Cómo Funcionan Las Células

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El cuerpo humano está compuesto por unos 10 billones de células. Todo, desde la reproducción hasta las infecciones y la reparación de un hueso roto, ocurre a nivel celular. Averigua todo sobre las células.

-A nivel microscópico, todos estamos compuestos de células. Mírate a ti mismo en un espejo: lo que ves es alrededor de 10 billones de células divididas en aproximadamente 200 tipos diferentes. Nuestros músculos están formados por células musculares, nuestros hígados de células hepáticas, e incluso hay tipos muy especializados de células que producen el esmalte para nuestros dientes o lentes transparentes en nuestros ojos.

Si quieres entender cómo funciona tu cuerpo, necesitas entender las células. Todo, desde la reproducción hasta las infecciones y la reparación de un hueso roto, ocurre a nivel celular. Si desea comprender nuevas fronteras como la biotecnología y la ingeniería genética, también necesita comprender las células.

Cualquiera que lea el periódico o cualquiera de las revistas científicas (Scientific American, Discover, Popular Science) está consciente de que los genes son GRANDES noticias en estos días. Estos son algunos de los términos que comúnmente ves:

  • Biotecnología
  • Empalme de genes
  • Genoma humano
  • Ingeniería genética
  • ADN recombinante
  • Enfermedades genéticas
  • Terapia de genes
  • Mutaciones de ADN
  • Huellas dactilares de ADN o perfiles de ADN

-¡La ciencia genética y la genética están cambiando rápidamente el aspecto de la medicina, la agricultura e incluso el sistema legal!

En este artículo, profundizaremos en el nivel molecular para comprender completamente cómo funcionan las células. Veremos las celdas más simples posibles: células bacterianas. Al comprender cómo funcionan las bacterias, puede comprender los mecanismos básicos de todas las células de su cuerpo. Este es un tema fascinante tanto por su carácter muy personal como por el hecho de que hace que estas noticias sean mucho más claras y fáciles de entender. Además, una vez que entienda cómo funcionan las células, podrá responder otras preguntas relacionadas como estas:

  • ¿Qué es un virus y cómo funciona a nivel molecular?
  • ¿Qué es un antibiótico y cómo funcionan los antibióticos? ¿Por qué los antibióticos no matan las células normales?
  • ¿Qué es una vitamina y por qué necesitamos tomarlos todos los días?
  • ¿Cómo funcionan los venenos?
  • ¿Qué significa estar vivo, al menos a nivel celular?

Todas estas preguntas tienen respuestas obvias una vez que entiendes cómo funcionan las células, ¡así que empecemos!

Partes de la célula

Cómo funcionan las células: cómo

Tu cuerpo esta hecho de 10 billones de células. Las células humanas más grandes tienen aproximadamente el diámetro de un cabello humano, pero la mayoría de las células humanas son más pequeñas, quizás una décima parte del diámetro de un cabello humano.

Pase sus dedos por su cabello ahora y mire una sola hebra. No es muy grueso, tal vez 100 micras de diámetro (una micra es una millonésima de metro, por lo que 100 micras es una décima de milímetro). Una célula humana típica podría ser una décima parte del diámetro de su cabello (10 micrones). Mire hacia abajo a su dedo pequeño: podría representar 2 o 3 billones de células aproximadamente, dependiendo de qué tan grande sea. Imagina una casa entera llena de guisantes. Si la casa es tu dedo pequeño, los guisantes son las células. ¡Eso es un montón de células!

Las bacterias son las células más simples que existen en la actualidad. Una bacteria es una célula viva, autónoma y única. Un Escherichia coli bacterias (o E. coli Las bacterias) son típicas: son aproximadamente una centésima parte del tamaño de una célula humana (tal vez una micra de largo y una décima de micra de ancho), por lo que es invisible sin un microscopio. Cuando contrae una infección, las bacterias nadan alrededor de sus células grandes como pequeños botes de remos al lado de un barco grande.

Las bacterias son mucho más simples que las células humanas. Una bacteria consiste en una envoltura externa llamada membrana celulary dentro de la membrana hay un líquido acuoso llamado citoplasma. El citoplasma podría ser 70 por ciento de agua. El otro 30 por ciento está lleno de proteínas llamadas enzimas que la célula ha fabricado, junto con moléculas más pequeñas como aminoácidos, moléculas de glucosa y ATP. En el centro de la célula hay una bola de ADN (similar a una bola de cuerda arrugada). Si fueras a estirar este ADN en una sola hebra larga, sería increíblemente largo en comparación con las bacterias, ¡unas 1000 veces más!

Una bacteria de E. coli tiene una forma distintiva de cápsula. La parte exterior de la célula es la membrana celular, que se muestra aquí en naranja. En E. coli, en realidad hay dos membranas muy separadas que protegen la célula. Dentro de la membrana se encuentra el citoplasma, compuesto por millones de enzimas, azúcares, ATP y otras moléculas que flotan libremente en el agua. En el centro de la célula está su ADN. El ADN es como una bola de cuerda arrugada. No hay protección para el ADN en una bacteria: la bola arrugada flota en el citoplasma aproximadamente en el centro de la célula. Adjunto al exterior de la célula hay largas hebras llamadas flagelos, que propulsan la célula. No todas las bacterias tienen flagelos, y ninguna célula humana los tiene, además de los espermatozoides.

Las células humanas son mucho más complejas que las bacterias. Contienen una membrana nuclear especial para proteger el ADN, membranas y estructuras adicionales como las mitocondrias y los cuerpos de Golgi, y una variedad de otras características avanzadas. Sin embargo, los procesos fundamentales son los mismos en las bacterias y en las células humanas, por lo que comenzaremos con las bacterias.

Enzimas

La estructura química de la glucosa.

La estructura química de la glucosa.

En un momento dado, todo el trabajo que se realiza dentro de cualquier celda se realiza mediante enzimas. Si entiendes las enzimas, entiendes las células. Una bacteria como la E. coli tiene alrededor de 1,000 tipos diferentes de enzimas que flotan en el citoplasma en un momento dado.

Las enzimas tienen propiedades extremadamente interesantes que las hacen pequeñas máquinas de reacción química.El propósito de una enzima en una célula es permitir que la célula lleve a cabo reacciones químicas muy rápidamente. Estas reacciones permiten que la célula construya cosas o las separe según sea necesario. Así es como una célula crece y se reproduce. ¡En el nivel más básico, una célula es realmente una pequeña bolsa llena de reacciones químicas que son posibles gracias a las enzimas!

Las enzimas están hechas de aminoácidos, y son proteínas. Cuando se forma una enzima, se produce uniendo entre 100 y 1,000 aminoácidos en un orden muy específico y único. La cadena de aminoácidos luego se pliega en una forma única. Esa forma le permite a la enzima llevar a cabo reacciones químicas específicas: una enzima actúa como un catalizador muy eficiente para una reacción química específica. La enzima acelera esa reacción tremendamente.

Por ejemplo, el azúcar maltosa está hecho de dos moléculas de glucosa unidas entre sí. La enzima maltasa tiene una forma tal que puede romper el enlace y liberar las dos piezas de glucosa. Lo único que puede hacer la maltasa es romper las moléculas de maltosa, pero puede hacerlo de manera muy rápida y eficiente. Otros tipos de enzimas pueden juntar átomos y moléculas. Romper las moléculas y juntarlas es lo que hacen las enzimas, y existe una enzima específica para cada reacción química necesaria para que la célula funcione correctamente.

Cómo funcionan las células: funcionan

La maltosa está formada por dos moléculas de glucosa unidas (1). La enzima maltasa es una proteína que tiene una forma perfecta para aceptar una molécula de maltosa y romper el enlace (2). Las dos moléculas de glucosa se liberan (3). Una sola enzima maltasa puede romper más de 1,000 enlaces de maltosa por segundo, y solo aceptará moléculas de maltosa.

Puedes ver en el diagrama de arriba la acción básica de una enzima. Una molécula de maltosa flota cerca y se captura en un sitio específico de la enzima maltasa. los sitio activo en la enzima se rompe el enlace, y luego las dos moléculas de glucosa desaparecen.

