Hooke, Robert
(1635-1703), científico inglés,
conocido por su estudio de la elasticidad.
Hooke aportó también otros conocimientos en varios
campos de la
ciencia.
Nació en la isla de Wight y estudió
en la Universidad de
Oxford. Fue ayudante del físico británico Robert
Boyle, a quien ayudó en la construcción de la bomba de aire. Hooke
realizó algunos de los descubrimientos e invenciones
más importantes de su tiempo, aunque en
muchos casos no consiguió terminarlos. Formuló la
teoría
del movimiento
planetario como un problema de mecánica, y comprendió, pero no
desarrolló matemáticamente, la teoría
fundamental con la que Isaac Newton
formuló la ley de la
gravitación. Entre las aportaciones más importantes
de Hooke están la formulación correcta de la
teoría
de la elasticidad (que
establece que un cuerpo elástico se estira
proporcionalmente a la fuerza que
actúa sobre él), conocida como ley de Hooke, y
el análisis de la naturaleza de la
combustión. Fue el primero en utilizar el
resorte espiral para la regulación de los relojes y
desarrolló mejoras en los relojes de péndulo. Hooke
también fue pionero en realizar investigaciones
microscópicas y publicó sus observaciones, entre
las que se encuentra el descubrimiento de las células
vegetales.
Célula
La célula es
una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de
manera autónoma. Todos los organismos vivos están
formados por células, y
en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo
si no consta al menos de una célula.
Algunos organismos microscópicos, como bacterias y
protozoos, son células
únicas, mientras que los animales y
plantas
están formados por muchos millones de células
organizadas en tejidos y
órganos. Aunque los virus y los
extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias
de la célula
viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y
reproducción propias de las células y,
por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las
células en función de su constitución molecular y la forma en que
cooperan entre sí para constituir organismos muy
complejos, como el ser humano. Para poder
comprender cómo funciona el cuerpo humano
sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en
caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células
que lo constituyen.
Características generales de las
células
Hay células de formas y tamaños muy
variados. Algunas de las células bacterianas más
pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una
micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de
metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las
células nerviosas, corpúsculos de forma compleja
con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios
metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un
ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales
tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y
pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen
ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con
una membrana superficial deformable y casi siempre muy
plegada.
Pese a las muchas diferencias de aspecto y
función, todas las células están envueltas
en una membrana —llamada membrana plasmática—
que encierra una sustancia rica en agua llamada
citoplasma. En el interior de las células tienen lugar
numerosas reacciones químicas que les permiten crecer,
producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas
reacciones se llama metabolismo
(término que proviene de una palabra griega que significa
cambio). Todas
las células contienen información hereditaria codificada en
moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta
información dirige la actividad de la célula
y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la
descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas
muchas moléculas idénticas o casi idénticas)
demuestran que hay una relación evolutiva entre las
células actuales y las primeras que aparecieron sobre
la
Tierra.
Composición química
En los organismos vivos no hay nada que contradiga
las leyes de la
química y
la física. La
química de
los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada por
compuestos de carbono y se
caracteriza por reacciones acaecidas en solución acuosa y
en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los
organismos vivientes es muy compleja, más que la de
cualquier otro sistema
químico conocido. Está dominada y coordinada por
polímeros de gran tamaño, moléculas formadas
por encadenamiento de subunidades químicas; las
propiedades únicas de estos compuestos permiten a
células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos
principales de macromoléculas son las proteínas,
formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los
ácidos nucleicos, ADN y ARN,
formados por bases nucleotídicas, y los
polisacáridos, formados por subunidades de
azúcares.
Células procarióticas y
eucarióticas
Entre las células procarióticas y
eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a
tamaño y organización interna. Las
procarióticas, que comprenden bacterias y
cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son
células pequeñas, entre 1 y 5 µm de
diámetro, y de estructura
sencilla; el material genético (ADN) está
concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana
que separe esta región del resto de la célula.
Las células eucarióticas, que forman todos los
demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son
mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el
material genético envuelto por una membrana que forma un
órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De
hecho, el término eucariótico deriva del griego
‘núcleo verdadero’, mientras que
procariótico significa ‘antes del
núcleo’.
