¿Qué es una célula y qué la compone?

La química de las células

Todas las formas de vida en La Tierra: aéreas, terrestres y acuáticas, con sus diferentes formas, comportamientos, tamaños, colores, ciclos de vida, longevidad, reproducción y adaptaciones al medio en que se encuentran, son lo que conocemos como Biodiversidad.

Todas estas formas de vida sumamente diferentes entre sí, que se han seleccionado según el ambiente,  viviendo y sobreviviendo en el planeta tienen algo en común: la Célula.

Hoy me propongo explicar los componentes de la célula, como la mínima unidad dentro del concepto de Vida. Para entender a la célula debemos tener en cuenta conceptos explicados por otra rama de la ciencia: la Química. Aquí quiero detenerme brevemente para aclarar que es muy positivo y enriquecedor entender que la interdisciplina (la combinación de saberes de la Biología y la Química, por ejemplo) nos proporciona la facultad de completar el entendimiento y, más importante aún, nos proporciona la posibilidad de hacernos más preguntas. De esta forma, la elaboración de conceptos novedosos basados en pruebas, experiencias y observación nos llevan a la revisión de los mismos y nos mantienen alerta para ser abiertos a la ruptura de viejas ideas y dogmas. De esta forma, inevitablemente avanzamos para mejorar lo establecido y patear el tablero si hace falta.

Hoy vamos a ver de qué hablamos cuando hablamos de la Célula:

Según la Teoría Celular se postula que:

•      Todos los seres vivos están formados por células.
•    Las funciones vitales de los seres vivos ocurren dentro de las células y en el entorno extracelular que contiene secreciones celulares que regulan su ambiente.
•     Todas las células provienen de otras células. Excepto la primera célula que da origen a la vida. Este último concepto sigue siendo investigado.

Una vez que nos pusimos de acuerdo en qué es una célula, un organismo en sí mismo, cabe preguntarse de qué se compone esta unidad viviente. Para ello, nos ayudamos de la Química y la Química Orgánica que nos explican que compuestos forman a esta unidad de vida.

La célula está formada por compuestos del Carbono

Vamos a examinar los principales tipos de pequeñas moléculas que se encuentran en las células y su relevancia biológica. Veremos que un grupo básico de moléculas caracterizadas dan lugar a la extraordinaria riqueza de formas y comportamientos observados en la naturaleza. Dejando aparte a la molécula de agua (H₂O) y a los iones inorgánicos tales como el potasio (K), sodio (Na), fósforo (P) y azufre (S), todas las moléculas en una célula están basadas en el Carbono (C). Este elemento posee 4 electrones en su capa externa y tiene 4 uniones vacantes que le permiten combinarse para formar uniones covalentes con otros átomos o con otros C (Figura 1). Estas uniones le permiten al C formar cadenas y anillos, generando complejas moléculas sin un límite fijo en su tamaño. Las moléculas pequeñas y grandes de compuestos del carbono que se encuentran en las células y que las componen son llamadas: Moléculas Orgánicas. Muchas veces podemos encontrar que la química orgánica es también llamada la química del Carbono.

Figura 1: Elemento Carbono (izquierda) y Electrones de Valencia del Carbono (derecha). 

 Moléculas Orgánicas que componen las Células

Las moléculas orgánicas pequeñas presentes en las células son compuestos basados en C con pesos moleculares que varían entre 100 y 1000 Da que pueden llegar a tener más de 30 átomos de carbono en su composición. Muchas de estas moléculas pequeñas son las subunidades denominadas monómeros, que se unen para formar las macromoléculas poliméricas. Ejemplos de macromoléculas poliméricas son las proteínas, los ácidos nucleicos y grandes polisacáridos (Figura 2 y Figura 3).

Figura 2. Las cuatro familias principales de moléculas orgánicas en las células.

 

Figura 3: ejemplo de monosacárido y su unión para formar polisacáridos. Se acepta que más de 6 moléculas de monosacáridos unidos, forman un polisacárido.

 Toda la química de las células es dominada por macromoléculas con propiedades únicas

Las macromoléculas mencionadas previamente son los principales bloques a partir de los cuales una célula es sintetizada. Además de su función estructural, estas macromoléculas son las responsables de gran parte de los procesos metabólicos. Estas unidades poliméricas con ensambladas mediante enlaces covalentes de los monómeros que las caracterizan. Por ejemplo, dos glúcidos monoméricos se enlazan entre sí mediante una unión glicosídica dando lugar a una sucesión de estas uniones formando un polisacárido. Los nucleótidos que son las bases de los ácidos nucleicos, se unen entre sí mediante una unión fosfodiéster formando los polímeros ADN y ARN. Los aminoácidos son monómeros que se unen entre sí mediante uniones peptídicas dando lugar a las proteínas.

Cada uno de estos polímeros poseen propiedades únicas que no pueden ser predichas por simplemente conocer sus constituyentes. Es decir, las propiedades emergentes de las diferentes proteínas, el enrollamiento del ADN o los procesos metabólicos que desencadenan los glúcidos no se pueden predecir simplemente por conocer el tipo de unión entre los monómeros. Las proteínas son especialmente versátiles y abundantes. Estas macromoléculas realizan miles de funciones y muchas de ellas funcionan como enzimas catalizando muchas reacciones vitales.

Componentes químicos de las células Procariotas y Eucariotas

Los siguientes cuadros resumen la proporción de macromoléculas, iones y agua presentes en una bacteria y en una célula de mamífero (Figura 4): 

Figura 4. Proporciones porcentuales de los principales componentes de las células

Referencias

Hasta aquí la entrada de hoy. Estudiá y no te duermas como mi gatita que se mareó con los polímeros: