La célula: unidad estructural y funcional de los seres vivos
“Hay un principio universal de desarrollo de las partes elementales de los organismos por distintos que sean, y ese principio es la formación de células.”
þ Todos los organismos están formados de una o más células.
þ Las reacciones químicas de los seres vivos, incluyendo los procesos de obtención de energía y las reacciones de biosíntesis, tienen lugar en el interior de las células.
þ Las células provienen de otras células.
þ Las células contienen información hereditaria de los seres que forman y esta información pasa de las células madres a las hojas.
þ La célula es un sistema abierto.
þ Tiene una estructura organizada.
þ Puede autorregular sus procesos.
þ Todos los tipos celulares tienen ADN como material genético.
La gran diversidad de seres vivos, como la diversidad de estructuras que constituyen a un organismo multicelular, como el hombre, hacen evidente que existe una gran multiplicidad de tipos celulares.
Las bacterias son los organismos más pequeños, formados por una sola célula. Sus células son muy sencillas si se las compara con las del resto de los seres vivos.
Las células bacterianas están limitadas por una membrana plasmática y una estructura por fuera de la misma que la envuelve completamente, la pared celular. La región que se encuentra por dentro de la membrana es denominada citoplasma. En él se puede observar una molécula circular de ácido desoxirribonucleico (ADN), que constituye el material hereditario de este tipo de organismos. La zona donde se encuentra localizado el ADN se denomina nucleoide, no encontrándose aislada del resto del citoplasma.
En las células más evolucionadas, el material hereditario se aísla del citoplasma a través de una membrana que constituye el núcleo celular.
Debido a que esto no ocurre en las células bacterianas, se dice que no poseen núcleo. Por esto reciben el nombre de procariotas (pro= “antes” karion= “núcleo”).
En el citoplasma de la célula procariota tampoco se observan otros compartimientos limitados por membranas. Pero pueden observarse un gran número de partículas, compuestas por ácido ribonucleico (ARN), son los ribosomas, que cumplen la misma función que en otros tipos de células: la síntesis (fabricación) de proteínas.
Todos los seres vivos que no pertenecen al Reino Moneras (en el que se incluyen las bacterias), poseen células limitadas externamente, y con su citoplasma dividido en compartimientos, por membranas.
La existencia de diversos compartimentos permite que en cada uno se produzca un tipo diferente de proceso.
Cuando se observa al microscopio alguna célula con estas características, el más evidente de los compartimientos es el núcleo que aísla al material hereditario (ADN), junto con las proteínas a las que está asociado, del resto del citoplasma. Esta condición le da, a estas células, su nombre: eucariota (eu= verdadero, karion= núcleo).
Ambos tipos celulares pueden constituir el cuerpo de un organismo celular, pero sos las eucariotas se encuentran en seres vivos multicelulares como el hombre.
La condición multicelular permite a un organismo de este tipo distribuir las tareas en diferentes grupos de células. Para realizar distintas funciones, es necesario que las células de un mismo individuo desarrollen características estructurales y funcionales diferenciales: la “diferenciación celular”, en la que las células con un plan básico general, toman características distintivas para poder ejecutar tareas disímiles.
Las células deben captar alimento y otros materiales a través de su membrana plasmática y deben eliminar los productos de desecho, generados en las distintas reacciones metabólicas rápidamente antes de que estos se acumulen hasta niveles tóxicos para la supervivencia celular. El tamaño celular pequeño lo favorece porque se este modo las moléculas recorren distintas distancias cortas, lo que acelera las actividades celulares.
Por la forma en que las células llevan a cabo sus funciones pueden considerárselas como pequeños sistemas, unidades dinámicas de partes integradas en las que la mayor parte de las actividades se producen simultáneamente y se influyen entre sí cumpliendo todas las propiedades de un sistema abierto.
Es necesario que la célula organice mecanismos de control y de regulación. En los organismos multicelulares, los procesos homeostáticos celulares repercuten en el equilibrio total del individuo.
Química celular
Todos los cuerpos que forman parte del mundo material están formados por materia. Debido a esto todos tienen una constitución común, la asociación de unidades más simples, los átomos. Estos se unen formando moléculas y, a su vez, éstas se reúnen para formar estructuras cada vez más complejas.
Los átomos están constituidos por elementos más pequeños: los protones, los neutrones y los electrones. Estas pequeñas partículas subatómicas se distribuyen en el espacio de una forma particular: los protones y los neutrones forman un cuerpo central (el núcleo atómico) y los electrones giran alrededor de éste, en distintos niveles. Cuando se unen dos o más átomos, se forman moléculas que poseen diferentes propiedades a las que cada uno de los átomos que las forman.
Las moléculas que se forman por la unión de éstos, pueden clasificarse en dos grandes grupos: orgánicas e inorgánicas.
- Las moléculas inorgánicas: Se consideran inorgánicas a aquellas moléculas que no contienen Carbono, entre las que se encuentran el agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y muchas sales, entre otras. El compuesto que se encuentra en mayor proporción en las células es el agua, esta actúa como principal diluyente de las sustancias que entran y salen de la célula y es imprescindible para las reacciones químicas que se llevan a cabo en el interior de ella. También actúa regulando la temperatura o como medio de transporte de sustancias.
· Las moléculas orgánicas: estas se originan casi exclusivamente en el interior de las células, siempre están compuestas por átomos de carbono (C) que se unen entre sí dando origen a cadenas, a las que se acoplan otros átomos como Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, etc.
Existen cuatro grandes familias de moléculas orgánicas pequeñas:
Glúcidos o carbohidratos
Lípidos
Aminoácidos
Ácidos nucleicos o Nucleótidos
þ Los carbohidratos
El carbono determina la conformación de los glúcidos, de donde procede su nomenclatura. En un átomo puede haber de 3 a 7 carbonos. Dependiendo del número de carbonos se llamará:
3 trilosa, 4 tetrosa, 5 pentosa, 6 hexosa, 7 heptosa.
Los azucares según el número de moléculas que los componen pueden ser:
1 Monosacáridos, Si la cadena de sacáridos tiene de 2 a 10 Oligosacáridos
A partir de 10 y sin limite polisacáridos.
Funciones de los azucares
Los azucares tienen varias funciones, pero principalmente son una gran fuente de energía.
FUNCIÓN ESTRUCTURAL:
Los azucares tienen un importante papel en la conformación y estructura de las células
þ Los lípidos
Los lípidos son un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en agua, tienen como función la de proporcionar energía al organismo igual que los glúcidos, pero incluso en mayor grado.
Los lípidos se almacenan en triglicéridos que están formados por glicerol y ácidos grasos.
En el caso de la membrana plasmática de las células, los lípidos se disponen formando una bicapa con las cabezas polares (hidrofilicas) dirigidas al medio acuoso y con las colas (hidrófobas) de ácidos grasos enfrentadas entre si.
þ Los aminoácidos
Los aminoácidos son las unidades básicas que componen las proteínas, las cuales están compuestas por largos polímeros encadenados (aminoácidos encadenados) aunque existen muchas posibles combinaciones, en la formación de las proteínas, solo se utilizan 20 aminoácidos posibles Ej. Alanina,...
Todos estos aminoácidos están unidos a través del enlace peptídico.
þ Proteínas:
Son vitales para la conformación estructural de las células y para sus funciones biológicas. Existe para cada proteína un segmento específico de ADN que la codifica.
Casi todas las reacciones químicas de las células están catalizadas por encimas.
Otra de las funciones es que son proteínas de transporte
Como la hemoglobina que transporta oxigeno
También actúan como factores nutrientes y de reserva, también son contráctiles (tubulina, que forma los microtubulos del citoesqueleto de las células)
Proteínas estructurales: algunas proteínas pueden formar filamentos, hojas o láminas para conferir fuerza o protección a las estructuras biológicas.
Las proteínas con funciones de defensa forman parte del sistema inmunitario.
Igualmente las proteínas pueden funcionar como anticuerpos, o inmunoglobulinas y actúan defendiendo al organismo de elementos patógenos, ya que son capaces de neutralizar o marcar, bacterias o virus. El ejemplo lo podemos encontrar en la trombina que hace que coagule la sangre y llega a evitar hemorragias.
Otras proteínas son las reguladoras que pueden ser hormonas como la insulina, que es considerada como la más común y se encarga de regular los niveles de azúcar en la sangre.
Otro tipo de proteínas reguladoras son las proteínas G que intervienen en los mecanismos de neurotransmisores.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
Las proteínas formadas por la unión de distintos aminoácidos a través del enlace peptídico, tendrán las características que le confieran los aminoácidos que las forman.
Las proteínas formadas por distintos aminoácidos son DISTINTAS. De modo que la estructura primaria de la proteína vendrá dada por secuencia su secuencia de aminoácidos.
Conforme se van sintetizando proteínas, estas tienden a enrollarse, ya que los extremos, los residuos de los aminoácidos son hidrófobos y tienden a quedar agrupados en la parte interna de la proteína.
Estructura secundaria: se forma en hélice o placas dejando fuera los residuos.
Estructura terciaria: viene a ser como dos secundarias unidas con dos materiales diferentes, como un ovillo de lana hecho con dos hilos de diferentes colores.
Estructura cuaternaria: es una proteína formada por dos unidades diferentes, es exactamente como el acoplamiento de dos unidades terciarias.
þ ÁCIDOS NUCLEICOS Y NUCLEOTIDOS
Los ácidos nucleicos el ADN y el ARN son los responsables de la información genética.
Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleótidos y un nucleótido esta compuesto por una base microgenada, un grupo d fosfato y aun azúcar. Y dependiendo del azúcar que lleve es un ADN o ARN. Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos:
PIRIMIDICAS: citosina, tuinina, y uracilo
URICAS: guanina o adenina
En el ADN podemos encontrar apareamientos de tinina, cetosina con guanina.
Y el en ARN, uracilos con adenina o citosina con guanina.
Clasificación de los seres vivos
Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar en unicelulares y pluricelulares.
Unicelulares: Son todos aquellos organismos formados por una sola célula. En este grupo, los más representativos son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que sólo pueden observarse con un microscopio.
Pluricelulares: Son todos aquellos organismos formados por más de una célula. Existe gran variedad de ellos, tales como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios, peces, reptiles) y los invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.).
En los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores (angiosperma), sin flores típicas (gimnospermas), musgos, hongos, etcétera.
Los organismos pluricelulares presentan una determinada organización de sus células, en distintos niveles, que son:
Célula: mínima unidad que forma parte de un ser vivo.
Tejido: conjunto de células que tienen características y funciones similares y con un mismo origen.
Órgano: conjunto de tejidos unidos y coordinados para cumplir una función específica. Por ejemplo: pulmón, corazón, estómago, etcétera. En el caso de los vegetales, son considerados órganos: la raíz, las semillas, las hojas, las flor, etcétera.
Sistemas: resultado de la unión de varios órganos, los cuales funcionan de una forma coordinada para desempeñar un rol determinado. Por ejemplo: se habla de Sistema Digestivo, Renal, Circulatorio, Nervioso, Reproductor, etcétera.
Organismo: es un ser vivo formado por un conjunto de sistemas, que trabajan armónicamente.
Existen seres vivos que no tienen órganos o sistemas estructurados, pero poseen una organización sencilla, esto les permite un buen desarrollo. Si un órgano se daña o altera provoca una desorganización del ser vivo.
Las tres partes básicas de toda célula son: la membrana plasmática, el citoplasma, y el núcleo.
La membrana celular o plasmática
La membrana celular se caracteriza porque:
Rodea a toda la célula y mantiene su integridad.
Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínas ylípidos, específicamente fosfolípidos.
Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran sumergidas las proteínas.
Es una estructura dinámica.
Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a través de ella.
Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales
Funciones de la membrana celular
Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior.
Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras.
Aísla y protege a la célula del ambiente externo
El citoplasma
Se caracteriza porque:
Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.
Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelos celulares.
Está constituido por una sustancia semilíquida.
Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.
Funciones del citoplasma
Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.
De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.
Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.
Los organelos celulares
Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos.
Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía.
Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado DNA mitocondrial.
La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa.
Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2(anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato).
El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP.
La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:
| | Energía | |
| ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato) | ||
Esta reacción permite almacenar la energía.
En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:
| ATP | ----------------> ADP + P + Energía |
Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.
Poseen su propio material genético llamado DNA plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.
En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.
Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.
| | clorofila | |
| 6CO2 +6H2O + Energía----------------> glucosa + 6O2 | ||
Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera.
Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma.
Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-.
Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas.
Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula.
El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica -lípidos o grasas-.
Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso.Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas.
Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y organelos, que han dejado de funcionar en la célula.
Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamadomitosis.
Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y otros materiales.
El núcleo
Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.
Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominanprocariontes.
En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:
Ser voluminoso.
Ocupar una posición central en la célula.
Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
En el interior del núcleo se pueden encontrar:
Núcleo plasma o jugo nuclear.
Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), ambos compuestos orgánicos.
El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas.
Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está contenida toda la información genética propia de cada ser vivo.
La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos celulares.
Comunicación Intercelular
La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células. La función principal de la comunicación celular es la de adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir a esos cambios, gracias al fenómeno de la homeostasis.
Ninguna célula vive aislada. En todos los organismos multicelulares, donde se alcanza el grado más elevado de complejidad en la comunicación célula a célula, la supervivencia depende de una red compleja de comunicaciones intercelulares que coordinan en las células su crecimiento, diferenciación y metabolismo. Para que esta supervivencia se dé, es necesario que las células:
þ Se comuniquen con las células vecinas
þ Vigilen las condiciones de su ambiente.
þ Respondan de manera apropiada a diversos tipos de estímulos que llegan a su superficie celular.
Todas las células reciben señales desde su medio externo y responden enviando nuevas señales.
Las células poseen en la membrana plasmática un tipo de proteínas específicas llamadas receptores celulares encargadas de recibir señales fisicoquímicas del exterior celular.
La comunicación intercelular implica:
þ Liberación de una señal química extracelular (mensajero químico) por parte de la célula emisora. Estos pueden estar constituidos por diversos tipos de moléculas tales como proteínas, pequeños pépticos, aminoácidos, nucleótidos, etc. Los mensajeros químicos pueden agruparse de forma general y estrictamente formativo en cuatro grupos:
· Neurotransmisores: moléculas de señalización utilizadas por el sistema nervioso para comunicar entre sí o con los órganos periféricos.
· Hormonas: moléculas de señalización, secretadas por las glándulas endocrinas que regulan la casi totalidad de las funciones fisiológicas.
· Citoquinas: moléculas de señalización implicadas en el control de la inmunidad del organismo frente a agentes extraños.
· Factores de crecimiento: moléculas de señalización por le general asociadas al control de la proliferación, diferenciación y la muerte celular.
þ Reconocimiento y recepción de la señal extracelular por parte de la célula receptora. Solo responden a una señal las células que poseen receptores para las mismas. Estos se localizan en la membrana celular o dentro de la célula en pequeñas cantidades, son proteínas capaces de reconocer y fijar mensajeros químicos con gran afinidad y especificidad.
Tipos de receptores:
· Receptores externos o de membrana: son proteínas que se extienden por todo el espesor de la membrana plasmática de la célula, con un extremo del receptor fuera de la célula (dominio extracelular) y otro extremo del receptor dentro (dominio intracelular). Cuando el dominio extracelular reconoce a una hormona, la totalidad del receptor sufre un cambio en su conformación estructural que afecta al dominio intracelular, confiriéndole una nueva acción. En este caso, la hormona (u otro ligando) no atraviesa la membrana plasmática para penetrar en la célula. Aunque un receptor sencillo puede transducir alguna señal tras la unión del ligando, lo más frecuente es que la unión del ligando provoque la asociación de varias moléculas receptoras.
· Receptores internos o intracelulares: en algunos casos, los receptores se encuentran en el interior de la célula, libre en la parte soluble del citoplasma y por lo tanto las moléculas señales deben entrar primero a la célula para activarlos. Los mensajeros químicos deben ser suficientemente pequeños e hidrofóbicos como para difundir a través de la membrana plasmática.
þ Transducción: cambio del mensaje extracelular o uno intracelular a otra señal o respuesta específica. La transducción se inicia a partir del momento en que un receptor externo o interno se activa al unirse específicamente a un mensajero químico. Esto provoca la formación intracelular de una molécula que promueve una actividad bioquímica característica de esa célula. El mensajero intracelular que conduce al desarrollo de estas funciones celulares, a menudo también recibe el nombre de segundo mensajero la activación de los segundos mensajeros inicia una cascada de reacciones bioquímicas dentro de la célula que amplifica la respuesta.