Es posible que hayas oído hablar de personas que están intolerancia a la lactosa, o puede sufrir este problema usted mismo. El problema surge porque el azúcar en la leche, la lactosa, no se rompe en sus componentes de glucosa. Por lo tanto, no puede ser digerido. Las células intestinales de las personas intolerantes a la lactosa no producen lactasa, la enzima necesaria para descomponer la lactosa. Este problema muestra cómo la falta de una sola enzima en el cuerpo humano puede llevar a problemas. Una persona que es intolerante a la lactosa puede tragar una gota de lactasa antes de tomar leche y el problema está resuelto. Muchas deficiencias de enzimas no son tan fáciles de solucionar.

Dentro de una bacteria hay cerca de 1,000 tipos de enzimas (la lactasa es una de ellas). Todas las enzimas flotan libremente en el citoplasma a la espera de la sustancia química por la que reconocen flotar. Hay cientos o millones de copias de cada tipo diferente de enzima, dependiendo de qué tan importante es una reacción para una célula y con qué frecuencia se necesita la reacción. Estas enzimas hacen todo, desde descomponer la glucosa para obtener energía hasta construir paredes celulares, construir nuevas enzimas y permitir que la célula se reproduzca. Las enzimas hacen todo el trabajo dentro de las células.

Proteínas

Cómo funcionan las células: cómo

Una proteína es cualquier cadena de aminoácidos. Un aminoácido es una pequeña molécula que actúa como el bloque de construcción de cualquier proteína. Si ignora la grasa, su cuerpo tiene aproximadamente 20 por ciento de proteína en peso. Se trata de un 60 por ciento de agua. La mayor parte del resto de su cuerpo está compuesto de minerales (por ejemplo, calcio en sus huesos).

Los aminoácidos se llaman "aminoácidos" porque contienen un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH) que es ácido. En la figura de arriba, puedes ver la estructura química de dos de los aminoácidos. Puedes ver que la parte superior de cada uno es la misma. Eso es cierto para todos los aminoácidos: la pequeña cadena en la parte inferior (la H o la CH3 en estos dos aminoácidos es lo único que varía de un aminoácido a otro. En algunos aminoácidos, la parte variable puede ser bastante grande. El cuerpo humano está formado por 20 aminoácidos diferentes (hay quizás 100 aminoácidos diferentes disponibles en la naturaleza).

En lo que respecta a su cuerpo, hay dos tipos diferentes de aminoácidos: esenciales y no esenciales. Los aminoácidos no esenciales son aminoácidos que su cuerpo puede crear a partir de otras sustancias químicas que se encuentran en su cuerpo. Los aminoácidos esenciales no se pueden crear y, por lo tanto, la única forma de obtenerlos es a través de los alimentos. Aquí están los diferentes aminoácidos:

No esencial:

  • Alanina (sintetizada a partir de ácido pirúvico)
  • Arginina (sintetizada a partir de ácido glutámico)
  • Asparagina (sintetizada a partir de ácido aspártico)
  • Ácido aspártico (sintetizado a partir de ácido oxaloacético)
  • Cisteína (sintetizada a partir de homocisteína, que proviene de la metionina)
  • Ácido glutámico (sintetizado a partir de ácido oxoglutárico)
  • Glutamina (sintetizada a partir del ácido glutámico)
  • Glicina (sintetizada a partir de serina y treonina)
  • Prolina (sintetizada a partir de ácido glutámico)
  • Serina (sintetizada a partir de glucosa)
  • Trucosina (sintetizada a partir de fenilalanina)

Esencial:

  • Histidina
  • Isoleucina
  • Leucina
  • Lisina
  • Metionina
  • Fenilalanina
  • Treonina
  • Triptófano
  • Valina

La proteína en nuestras dietas proviene tanto de fuentes animales como vegetales. La mayoría de las fuentes animales (carne, leche, huevos) proporcionan lo que se llama "proteína completa", lo que significa que contienen todos los aminoácidos esenciales. Las fuentes vegetales por lo general son bajas o faltan ciertos aminoácidos esenciales. Por ejemplo, el arroz es bajo en isoleucina y lisina. Sin embargo, diferentes fuentes vegetales son deficientes en diferentes aminoácidos, por lo que al combinar diferentes alimentos puede obtener todos los aminoácidos esenciales a lo largo del día. Algunas fuentes vegetales contienen bastante proteína. Frutos secos, frijoles y soja son altos en proteínas.Al combinarlos, puede obtener una cobertura completa de todos los aminoácidos esenciales.

