no pertenecen a él,y desempeña un papel central en la biosíntesis de las macromoléculas utilizadas para construir nuevos orgánulos celulares.Los lípidos,proteínas y carbohidratos complejos destinados a ser transportados hasta el aparato de Golgi,la membrana plasmática,los lisosomas o el exterior celular se sintetizan en asociación con el retículo endoplasmático.Los ribosomas adheridos a las membranas definen las regiones rugosas del RE (retículo endoplasmático),organizado en pilas de sacos aplanados denominados sáculos,mientras el RE liso consiste en una red de finos túbulos.La membrana externa de la envoltura nuclear siempre está tapizada de ribosomas y continúa con la membrana del RE rugoso.Los espermatozoides no contienen RE rugoso,que es especialmente abundante en las células especializadas en la secreción de proteínas:células acinares pancreáticas y las plasmáticas secretoras de anticuerpos;o en la intensa síntesis de membranas:óvulo inmaduro o bastoncitos de la retina.El RE liso no interviene en la síntesis de proteínas,y en muchas células no es más que una pequeña región del RE rugoso libre de ribosomas.El RE liso es abundante en ciertas células especializadas en el metabolismo lipídico,como los hepatocitos del hígado.Los enzimas que sintetizan los componentes lipídicos de las lipoproteínas están localizados en las membranas del RE liso.El RE liso de los hepatocitos contienen también enzimas,como el citocromo P450,que catalizan reacciones que detoxifican las drogas y los compuestos perjudiciales.Las hormonas esteroideas se sintetizan a partir del colesterol,por lo que las células que sintetizan estas hormonas tienen un compartimento de RE liso muy extendido que alberga los enzimas necesarios para la producción de colesterol y para su transformación en hormonas estereodeas.Las células musculares tienen un RE liso especializado denominado retículo sarcoplasmático,que secuestra el Ca2+ del citosol.Después de cada ciclo de contracción muscular la eliminación de Ca2+ del citosol permite la relajación de las miofibrillas.La mayoría de las proteínas sintetizadas en el RE rugoso son glucoproteínas,y la transferencia del oligosacárido a la asparagina ocurre en el lado luminal del RE.Los fosfolípidos y el colesterol se sintetizan también en las membranas del RE,por lo que una de las funciones primordiales del RE consiste en la producción de casi todos los lípidos y proteínas necesarios para la elaboración de nuevas membranas celulares.
El complejo o aparato de Golgi,llamado también corpúsculos de Golgi,son acúmulos de membranas lisas,vesículas y vacúolas superpuestas,centros recolectores y almacenadores de la célula,unas veces asocados con el retículo endoplasmático y otras con la membrana citoplasmática.Son por tanto grupos de sacos aplanados y en forma de disco,que frecuentemente se ramifican marginalmente en un complicado amasijo de túbulos.Alrededor de los márgenes de estos discos pueden verse densas vesículas de hasta 600 Ä de diámetro,que transportan proteínas del retículo endoplasmático al aparato de Golgi,o los carbohidratos sintetizados en el aparato de Golgi.Los corpúsculos de Golgi parece que se encuentran asociados a los corpúsculos basales de los cilios y flagelos,así como a los centríolos,tal vez porque producen o desprenden los enzimas implicados en la síntesis de las proteínas estructurales que componen los flagelos,cilios y fibras del huso.Desempeña un papel fundamental en el crecimiento de la pared de las células vegetales,porque suministran moléculas de celulosa a la pared celular,y contienen enzimas implicados en la síntesis de la celulosa.Tiene dos caras,la cis o de formación,y la trans o de maduración;la cis estrechamente asociada con una porción de transición del retículo endoplasmático rugoso,siendo la trans la cara más cercana a la membrana plasmática en las células secretoras.Estas dos caras son bioquímicamente diferentes.En cuanto a funciones el aparato de Golgi puede ser el principal director de la circulación macromolecular en el interior de la célula,pues muchas moléculas diferentes pasan a través de alguna porción del aparato de Golgi en algún momento de su maduración,por lo general poco después de su síntesis en el retículo endoplasmático.Las estructuras de los carbohidratos se modifican en el aparato de Golgi,que es necesario en las etapas finales de la síntesis de muchas proteínas,durante las cuales la cadena polipeptídca inicial producida en el retículo endoplasmático madura mediante modificaciones covalentes.El aparato de Golgi es necesario también para el proceso de segregación,que hace posible el posterior transporte intracelular de estas proteínas a lugares específicos de la célula.
Los lisosomas son los principales lugares de digestión intracelular,porque son vesículas membranosas que contienen enzimas hidrolíticos,y son orgánulos esféricos rodeados de membranas,de un diámetro aproximado de 500 milimicras.Almacenan los enzimas digestivos formados en los ribosomas del retículo endoplasmático,y Christian de Duve,su descubridor,los llamó sacos suicidas,porque si se rompen los jugos digestivos que contienen son capaces de destruir a la célula.Actualmente se conocen unos 40 enzimas lisosómicos,y todos ellos son hidrolíticos o hidrolasas ácidas,con actividad óptima cerca del ph 5.Como todos los orgánulos tiene membrana característica,que permite que los productos finales de la digestión de las macromoléculas escapen al exterior;conteniendo además una proteína de transporte especial que utiliza la energía de hidrolisis del ATP para bombear H+ hacia el interior del lisosoma,manteniendo así el ph cercano a 5.Algunas moléculas pequeñas entran en los lisosomas no cargadas,y adquieren carga captando un protón de la matriz ácida del lisosoma.Una vez cargadas son más hidrofílicas,y por consiguiente menos capaces de atravesar la bicapa lipídica del lisosoma.Los lisosomas son pues orgánulos heterogéneos,especializados en funciones digestivas,distinguiéndose los primarios de los secundarios,que son vesículas que contienen substratos y enzimas hidrolíticos.Los lisosomas primarios se forman por gemación a partir del aparato de Golgi,y los peroxisomas son también orgánulos existentes en casi todas las células eucariotas,vestigios de antiguos orgánulos de las células más primitivas,aunque el desarrollo de las mitocondrias los privó de muchas funciones,ya que muchas reacciones que se habían desarrollado en los peroxisomas sin producir energía están ahora acopladas a la formación de ATP mediante la fosforilación oxidativa.Por consiguiente las reacciones oxidativas que aún se realizan en los peroxisomas deben ser las que continúan siendo útiles para la célula,a pesar de la existencia de las mitocondrias.Los peroxisomas utilizan oxígeno para realizar reacciones catabólicas,y su contenido enzimático varía según el tipo de célula.