þ Efecto: cambio en la conducta de la célula receptora o blanco. Las respuestas pueden ser rápidas o lentas, las rápidas son iniciadas por la activación de receptores internos o externos, implican un cambio en la función de una proteína ya fabricada por la célula. Las respuestas lentas son iniciadas por la activación de receptores internos que entran al núcleo y activan la expresión de genes.
Tipos de comunicación
Existen diferentes estrategias de comunicación intercelular que se diferencian entre si por la distancia en que transmiten las señales.
Comunicación autocrina
La comunicación autocrina o autocomunicación es la que establece una célula consigo misma. Este tipo de comunicación es el que establece la neurona presináptica al captar ella misma en sus receptores celulares, los neurotransmisores que ha vertido en la sinapsis, para así dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos. Muchas células en crecimiento como las células del embrión o las células cancerosas producen factores de crecimiento y los receptores para esos mismos factores de crecimiento y así perpetuar su proliferación, controlada en el caso del embrión y descontrolada en el caso del cáncer.
Comunicación endocrina
En la comunicación endocrina, las moléculas señalizadotas (hormonas) son secretadas por células endocrinas especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana localizadas en lugares alejados del organismo. En los animales se producen más de 50 hormonas distintas por las glándulas endocrinas.
Comunicación sináptica
La comunicación sináptica consiste en la transmisión electroquímica de señales entre dos o más neuronas. Los mensajeros químicos son de corto alcance y se denominan neurotransmisores.
Comunicación parácrina
Las células segregan mensajeros químicos que actúan como mediadores químicos locales, los cuales son tan rápidamente captados, destruidos o inmovilizados, que únicamente llegan a actuar sobre las células situadas en el entorno inmediato de la célula que los ha segregado (célula señal).
Como entran y salen sustancias de la célula
La membrana plasmática se comporta como una barrera con permeabilidad selectiva regulando el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Sus propiedades aseguran que las sustancias esenciales, como la glucosa, los aminoácidos y los lípidos entre a la célula fácilmente, que los intermediarios metabólicos permanezcan en la célula y que los productos de desechos, como la urea, abandonen la misma.
La membrana, debido a sus características hidrofóbicas, es impermeable a la mayor parte de las moléculas hidrosolubles, como la glucosa, los aminoácidos y los iones en general. En cambio, las moléculas hidrofóbicas, siempre y cuando su tamaño no sea demasiado grande, pueden atravesarla fácilmente.
Únicamente atravesarán la membrana las moléculas no polares y pequeñas como el O2, CO2 e incluso el CO (tóxico), compuestos liposolubles como los ácidos grasos y además, a pesar de ser moléculas polares, el etanol, la urea y el agua.
El resto de las moléculas se transfiere de un lado a otro de la membrana a través de proteínas integrales que actúan como transportadores; sin estos dichas moléculas no pueden difundir a través de las membranas.
Antes de continuar con los mecanismos que permiten el transporte de sustancias a través de la membrana celular es preciso realizar una breve explicación acerca del fenómeno de difusión.
La difusión es el moviendo de moléculas desde una zona de mayor concentración hacia una de menor concentración. A la diferencia de concentración que existe entre una zona y otra se la denomina gradiente.
Tipos de transporte a través de la membrana
Transporte pasivo o difusión
El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración a otro de menor concentración.
Difusión facilitada
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos.
Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa.
La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:
Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana
Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana
De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo
Transporte activo
Mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración. Es un proceso que requiere de energía, llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de partículas es un proceso la energía-requerir que mueve el material a través de una membrana de la célula y sube el gradiente de la concentración. La célula utiliza transporte activo en tres situaciones: cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración, cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables, y cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.
En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de rebalanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariotas se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentración de nutrientes. El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración (Gradiente químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía.
Endocitosis
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, englobándolas en una invaginación de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.
Existen dos procesos:
Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante pequeñas vesículas.
Endocitosis mediada por receptor
Es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmática (especificas). Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.
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