El sistema digestivo descompone todas las proteínas en sus aminoácidos para que puedan entrar en el torrente sanguíneo. Las células luego usan los aminoácidos como bloques de construcción para construir enzimas y proteínas estructurales.

Vea Cómo funcionan los alimentos para obtener información adicional.

Enzimas en el trabajo

Hay todo tipo de enzimas que trabajan dentro de las bacterias y las células humanas, ¡y muchas de ellas son increíblemente interesantes! Las células usan enzimas internamente para crecer, reproducirse y crear energía, y a menudo también excretan enzimas fuera de sus paredes celulares. Por ejemplo, la bacteria E. coli excreta enzimas para ayudar a descomponer las moléculas de los alimentos para que puedan pasar a través de la pared celular hacia la célula. Algunas de las enzimas que puede haber escuchado incluyen:

  • Proteasas y peptidasas - Una proteasa es cualquier enzima que puede descomponer una proteína larga en cadenas más pequeñas llamadas péptidos (un péptido es simplemente una cadena corta de aminoácidos). Las peptidasas dividen los péptidos en aminoácidos individuales. Las proteasas y las peptidasas se encuentran a menudo en los detergentes para la ropa, ya que ayudan a eliminar las manchas de sangre de la tela al descomponer las proteínas. Algunas proteasas son extremadamente especializadas, mientras que otras rompen casi cualquier cadena de aminoácidos. (Puede que hayas oído hablar de Inhibidores de la proteasa Usado en medicamentos que combaten el virus del sida. El virus del SIDA utiliza proteasas muy especializadas durante parte de su ciclo reproductivo, y los inhibidores de la proteasa intentan bloquearlas para detener la reproducción del virus.
  • Amilasas - Las amilasas rompen las cadenas de almidón en moléculas de azúcar más pequeñas. Su saliva contiene amilasa y también lo hace su intestino delgado. La maltasa, la lactasa, la sucrasa (descritas en la sección anterior) terminan dividiendo los azúcares simples en moléculas de glucosa individuales.
  • Lipasas - Las lipasas descomponen las grasas.
  • Celulasas - Las celulasas rompen las moléculas de celulosa en azúcares más simples. Las bacterias en las entrañas de las vacas y las termitas excretan las celulasas, y así es como las vacas y las termitas pueden comer cosas como la hierba y la madera.

Las bacterias excretan estas enzimas fuera de sus paredes celulares. Las moléculas en el ambiente se descomponen en pedazos (proteínas en aminoácidos, almidones en azúcares simples, etc.) por lo que son lo suficientemente pequeñas como para pasar a través de la pared celular hacia el citoplasma. ¡Así es como come una E. coli!

Dentro de una célula, cientos de enzimas altamente especializadas realizan tareas extremadamente específicas que la célula necesita para vivir su vida. Algunas de las enzimas más sorprendentes que se encuentran dentro de las células incluyen:

  • Enzimas energeticas - Un conjunto de 10 enzimas permite que una célula se desempeñe. glucólisis. Otras ocho enzimas controlan el ciclo del ácido cítrico (También conocido como el ciclo de Krebs). Estos dos procesos juntos permiten que una célula convierta la glucosa y el oxígeno en trifosfato de adenosina o ATP. En una célula que consume oxígeno como E. coli o una célula humana, una molécula de glucosa forma 36 moléculas de ATP (en algo así como una célula de levadura, que vive su vida sin oxígeno, solo se produce glicosis y produce solo dos moléculas de ATP por molécula de glucosa ). El ATP es una molécula de combustible que es capaz de alimentar enzimas al realizar reacciones químicas "cuesta arriba".
  • Enzimas de restricción - Muchas bacterias son capaces de producir enzimas de restricción, que reconocen patrones muy específicos en las cadenas de ADN y rompen el ADN en esos patrones. Cuando un virus inyecta su ADN en una bacteria, la enzima de restricción reconoce el ADN viral y lo corta, destruyendo efectivamente el virus antes de que pueda reproducirse.
  • Enzimas de manipulación de ADN - Hay enzimas especializadas que se mueven a lo largo de las cadenas de ADN y las reparan. Hay otras enzimas que pueden desordenar las cadenas de ADN para reproducirlas (ADN polimerasa). Otros pueden encontrar pequeños patrones en el ADN y adherirse a ellos, bloqueando el acceso a esa sección del ADN (proteínas de unión al ADN).
  • Enzimas productoras de enzimas. - Todas estas enzimas tienen que venir de alguna parte, ¡así que hay enzimas que producen las enzimas de la célula! El ácido ribonucleico (ARN), en tres formas diferentes (ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico), es una parte importante del proceso.