Los centríolos son pequeños orgánulos de forma cilíndrica que desempeñan un importante papel en la división del material nuclear en las células animales.Tienen de 300 a 400 milimicras de longitud,y unas 150 de diámetro.Se suelen disponer en parejas,formando ángulo recto.Sirven también de cuerpo basal en la formación de cilios o flagelos,y el flagelo espermático se origina a partir de uno de los centríolos.
Las vacuolas son regiones celulares limitadas por membranas y rellenas de jugo vacuolar,que contiene iones y pequeñas moléculas orgánicas,en cantidades mayores que en el protoplasma,así como algunas enzimas y moléculas grandes.La célula vegetal joven contiene muchas vacuolas,que se van fusionando a medida que la célula crece,hasta ocupar el 90 % del volumen celular.Las vacuolas centrales voluminosas no son características de las células animales,y el componente principal de las vacuolas es el agua,más sales,azúcares,elementos minerales y algunas proteínas en disolución.A veces la concentración de una determinada substancia en la vacuola es suficientemente grande como para formar cristales.Suelen ser ácidas,y de ellas procede el sabor de los cítricos.Si se rompen el jugo vacuolar daña el protoplasma.La vacuola es también el lugar donde se depositan pigmentos,de colores verdes,amarillos o anaranjados,y parte de los colores rojos de las plantas son debidos a los pigmentos contenidos en los cloroplastos.Los colores azules,violetas,purpúreos,rojos obscuros y escarlatas son en cambio causados por un grupo de pigmentos llamados antocianos,fácilmente solubles en agua,disueltos en el jugo vacuolar.Los antocianos son por tanto los causantes de los colores rojizos y azulados de muchas verduras (rábanos,remolachas,ciertas coles),frutos (uvas,ciruelas,cerezas) y flores (geranios,rosas,peonías).Algunas veces son tan brillantes que enmascaran la clorofila de las hojas,siendo también responsables del color rojo brillante que toman algunas hojas en otoño.Algunos de estos pigmentos se forman como respuesta al frío o a la luz solar fuerte,mientras que otros aparecen cuando mueren o palidecen los cloroplastos.
Los esferosomas tienen normalmente un diámetro de 1 a 2 micras,y contienen altas concentraciones de enzimas capaces de degradar proteínas y otras moléculas complejas.Otras esferosomas contienen altas concentraciones de lípidos y substancias grasas.
Los microcuerpos son de nuevo orgánulos propios de las células vegetales,con diámetro de 0.5 a 1.5 micras.Los peroxisomas y glioxisomas vegetales pueden ser considerados también microcuerpos,conteniendo los glioxisomas los enzimas que degradan las grasas.
Las membranas hacen posible la vida celular,y toda célula está rodeada por una membrana plasmática,que mantiene las diferencias esenciales entre el contenido de la célula y su entorno,siendo un filtro selectivo que mantiene la desigual concentración de iones a ambos lados de ella,permitiendo además que penetren en la célula los nutrientes,y salgan los productos residuales.Todas tienen una estructura general común:agrupaciones de moléculas lipídicas y proteicas,unidas por interacciones no covalentes.Las moléculas lipídicas están dispuestas en forma de una doble capa continua de 4 a 5 nanómetros de grosor.Esta capa lipídica constituye la estructura básica de la membrana,y actúa de barrera relativamente impermeable al flujo de la mayoría de moléculas hidrosolubles.Las moléculas proteicas están disueltas en la bicapa lipídica,sirviendo unas para el transporte de moléculas específicas hacia el interior o exterior de la célula,siendo otras enzimas que catalizan reacciones asociadas a las membranas,o actuando de eslabones estructurales entre el citoesqueleto de la célula y la matriz extracelular,o de receptores que reciben y traducen las señales químicas procedentes del entorno.Todas las membranas son estructuras fluidas y dinámicas,pues la mayoría de sus moléculas pueden desplazarse con rapidez por el plano de la membrana.Son además estructuras asimétricas,porque la composición lipídica y proteica de sus dos caras se diferencian reflejando funciones diferentes.Los componentes lipídicos y proteicos específicos varían de una membrana a otra,pero los tres lípidos principales son fosfolípidos,colesterol y glucolípidos.La cantidad y tipo de proteína reflejan la función de cada membrana,y se agrupan en manchas cuando se unen a través de puentes cruzados por la acción de anticuerpos.Se puede cuantificar las velocidades de difusión lateral de las proteínas de membrana,y las células disponen de sistemas para restringir esta movilidad.Los procesos de secreción se llaman exocitosis,y los de ingestión endocitosis:pinocitosis si la célula ingiere agua,líquidos o solutos;fagocitosis si ingiere partículas alimenticias.La exocitosis se produce mediante la fusión de vesículas intracelulares con la membrana plasmática,y la mayoría de vesículas endocíticas terminan fusionándose con lisosomas primarios.Muchas vesículas de endocitosis están revestidas,y algunas macromoléculas pueden atravesar directamente las membranas.Las células fagocíticas especializadas ingieren partículas que se unen a receptores específicos de su superficie,y la fagocitosis es una respuesta localizada que ocurre mediante un mecanismo de cierre de la membrana en cremallera.
Con pocas excepciones las células vegetales poseen además una pared celular externa,formada por unidades de celulosa,constituida por glucosa en forma de largas microfibrillas.Cuando la célula deja de crecer la pared se endurece,y en las plantas fibrosas y leñosas la pared permanece cuando mueren las células.En algunas células vegetales se deposita una pared celular secundaria por la parte interna de la pared celular,y filamentos de citoplasma llamados plasmodesmos conectan las células vegetales contiguas,a través de orificios en la pared celular.
Flagelos y cilios son estructuras pilosas que emergen de las superficies libres de muchas células vegetales y animales,con diámetro relativamente constante (unas 0.2 micras),pero longitud entre 2 y 150 micras.Convencionalmente a los largos,solitarios o de pequeño número se les llama flagelos,mientras los pequeños o numerosos son llamados cilios.En plantas,hongos y animales microscópicos los flagelos son órganos locomotores que impulsan al organismo a través del agua.En las plantas pluricelelulares estos orgánulos se encuentran únicamente en las células sexuales,si los gametos son móviles.La estructura interna de los flagelos está constituida por dos microtúbulos centrales rodeados por nueve pares de microtúbulos,y la pared de cada microtúbulo parece estar compuesta por 13 filamentos longitudinales.Los flagelos aislados pueden moverse por sí mismos,posiblemente por el deslizamiento de los túbulos externos sobre el par interior.Los flagelos se originan en corpúsculos basales de estructura parecida a los flagelos,pero con túbulos agrupados de tres en tres,faltando los centrales.
El núcleo es la estructura más prominente de las células eucariotas,controlando el desarrollo de las actividades celulares y almacenando la información genética.Está separado del citoplasma por la membrana nuclear,plagada de poros.El nucleoplasma es de composición química algo diferente a la del citoplasma,y los mensajes genéticos son transportados al citoplasma por las moléculas de RNA,que franquean la membrana nuclear a través de los poros.El núcleo ejerce por tanto un control continuo del citoplasma,tanto sobre su estructura como sobre su función,aunque algunas estructuras citoplasmáticas sean autónomas,y el citoplasma a su vez regule al núcleo.
En el núcleo se encuentra uno o varios nucléolos,que intervienen en la formación de los ribosomas.Y fibras finas y granos de DNA-proteínas,formando cromosomas,que se van condensando a medida que avanza el proceso de división celular.La información hereditaria es portada por las moléculas de DNA,integradas en unidades mayores que contienen también proteínas:los citados cromosomas.Cada fibra de DNA-proteína suele tener 230 Ä aproximados de diámetro,repetidamente arrollada longitudinal y transversalmente.Una sola molécula de DNA-proteína es pues muchísimo más larga que el cromosoma,y ya en la bacteria E.coli su DNA,disperso en el citoplasma,es 700 veces más largo que la bacteria.El contenido de DNA por célula es mucho mayor en los eucariontes que en los procariontes,y el número de cromosomas varía de un organismo a otro:4 en el Haplopappus gracilis,planta anual del desierto;6 en el mosquito;18 en el repollo;20 en la col y maíz;26 en la rana;34 en el girasol;38 en el gato;42 en el trigo;46 en el hombre;48 en el ciruelo;78 en el perro;94 en el pez Gambusia y carpa dorada,y nada menos que 1.250 en el helecho Ophioglossum.El número de cromosomas presentes en las células se llama diploide,porque cuando se forman los gametos el número se reduce a la mitad,por lo que estas células se llaman haploides.El gameto femenino (óvulo) y masculino (espermatozoide) juntos forman el zigoto (huevo),que vuelve a ser diploide.El óvulo y espermatozoide del género humano tienen pues 23 cromosomas,y el zigoto 46.Algunas células vegetales,las de las raíces por ejemplo,tienen más de dos veces el número haploide,y se las llama poliploides.
No me detengo más en el estudio del núcleo,porque dedicaré uno o varios capítulos a la Genética.
El objetivo sigue siendo reconocer ya que las masas y antimasas divinas son algo más que los átomos de las que las he dotado,y que no sólo la vida y el espíritu son fenómenos universales,divinos por tanto,sino que la propia célula,y por consiguiente el ser humano,obedece leyes universales,aunque sea cierto que la atmósfera terrestre,en la que hemos supuesto formada la célula procariota,existe tan sólo debido al peso de nuestro planeta.Me veré por tanto obligado a repensar también las energetizaciones que recibió,pues concebimos la célula como materia orgánica muy compleja energetizada,y sigo creyendo que no sólo energetiza la luz solar,por muy ultravioleta que sea,sino las radiaciones espirituales de las mentes que admito.Pues la Tierra,al orbitar alrededor del sol,orbita en mi cosmología alrededor de la radiación alfa divina,alrededor de la que orbita el sol,y de la masa divina,alrededor de la que orbita la radiación alfa.
Un acierto en lo que busco,concebir aún algo mejor las masas y antimasas divinas,me obligaría a redactar de nuevo este foro,pero no pienso hacerlo,sino que me limitaría a extrapolar lo que no pienso conseguir en un solo y único capítulo,pues la verdad es que incluso nosotros mismos nos formamos imitando,por imperativos de la Naturaleza (dios),la propia formación del universo.En una primera fase las células se reproducen formando una mórula parecida a la que yo he admitido como primera fase del universo,y después se siguen reproduciendo conforme a las otras fases,de forma que siempre he dicho que el estudio de la Genética ayuda también a comprender la evolución del universo.
Estos capítulos de ahora,simples resúmenes científicos,biología y genética concretamente,pueden ayudarme a una mejor intelección del universo,si logro poner en relación la célula y el ser humano con el universo,volviendo de nuevo a la física atómica,aunque reducida a gigaelectrónvoltios,julios,culombios y angstroms principalmente.Pues seguimos con las aparentes exageraciones que resultan al traducir los angstroms a metros,y por consiguiente a años luz y parsecs,incluso después de haberlos traducido previamente a metros cúbicos.
Con todo adelanto 1)que me he quedado muy corto en la traducción de la célula animal normal y ser humano a unidades físicas,y 2)que las energetizaciones que hago para transformar las masas y antimasas a espacios no desentonan con la relación masa-espacio que la ciencia admite en el universo.Mis escritos están pues bien enfocados,y lo único que falta es,nada más y nada menos,que perfeccionarlos.Por mí o por cuantos me sucedan.
Deus et universum
XXIII.- El misterio de la célula (3ª parte)
Resumida ya la aparición de la célula sobre la faz de la Tierra,y los componentes orgánicos e inorgánicos que precisa para constituirse,paso hoy al estudio de la estructura celular eucariota,típica ya de las plantas y animales superiores,así como de los protozoos,hongos y algas,excepto las azules.
El citoplasma constituye la mayor parte de la masa celular,y es una mezcla enormemente compleja de moléculas grandes y pequeñas constituida aproximadamente por un 70 % de agua,y un 15-20 % de proteínas.Una célula animal típica contiene unos diez mil millones (1 elevado a 11) de moléculas proteicas,de quizá unos diez mil tipos diferentes.Vista al microscopio fotónico,a gran aumento,su citoplasma parece una substancia amorfa,gelatinosa,en la que existen partículas dispersas,pero el citoplasma tiene una organización mucho más compleja,pues contiene muchos orgánulos diferentes,cada uno especializado en una función determinada,a causa de sus proteínas específicas.El citoplasma situado alrededor de estos orgánulos se llama citosol,marcado por una densa red de filamentos proteicos que,en conjunto,forman el citoesqueleto de la célula.Muchas proteínas están fijadas directa o indirectamente al citoesqueleto,y casi todas las proteínas celulares muestran afinidades selectivas por proteínas determinadas,por lo que los grupos de moléculas proteicas se unen entre sí formando grandes agrupaciones que aparecen y desaparecen continuamente.El citoplasma contiene por tanto un gran número de moléculas pequeñas en disolución,así como grandes en suspensión,formando un coloide.Estas partículas en suspensión no se sedimentan porque están continuamente en movimiento ( ciclosis),que facilita el intercambio de materiales dentro de la célula y entre la célula y su medio ambiente.
La mayor parte del metabolismo intermedio ocurre en el citosol,entendiéndose por metabolismo intermedio un amplio grupo de reacciones químicas mediante las que la célula degrada algunas moléculas pequeñas,capturando la mayor parte de su energía química en forma de ATP o de un gradiente de protones;y sintetizando otras como precursores de las macromoléculas necesarias para la estructura,función y crecimiento de la célula.El citosol suele representar aproximadamente el 55 % del volumen celular total,y está poblado de miles de enzimas que catalizan las reacciones de la glucolisis y la gluconeogénesis,así como de la biosíntesis de azúcares,ácidos grasos,nucleótidos y aminoácidos.Contiene además diversas proteínas citoesqueléticas que determinan la forma de la célula,provocan los movimientos citoplasmáticos coherentes y proporcionan una trama general que se utiliza para ayudar a organizar las numerosas reacciones enzimáticas.Aproximadamente el 30 % del peso del citosol es proteína,por lo que a pesar de su aspecto amorfo al microscopio se parece más a una masa gelatinosa altamente organizada que a una simple solución de moléculas enzimáticas.El citosol que rodea al aparato de Golgi no es igual que el que rodea al núcleo,y las vías metabólicas que transforman varios compuestos importantes en sus formas de almacenamiento generan productos fácilmente visibles al microscopio,como son los triglecéridos y la forma de almacenamiento de los ácidos grasos.En muchas células estos triglicéridos insolubles se unen formando grandes gotas anhidras de 0.2 a 5 milimicras de diámetro,y en los adipocitos,células especializadas en la acumulación de grasa,estas glotas pueden llegar a los 80 milimicras de diámetro,ocupando prácticamente todo el citosol.
Otra molécula de almacenamiento es el glucógeno,polímero de la glucosa,principal forma de almacenamiento de los carbohidratos.Los enzimas necesarios para realizar la síntesis y degradación del glucógeno están unidos a la superficie de estas partículas de glucógeno.
Paso pues a estudiar los principales orgánulos de la célula eucariota.
Las mitocondrias o mitocondrios se encuentran tanto en las células vegetales como animales,y constituyen la principal fuente de energía de las células.Aproximadamente el 90 % de la energía química requerida por la célula (a excepción de las fotosintéticas) procede de las reacciones que tienen lugar en las mitocondrias,que tienen normalmente media micra de diámetro y longitud muy variable.En algunas células parece que están en continuo movimiento,y quizá son transportadas por las corrientes citoplasmáticas ya dichas.Culebrean,se retuercen e incluso parece que se desplazan desde un extremo a otro de la célula.O se mantinen fijas,como sucede en las células musculares.Tienden a reunirse donde se precisa energía,y en las Chlamydomonas,por ejemplo,pueden verse cerca de la base de los flagelos.La célula hepática contiene aproximadamente mil mitocondrias,que están rodeadas por doble membrana,la externa rodeando completamente al orgánulo,y la interna replegada formando bolsas,pliegues o proyecciones en forma de estantes llamadas crestas.Algunas de las reacciones productoras de energía de la célula tienen lugar en el denso líquido que llena las mitocondrias,pero la mayor parte de la energía celular se produce en las superficie de las crestas.Estas superficies contienen grupos de enzimas que forman la verdadera estructura de las crestas,entretejidos en la membrana.E incluso fragmentos aislados de la membrana mitocondrial pueden realizar las reacciones enzimáticas necesarias para la fotosíntesis.