Una célula realmente no es más que un conjunto de reacciones químicas, y las enzimas hacen que esas reacciones ocurran correctamente.

Haciendo enzimas

Mientras la membrana de una célula esté intacta y esté produciendo todas las enzimas que necesita para funcionar correctamente, la célula estará viva. Las enzimas que necesita para funcionar correctamente permiten a la célula crear energía a partir de la glucosa, construir las piezas que forman su pared celular, reproducirse y, por supuesto, producir nuevas enzimas.

Entonces, ¿de dónde vienen todas estas enzimas? ¿Y cómo las produce la célula cuando las necesita? Si una célula es solo una colección de enzimas que causan reacciones químicas que hacen que la célula haga lo que hace, entonces, ¿cómo pueden un conjunto de reacciones químicas crear las enzimas que necesita y cómo puede reproducirse la célula? ¿De dónde viene el milagro de la vida?

La respuesta a estas preguntas radica en la ADN, o ácido desoxirribonucleico. Ciertamente has oído hablar del ADN, cromosomas y genes. El ADN guía a la célula en su producción de nuevas enzimas.

El ADN en una célula es realmente un patrón formado por cuatro partes diferentes, llamadas nucleótidos o bases. Imagina un conjunto de bloques que tiene solo cuatro formas diferentes, o un alfabeto que tiene solo cuatro letras diferentes. El ADN es una larga cadena de bloques o letras. En una célula de E. coli, el patrón de ADN tiene una longitud de aproximadamente 4 millones de bloques. Si tuviera que estirar este soporte único de ADN, sería de 1,36 mm de largo, bastante largo considerando que la bacteria en sí es 1.000 veces más pequeña. En las bacterias, la cadena de ADN es como una bola de cuerda arrugada.Imagina tomar 1.000 pies (300 metros) de hilos increíblemente delgados y enrollarlos; podrías sostenerlos fácilmente con la mano. [El ADN de un humano es de unos 3 mil millones de bloques de largo, o casi 1,000 veces más largo que el de un E. coli. El ADN humano es tan largo que el enfoque encolado no funciona. En cambio, el ADN humano está estrechamente envuelto en 23 estructuras llamadas cromosomas para empacar más apretado y encajarlo dentro de una celda.]

Lo sorprendente del ADN es lo siguiente: ¡el ADN no es más que un patrón que le dice a la célula cómo producir sus proteínas! Eso es todo lo que hace el ADN. Los 4 millones de bases en el ADN de una célula de E. coli le dicen a la célula cómo producir las aproximadamente 1.000 enzimas que una célula de E. coli necesita para vivir su vida. UNA gene es simplemente una sección de ADN que actúa como una plantilla para formar una enzima.

Veamos todo el proceso de cómo el ADN se convierte en una enzima para que pueda comprender cómo funciona.

ADN

Cómo funcionan las células: funcionan

Probablemente haya oído hablar de la molécula de ADN conocida como la "doble hélice". El ADN es como dos cuerdas torcidas en una larga espiral.

El ADN se encuentra en todas las células como pares de bases hecho de cuatro diferentes nucleótidos. Cada par de bases se forma a partir de dos nucleótidos complementarios unidos entre sí. Las cuatro bases en el alfabeto del ADN son:

  • Adenina
  • Citosina
  • Guanina
  • Timina

La adenina y la timina siempre se unen como un par, y la citosina y la guanina se unen como un par. Las parejas se unen como peldaños en una escalera:

Cómo funcionan las células: célula

Los pares de bases en el ADN se unen para formar una estructura similar a una escalera. Debido a que la unión se produce en ángulos entre las bases, toda la estructura se tuerce en una hélice.