No todas las mitocondrias son iguales,aunque todas estén construidas con el mismo esquema.En las mitocondrias de los protozoos los repliegues de la pared interna tienen más bien forma de túbulos,aunque desempeñen la misma función que las crestas:aumentar la superficie de la membrana.Algunos de los músculos de los insectos voladores,y las células de la glándula adrenal,también tienen mitocondrias de tipo tubular.Cuanto mayores sean los requerimientos energéticos de la célula,mayor será el área de la membrana interna de las mitocondrias,y más complejas y numerosas las crestas.
Las células bacterianas no poseen mitocondrias,y es probable que las primeras células no fueran mayores que una bacteria,pero a medida que las células aumentaron de tamaño,y se hicieron más complejas,requirieron más energía,y para poder producirla necesitaron mayor superficie de membrana.Asimismo al ir creciendo las células iban aumentando las distancias entre la membrana externa,donde se producía la energía química,y las estructuras internas,en donde se requería la energía.Por eso ciertas áreas de membrana celular se especializaron doblándose hacia el interior de la célula,y después se desprenderían formando orgánulos,que bajo selección natural se transformarían en mitocondrias.Pero algunos científicos sugieren que pudieron haber tenido un origen independiente,siendo en un principio organismos parecidos a las bacterias que penetraron en el citoplasma de las células de mayor tamaño,iniciando allí una vida parásita.
Las mitocondrias poseen su propio ADN,que codifica parte de la maquinaria esencial para su funcionamiento.Aunque son más pequeños que el núcleo,son muy numerosos,y por ello ocupan un volumen importante.Su función altamente especializada se refleja en la gran cantidad de membrana interna que contienen,y la membrana mitocondrial proporciona el armazón necesario para el transporte de electrones que transforman la energía de las reacciones de oxidación en formas más útiles,especialmente en ATP,creando en cada mitocondria un gran compartimento interno en el que se confinan los enzimas especiales que sintetizan otras reacciones celulares importantes.
Sin las mitocondrias las células animales dependerían de la glucolisis anaerobia para obtener todo su ATP.Pero la glucolisis que degrada la glucosa a piruvato libera únicamente una pequeña fracción del total de la energía libre disponible de la oxidación de los azúcares,mientras en las mitocondrias el metabolismo de los azúcares y ácidos grasos se completa,a través de su oxidación,con oxígeno molecular (O2),a CO2 y H2O.La energía disponible se aprovecha así mucho más eficazmente,ya que se producen aproximadamente 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa,mientras que la glucolisis produciría únicamente 2 moléculas de ATP.
Los cloroplastos,al igual que las mitocondrias,son muy eficientes en la producción de ATP,aunque utilizan la luz solar en vez de azúcares o ácidos grasos.Son propios de las células vegetales y de las algas Chlamydomonas,por lo que en vez de lumen o espacio de la matriz su compartimento más interno es llamado estroma.Al igual que núcleo y mitocondria tienen doble membrana,y es una estructura claramente visible al microscopio,especialmente al electrónico.Las algas Chlamydomonas sólo tienen un gran cloroplasto irregular,con un pirenoide dentro,y disposición poco definida de sus membranas internas,aunque su clorofila tenga la misma estructura química,y la misma función (absorber la energía del sol) que la de las células vegetales.Pero las células verdes de las plantas contienen ya un gran número de cloroplastos,relativamente sencillos;una sola célula de espinaca,por ejemplo,contiene 50 cloroplastos,dentro de los que no se encuentran pirenoides,aunque sí granos de almidón.El cloroplasto es mucho más que un simple receptáculo de clorofila,ya que la clorofila por sí sola no absorbe la energía solar.Su capacidad de fotosíntesis depende de su disposición en la estructura del cloroplasto.La clorofila se almacena en pequeñas fundas de la membrana,y la unidad básica del cloroplasto es un saco aplanado de doble pared,llamado tilacoide.En las plantas superiores los tilacoides se encuentran frecuentemente apilados formando los grana,así llamados porque se ven al microscopio óptico como pequeños granos verdes;y el estroma del que hablé antes es un material fluido que rodea a los grana,que se comunican entre sí mediante tilacoides que pasan a través del estroma.La luz es absorbida en los grana,y en la llamada fase obscura la energía absorbida en los grana es utilizada en la biosíntesis de azúcares,probablemente en los estromas.Plantas y animales utilizan azúcares como materiales de partida para formar estructuras celulares,y los descomponen para liberar la energía requerida en las reacciones nucleares.El cloroplasto pertenece a un grupo de orgánulos llamados plastidios,por lo que existen también leucoplastos y cromoplastos.Los leucoplastos son parecidos a los cromoplastos,pero sin clorofila.En el leucoplasto se forman el almidón,los aceites y proteínas.La parte comestible de la patata contiene leucoplastos.Y los cromoplastos contienen pigmentos que dan color a los pétalos de las flores.Todos estos plastidios se forman a partir de cuerpos más pequeños e incoloros llamados protoplastidios.
Los ribosomas,de 15 a 20 milimicras de diámetro,tienen forma casi esférica y en cada tipo de célula presenta disposición especial.En las de crecimiento rápido,como las embrionarias y cancerosas,están esparcidos por el citoplasma en grupos de cinco a diez.Pero en otras células están unidos a las membranas del retículo endoplasmático.En los ribosomas se unen los aminoácidos para formar proteínas,y las células en los que los ribosomas se encuentran dispersos por el citoplasma están fabricando proteínas estructurales,o especiales como la hemoglobina.Cada ribosoma está compuesto por una subunidad más pequeña que la otra (ergosoma),que se disocian reversiblemente después de cada síntesis proteica.Las moléculas de ARNr (ARN ribosómico) forman una trama sobre la que se ensamblan espontáneamente docenas de proteínas,y pueden formar pares de bases complementarias con determinadas regiones del ARNt (ARN de transferencia) y del ARNm (ARN mensajero) como parte del proceso de reconocimiento ribosoma-ARNm-ARNt.Los ribosomas son por tanto grandes máquinas de síntesis proteica,que proporcionan además los enzimas que catalizan todo el proceso de formación de los enlaces peptídicos.
La unión de muchos ribosomas,situados unos de otros a 80 nucleótidos de distancia en una molécula de ARNm,origina los polisomas o polirribosomas.
El retículo endoplasmático constituye más de la mitad de la membrana total de una célula,ocupando más del 10 % de su volumen,y es un complicado sistema de vesículas y canales intercomunicados que ocupa casi todo el citoplasma.Las cavidades limitadas por las membranas del retículo endoplasmático varían considerablemente según los diferentes tipos de células y condiciones fisiológicas,y el RE aparece como un sistema de comunicación dentro de la célula,continuación de la membrana externa nuclear.Distribuye proteínas y lípidos a diversas partes de la célula,y es una especie de laboratorio en el que se realiza el trabajo químico de la célula.Contiene un espacio interno llamado lumen o espacio de la matriz,separado del citosol mediante la membrana del retículo endoplasmático,continuación de la membrana nuclear externa;y separado del núcleo mediante la membrana nuclear interna.Lumen y aparato de Golgi están sin embargo separados por dos membranas,y la intensa circulación macromolecular entre ambos sistemas membranosos necesita de vesículas de transporte.El retículo endoplasmático separa las moléculas sintetizadas en el citosol de las que no pertenecen a él,y desempeña un papel central en la biosíntesis de las macromoléculas utilizadas para construir nuevos orgánulos celulares.Los lípidos,proteínas y carbohidratos complejos destinados a ser transportados hasta el aparato de Golgi,la membrana plasmática,los lisosomas o el exterior celular se sintetizan en asociación con el retículo endoplasmático.Los ribosomas adheridos a las membranas definen las regiones rugosas del RE (retículo endoplasmático),organizado en pilas de sacos aplanados denominados sáculos,mientras el RE liso consiste en una red de finos túbulos.La membrana externa de la envoltura nuclear siempre está tapizada de ribosomas y continúa con la membrana del RE rugoso.Los espermatozoides no contienen RE rugoso,que es especialmente abundante en las células especializadas en la secreción de proteínas:células acinares pancreáticas y las plasmáticas secretoras de anticuerpos;o en la intensa síntesis de membranas:óvulo inmaduro o bastoncitos de la retina.El RE liso no interviene en la síntesis de proteínas,y en muchas células no es más que una pequeña región del RE rugoso libre de ribosomas.El RE liso es abundante en ciertas células especializadas en el metabolismo lipídico,como los hepatocitos del hígado.Los enzimas que sintetizan los componentes lipídicos de las lipoproteínas están localizados en las membranas del RE liso.El RE liso de los hepatocitos contienen también enzimas,como el citocromo P450,que catalizan reacciones que detoxifican las drogas y los compuestos perjudiciales.Las hormonas esteroideas se sintetizan a partir del colesterol,por lo que las células que sintetizan estas hormonas tienen un compartimento de RE liso muy extendido que alberga los enzimas necesarios para la producción de colesterol y para su transformación en hormonas estereodeas.Las células musculares tienen un RE liso especializado denominado retículo sarcoplasmático,que secuestra el Ca2+ del citosol.Después de cada ciclo de contracción muscular la eliminación de Ca2+ del citosol permite la relajación de las miofibrillas.La mayoría de las proteínas sintetizadas en el RE rugoso son glucoproteínas,y la transferencia del oligosacárido a la asparagina ocurre en el lado luminal del RE.Los fosfolípidos y el colesterol se sintetizan también en las membranas del RE,por lo que una de las funciones primordiales del RE consiste en la producción de casi todos los lípidos y proteínas necesarios para la elaboración de nuevas membranas celulares.
El complejo o aparato de Golgi,llamado también corpúsculos de Golgi,son acúmulos de membranas lisas,vesículas y vacúolas superpuestas,centros recolectores y almacenadores de la célula,unas veces asocados con el retículo endoplasmático y otras con la membrana citoplasmática.Son por tanto grupos de sacos aplanados y en forma de disco,que frecuentemente se ramifican marginalmente en un complicado amasijo de túbulos.Alrededor de los márgenes de estos discos pueden verse densas vesículas de hasta 600 Ä de diámetro,que transportan proteínas del retículo endoplasmático al aparato de Golgi,o los carbohidratos sintetizados en el aparato de Golgi.Los corpúsculos de Golgi parece que se encuentran asociados a los corpúsculos basales de los cilios y flagelos,así como a los centríolos,tal vez porque producen o desprenden los enzimas implicados en la síntesis de las proteínas estructurales que componen los flagelos,cilios y fibras del huso.Desempeña un papel fundamental en el crecimiento de la pared de las células vegetales,porque suministran moléculas de celulosa a la pared celular,y contienen enzimas implicados en la síntesis de la celulosa.Tiene dos caras,la cis o de formación,y la trans o de maduración;la cis estrechamente asociada con una porción de transición del retículo endoplasmático rugoso,siendo la trans la cara más cercana a la membrana plasmática en las células secretoras.Estas dos caras son bioquímicamente diferentes.En cuanto a funciones el aparato de Golgi puede ser el principal director de la circulación macromolecular en el interior de la célula,pues muchas moléculas diferentes pasan a través de alguna porción del aparato de Golgi en algún momento de su maduración,por lo general poco después de su síntesis en el retículo endoplasmático.Las estructuras de los carbohidratos se modifican en el aparato de Golgi,que es necesario en las etapas finales de la síntesis de muchas proteínas,durante las cuales la cadena polipeptídca inicial producida en el retículo endoplasmático madura mediante modificaciones covalentes.El aparato de Golgi es necesario también para el proceso de segregación,que hace posible el posterior transporte intracelular de estas proteínas a lugares específicos de la célula.