En una bacteria de E. coli, esta escalera tiene una longitud de aproximadamente 4 millones de pares de bases. Los dos extremos se unen para formar un anillo, y luego el anillo se enrolla para que quepa dentro de la celda. El anillo entero es conocido como el genoma, y los científicos lo han descifrado completamente. Es decir, los científicos saben exactamente los 4 millones de pares de bases necesarios para formar el ADN de una bacteria de E. coli. los Proyecto Genoma Humano está en el proceso de encontrar los 3 billones de pares de bases en el ADN de un humano típico.

La gran pregunta

Un gen consiste en un promotor, los codones para una enzima y un codón de parada. Dos genes se muestran arriba. La cadena larga de ADN en una bacteria de E. coli codifica alrededor de 4.000 genes, y en cualquier momento esos genes especifican alrededor de 1.000 enzimas en el citoplasma de una célula de E. coli. Muchos de los genes son duplicados.

Un gen consiste en un promotor, los codones para una enzima y un codón de parada. Dos genes se muestran arriba. La cadena larga de ADN en una bacteria de E. coli codifica alrededor de 4.000 genes, y en cualquier momento esos genes especifican alrededor de 1.000 enzimas en el citoplasma de una célula de E. coli. Muchos de los genes son duplicados.

Puede recordar de una sección anterior que las enzimas se forman a partir de 20 aminoácidos diferentes unidos en un orden específico. Por lo tanto, la pregunta es esta: ¿Cómo se obtiene del ADN, compuesto de solo cuatro nucleótidos, a una enzima que contiene 20 aminoácidos diferentes? Hay dos respuestas a esta pregunta:

  1. Una enzima extremadamente compleja y sorprendente llamada ribosoma lee el ARN mensajero, producido a partir del ADN, y lo convierte en cadenas de aminoácidos.
  2. Para elegir los aminoácidos correctos, un ribosoma toma los nucleótidos en grupos de tres para codificar los 20 aminoácidos.

Lo que esto significa es que cada tres pares de bases en la cadena de ADN codifica un aminoácido en una enzima. Tres nucleótidos en una fila en una cadena de ADN se denominan, por lo tanto, codon. Debido a que el ADN consta de cuatro bases diferentes, y porque hay tres bases en un codón, y debido a que 4 * 4 * 4 = 64, hay 64 patrones posibles para un codón. Dado que solo hay 20 posibles aminoácidos, esto significa que hay algo de redundancia: varios codones diferentes pueden codificar para el mismo aminoácido. Además, hay una parar el codon Eso marca el fin de un gen. Entonces, en una cadena de ADN, hay un conjunto de 100 a 1,000 codones (300 a 3,000 bases) que especifican los aminoácidos para formar una enzima específica, y luego un codón de parada para marcar el final de la cadena. Al comienzo de la cadena hay una sección de bases que se llama promotor. Un gen, por lo tanto, consiste en un promotor, un conjunto de codones para los aminoácidos en una enzima específica y un codón de parada. Eso es todo lo que es un gen.

Para crear una enzima, la célula debe primero transcribir el gen en el ADN en ARN mensajero. La transcripción es realizada por una enzima llamada ARN polimerasa. La ARN polimerasa se une a la cadena de ADN en el promotor, desvincula las dos cadenas de ADN y luego hace una copia complementaria de una de las cadenas de ADN en una cadena de ARN. ARN, o ácido ribonucleico, es muy similar al ADN, excepto que está feliz de vivir en un estado de una sola hebra (en oposición al deseo del ADN de formar hélices de doble hebra complementarias). Entonces, el trabajo de la ARN polimerasa es hacer una copia del gen en el ADN en una sola hebra de ARN mensajero (ARNm).

La hebra de ARN mensajero luego flota sobre un ribosoma, posiblemente la enzima más sorprendente de la naturaleza. Un ribosoma mira el primer codón en una cadena de ARN mensajero, encuentra el aminoácido correcto para ese codón, lo sostiene, luego mira el siguiente codón, encuentra su aminoácido correcto, lo une al primer aminoácido, luego encuentra el tercero codón, y así sucesivamente. El ribosoma, en otras palabras, lee los codones, los convierte en aminoácidos y une los aminoácidos para formar una cadena larga. Cuando llega al último codón, el codón de parada, el ribosoma libera la cadena. La cadena larga de aminoácidos es, por supuesto, una enzima. Se pliega en su forma característica, flota libremente y comienza a realizar cualquier reacción que realice la enzima.