Los lisosomas son los principales lugares de digestión intracelular,porque son vesículas membranosas que contienen enzimas hidrolíticos,y son orgánulos esféricos rodeados de membranas,de un diámetro aproximado de 500 milimicras.Almacenan los enzimas digestivos formados en los ribosomas del retículo endoplasmático,y Christian de Duve,su descubridor,los llamó sacos suicidas,porque si se rompen los jugos digestivos que contienen son capaces de destruir a la célula.Actualmente se conocen unos 40 enzimas lisosómicos,y todos ellos son hidrolíticos o hidrolasas ácidas,con actividad óptima cerca del ph 5.Como todos los orgánulos tiene membrana característica,que permite que los productos finales de la digestión de las macromoléculas escapen al exterior;conteniendo además una proteína de transporte especial que utiliza la energía de hidrolisis del ATP para bombear H+ hacia el interior del lisosoma,manteniendo así el ph cercano a 5.Algunas moléculas pequeñas entran en los lisosomas no cargadas,y adquieren carga captando un protón de la matriz ácida del lisosoma.Una vez cargadas son más hidrofílicas,y por consiguiente menos capaces de atravesar la bicapa lipídica del lisosoma.Los lisosomas son pues orgánulos heterogéneos,especializados en funciones digestivas,distinguiéndose los primarios de los secundarios,que son vesículas que contienen substratos y enzimas hidrolíticos.Los lisosomas primarios se forman por gemación a partir del aparato de Golgi,y los peroxisomas son también orgánulos existentes en casi todas las células eucariotas,vestigios de antiguos orgánulos de las células más primitivas,aunque el desarrollo de las mitocondrias los privó de muchas funciones,ya que muchas reacciones que se habían desarrollado en los peroxisomas sin producir energía están ahora acopladas a la formación de ATP mediante la fosforilación oxidativa.Por consiguiente las reacciones oxidativas que aún se realizan en los peroxisomas deben ser las que continúan siendo útiles para la célula,a pesar de la existencia de las mitocondrias.Los peroxisomas utilizan oxígeno para realizar reacciones catabólicas,y su contenido enzimático varía según el tipo de célula.
Los centríolos son pequeños orgánulos de forma cilíndrica que desempeñan un importante papel en la división del material nuclear en las células animales.Tienen de 300 a 400 milimicras de longitud,y unas 150 de diámetro.Se suelen disponer en parejas,formando ángulo recto.Sirven también de cuerpo basal en la formación de cilios o flagelos,y el flagelo espermático se origina a partir de uno de los centríolos.
Las vacuolas son regiones celulares limitadas por membranas y rellenas de jugo vacuolar,que contiene iones y pequeñas moléculas orgánicas,en cantidades mayores que en el protoplasma,así como algunas enzimas y moléculas grandes.La célula vegetal joven contiene muchas vacuolas,que se van fusionando a medida que la célula crece,hasta ocupar el 90 % del volumen celular.Las vacuolas centrales voluminosas no son características de las células animales,y el componente principal de las vacuolas es el agua,más sales,azúcares,elementos minerales y algunas proteínas en disolución.A veces la concentración de una determinada substancia en la vacuola es suficientemente grande como para formar cristales.Suelen ser ácidas,y de ellas procede el sabor de los cítricos.Si se rompen el jugo vacuolar daña el protoplasma.La vacuola es también el lugar donde se depositan pigmentos,de colores verdes,amarillos o anaranjados,y parte de los colores rojos de las plantas son debidos a los pigmentos contenidos en los cloroplastos.Los colores azules,violetas,purpúreos,rojos obscuros y escarlatas son en cambio causados por un grupo de pigmentos llamados antocianos,fácilmente solubles en agua,disueltos en el jugo vacuolar.Los antocianos son por tanto los causantes de los colores rojizos y azulados de muchas verduras (rábanos,remolachas,ciertas coles),frutos (uvas,ciruelas,cerezas) y flores (geranios,rosas,peonías).Algunas veces son tan brillantes que enmascaran la clorofila de las hojas,siendo también responsables del color rojo brillante que toman algunas hojas en otoño.Algunos de estos pigmentos se forman como respuesta al frío o a la luz solar fuerte,mientras que otros aparecen cuando mueren o palidecen los cloroplastos.
Los esferosomas tienen normalmente un diámetro de 1 a 2 micras,y contienen altas concentraciones de enzimas capaces de degradar proteínas y otras moléculas complejas.Otras esferosomas contienen altas concentraciones de lípidos y substancias grasas.
Los microcuerpos son de nuevo orgánulos propios de las células vegetales,con diámetro de 0.5 a 1.5 micras.Los peroxisomas y glioxisomas vegetales pueden ser considerados también microcuerpos,conteniendo los glioxisomas los enzimas que degradan las grasas.
Las membranas hacen posible la vida celular,y toda célula está rodeada por una membrana plasmática,que mantiene las diferencias esenciales entre el contenido de la célula y su entorno,siendo un filtro selectivo que mantiene la desigual concentración de iones a ambos lados de ella,permitiendo además que penetren en la célula los nutrientes,y salgan los productos residuales.Todas tienen una estructura general común:agrupaciones de moléculas lipídicas y proteicas,unidas por interacciones no covalentes.Las moléculas lipídicas están dispuestas en forma de una doble capa continua de 4 a 5 nanómetros de grosor.Esta capa lipídica constituye la estructura básica de la membrana,y actúa de barrera relativamente impermeable al flujo de la mayoría de moléculas hidrosolubles.Las moléculas proteicas están disueltas en la bicapa lipídica,sirviendo unas para el transporte de moléculas específicas hacia el interior o exterior de la célula,siendo otras enzimas que catalizan reacciones asociadas a las membranas,o actuando de eslabones estructurales entre el citoesqueleto de la célula y la matriz extracelular,o de receptores que reciben y traducen las señales químicas procedentes del entorno.Todas las membranas son estructuras fluidas y dinámicas,pues la mayoría de sus moléculas pueden desplazarse con rapidez por el plano de la membrana.Son además estructuras asimétricas,porque la composición lipídica y proteica de sus dos caras se diferencian reflejando funciones diferentes.Los componentes lipídicos y proteicos específicos varían de una membrana a otra,pero los tres lípidos principales son fosfolípidos,colesterol y glucolípidos.La cantidad y tipo de proteína reflejan la función de cada membrana,y se agrupan en manchas cuando se unen a través de puentes cruzados por la acción de anticuerpos.Se puede cuantificar las velocidades de difusión lateral de las proteínas de membrana,y las células disponen de sistemas para restringir esta movilidad.Los procesos de secreción se llaman exocitosis,y los de ingestión endocitosis:pinocitosis si la célula ingiere agua,líquidos o solutos;fagocitosis si ingiere partículas alimenticias.La exocitosis se produce mediante la fusión de vesículas intracelulares con la membrana plasmática,y la mayoría de vesículas endocíticas terminan fusionándose con lisosomas primarios.Muchas vesículas de endocitosis están revestidas,y algunas macromoléculas pueden atravesar directamente las membranas.Las células fagocíticas especializadas ingieren partículas que se unen a receptores específicos de su superficie,y la fagocitosis es una respuesta localizada que ocurre mediante un mecanismo de cierre de la membrana en cremallera.
Con pocas excepciones las células vegetales poseen además una pared celular externa,formada por unidades de celulosa,constituida por glucosa en forma de largas microfibrillas.Cuando la célula deja de crecer la pared se endurece,y en las plantas fibrosas y leñosas la pared permanece cuando mueren las células.En algunas células vegetales se deposita una pared celular secundaria por la parte interna de la pared celular,y filamentos de citoplasma llamados plasmodesmos conectan las células vegetales contiguas,a través de orificios en la pared celular.
Flagelos y cilios son estructuras pilosas que emergen de las superficies libres de muchas células vegetales y animales,con diámetro relativamente constante (unas 0.2 micras),pero longitud entre 2 y 150 micras.Convencionalmente a los largos,solitarios o de pequeño número se les llama flagelos,mientras los pequeños o numerosos son llamados cilios.En plantas,hongos y animales microscópicos los flagelos son órganos locomotores que impulsan al organismo a través del agua.En las plantas pluricelelulares estos orgánulos se encuentran únicamente en las células sexuales,si los gametos son móviles.La estructura interna de los flagelos está constituida por dos microtúbulos centrales rodeados por nueve pares de microtúbulos,y la pared de cada microtúbulo parece estar compuesta por 13 filamentos longitudinales.Los flagelos aislados pueden moverse por sí mismos,posiblemente por el deslizamiento de los túbulos externos sobre el par interior.Los flagelos se originan en corpúsculos basales de estructura parecida a los flagelos,pero con túbulos agrupados de tres en tres,faltando los centrales.
El núcleo es la estructura más prominente de las células eucariotas,controlando el desarrollo de las actividades celulares y almacenando la información genética.Está separado del citoplasma por la membrana nuclear,plagada de poros.El nucleoplasma es de composición química algo diferente a la del citoplasma,y los mensajes genéticos son transportados al citoplasma por las moléculas de RNA,que franquean la membrana nuclear a través de los poros.El núcleo ejerce por tanto un control continuo del citoplasma,tanto sobre su estructura como sobre su función,aunque algunas estructuras citoplasmáticas sean autónomas,y el citoplasma a su vez regule al núcleo.
En el núcleo se encuentra uno o varios nucléolos,que intervienen en la formación de los ribosomas.Y fibras finas y granos de DNA-proteínas,formando cromosomas,que se van condensando a medida que avanza el proceso de división celular.La información hereditaria es portada por las moléculas de DNA,integradas en unidades mayores que contienen también proteínas:los citados cromosomas.Cada fibra de DNA-proteína suele tener 230 Ä aproximados de diámetro,repetidamente arrollada longitudinal y transversalmente.Una sola molécula de DNA-proteína es pues muchísimo más larga que el cromosoma,y ya en la bacteria E.coli su DNA,disperso en el citoplasma,es 700 veces más largo que la bacteria.El contenido de DNA por célula es mucho mayor en los eucariontes que en los procariontes,y el número de cromosomas varía de un organismo a otro:4 en el Haplopappus gracilis,planta anual del desierto;6 en el mosquito;18 en el repollo;20 en la col y maíz;26 en la rana;34 en el girasol;38 en el gato;42 en el trigo;46 en el hombre;48 en el ciruelo;78 en el perro;94 en el pez Gambusia y carpa dorada,y nada menos que 1.250 en el helecho Ophioglossum.El número de cromosomas presentes en las células se llama diploide,porque cuando se forman los gametos el número se reduce a la mitad,por lo que estas células se llaman haploides.El gameto femenino (óvulo) y masculino (espermatozoide) juntos forman el zigoto (huevo),que vuelve a ser diploide.El óvulo y espermatozoide del género humano tienen pues 23 cromosomas,y el zigoto 46.Algunas células vegetales,las de las raíces por ejemplo,tienen más de dos veces el número haploide,y se las llama poliploides.
No me detengo más en el estudio del núcleo,porque dedicaré uno o varios capítulos a la Genética.
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