Ninguna tarea simple

Cómo funcionan las células: célula

Obviamente, el proceso descrito en la página anterior no es simple. Un ribosoma es una estructura extremadamente compleja de enzimas y ARN ribosomal (ARNr) unidos entre sí en una gran máquina molecular. Un ribosoma es ayudado por ATP, que lo alimenta a medida que camina a lo largo del ARN mensajero y une los aminoácidos.También es ayudado por ARN de transferencia (ARNt), una colección de 20 moléculas especiales que actúan como portadores de los 20 aminoácidos individuales diferentes. A medida que el ribosoma se desplaza hacia el siguiente codón, la molécula de ARNt correcta, completa con el aminoácido correcto, se mueve en su lugar. El ribosoma rompe el aminoácido del ARNt y lo une a la cadena en crecimiento de la enzima. El ribosoma luego expulsa la molécula de ARNt "vacía" para que pueda obtener otro aminoácido del tipo correcto.

Como puede ver, dentro de cada celda hay una variedad de procesos que mantienen la celda con vida:

  • Existe una molécula de ADN extremadamente larga y precisa que define todas las enzimas que la célula necesita.
  • Hay enzimas ARN polimerasas que se unen a la cadena de ADN en los puntos de partida de diferentes genes y que copian el ADN del gen en una molécula de ARNm.
  • La molécula de ARNm flota sobre un ribosoma, que lee la molécula y une la cadena de aminoácidos que codifica.
  • La cadena de aminoácidos flota lejos del ribosoma y se pliega en su forma característica para que pueda comenzar a catalizar su reacción específica.

El citoplasma de cualquier célula es nadar con ribosomas, ARN polimerasas, moléculas de ARNt y ARNm y enzimas, todas las cuales llevan a cabo sus reacciones de manera independiente.

Mientras las enzimas en una célula estén activas y todas las enzimas necesarias estén disponibles, la célula estará viva. Una nota al margen interesante: si toma un grupo de células de levadura y las maltrata (por ejemplo, colóquelas en una licuadora) para liberar las enzimas, la sopa resultante seguirá haciendo el tipo de cosas que hacen las células de levadura vivas (por ejemplo, producir dióxido de carbono y alcohol a partir de azúcar) por algún período de tiempo. Sin embargo, dado que las células ya no están intactas y, por lo tanto, no están vivas, no se producen nuevas enzimas. Finalmente, a medida que las enzimas existentes se desgastan, la sopa deja de reaccionar. En este punto, las células y la sopa han "muerto".

Reproducción

El sello distintivo de todos los seres vivos es la capacidad de reproducirse. La reproducción de una bacteria es simplemente otro comportamiento enzimático. Una enzima llamada ADN polimerasaJunto con otras enzimas que trabajan a su lado, camina por la cadena de ADN y la replica. En otras palabras, la ADN polimerasa divide la doble hélice y crea una nueva doble hélice a lo largo de cada una de las dos cadenas. Una vez que llega al final del bucle de ADN, hay dos copias separadas del bucle que flotan en la célula de E. coli. La célula luego pellizca su pared celular en el medio, divide los dos bucles de ADN entre los dos lados y se divide en dos.

¡Bajo las condiciones adecuadas, una célula de E. coli puede dividirse así cada 20 o 30 minutos! El proceso enzimático de hacer crecer la célula, replicar el bucle de ADN y dividirlo sucede muy rápidamente.

Para más información, vea Cómo funciona la reproducción humana.

Venenos y antibióticos

Ahora puede ver que la vida de una célula depende de una rica sopa de enzimas que flotan en el citoplasma de la célula. Muchos venenos diferentes funcionan al interrumpir el equilibrio de la sopa de una manera u otra.

Por ejemplo, la toxina diftérica actúa acumulando la acción de los ribosomas de una célula, lo que hace imposible que el ribosoma camine a lo largo de la cadena de ARNm. La toxina en un hongo con gorra mortal, por otro lado, encubre la acción de la ARN polimerasa y detiene la transcripción del ADN. En ambos casos, la producción de nuevas enzimas se detiene y las células afectadas por la toxina ya no puede


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