Partes de la célula
El núcleo
El órgano más conspicuo en casi
todas las células animales y
vegetales es el núcleo; está rodeado de forma
característica por una membrana, es
esférico y mide unas 5 µm de diámetro. Dentro
del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas
están organizadas en cromosomas que
suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los
cromosomas
están muy retorcidos y enmarañados y es
difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de
que la célula
se divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser
detectables como estructuras
independientes. El ADN del interior
de cada cromosoma es una molécula única muy larga y
arrollada que contiene secuencias lineales de genes. Éstos
encierran a su vez instrucciones codificadas para la construcción de las moléculas de
proteínas y ARN necesarias para producir
una copia funcional de la
célula.
El núcleo está rodeado por una
membrana doble, y la interacción con el resto de la
célula (es
decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos
orificios llamados poros nucleares. El nucleolo es una
región especial en la que se sintetizan partículas
que contienen ARN y proteína que migran al citoplasma a
través de los poros nucleares y a continuación se
modifican para transformarse en ribosomas.
El núcleo controla la síntesis de
proteínas en el citoplasma enviando
mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de
acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el
núcleo a través de los poros. Una vez en el
citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la
estructura
primaria de una proteína
específica.
Citoplasma y citosol
El citoplasma comprende todo el volumen de la
célula,
salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras
especializadas y orgánulos, como se describirá
más adelante.
La solución acuosa concentrada en la que
están suspendidos los orgánulos se llama citosol.
Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de
moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte
de las células es, con diferencia, el compartimiento
más voluminoso (en las bacterias es
el único compartimiento intracelular). En el citosol se
producen muchas de las funciones
más importantes de mantenimiento
celular, como las primeras etapas de descomposición de
moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las
grandes moléculas que constituyen la célula.
Aunque muchas moléculas del citosol se
encuentran en estado de
solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar
a otro por difusión libre, otras están ordenadas de
forma rigurosa. Estas estructuras
ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como
marco para la fabricación y descomposición de
grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones
químicas celulares a lo largo de vías
restringidas.
Citoesqueleto
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos
del citosol que ocupa el interior de todas las células
animales y
vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que
carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto
mantiene la estructura y
la forma de la célula. Actúa como bastidor para
la
organización de la célula y la fijación
de orgánulos y enzimas.
También es responsable de muchos de los movimientos
celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una
estructura
permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se
forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos:
microtúbulos, filamentos de actina y filamentos
intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras
celulares por diversas proteínas.
Los movimientos de las células
eucarióticas están casi siempre mediatizados por
los filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas
células tienen en la superficie pelos flexibles llamados
cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un
haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de
flexión regulares que requieren energía. Los
espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las
células que revisten el intestino y otros conductos del
cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerososcilios
que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. Se encuentran
grandes haces de filamentos de actina en las células
musculares donde, junto con una proteína llamada miosina,
generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la
división celular dependen en animales y plantas de los
filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen
los cromosomas y
otros componentes celulares entre las dos células hijas en
fase de segregación. Las células animales y
vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una
forma determinada o para conservar su compleja estructura
interna.
Mitocondrias y
cloroplastos
Las mitocondrias son uno de los orgánulos
más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi
todas las células eucarióticas. Observadas al
microscopio,
presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma
alargada u oval de varias micras de longitud y está
envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna,
muy replegada.
Las mitocondrias son los orgánulos
productores de energía. La célula necesita
energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias
aportan casi toda esta energía realizando las
últimas etapas de la descomposición de las
moléculas de los alimentos. Estas
etapas finales consisten en el consumo de
oxígeno y la producción de dióxido de carbono,
proceso
llamado respiración, por su similitud con la
respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los
animales y hongos no
serían capaces de utilizar oxígeno para extraer
toda la energía de los alimentos y
mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse.
Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin
oxígeno, y todos ellos carecen de
mitocondrias.
Los cloroplastos son orgánulos aún
mayores y se encuentran en las células de plantas y algas,
pero no en las de animales y hongos. Su
estructura es aún más compleja que la mitocondrial:
además de las dos membranas de la envoltura, tienen
numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el
pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la
vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una
función aún más esencial que la de las
mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste
en utilizar la energía de la luz solar para
activar la síntesis de moléculas de carbono
pequeñas y ricas en energía, y va acompañado
de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen
tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que
utilizan las mitocondrias.
Membranas internas
Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son
los únicos orgánulos internos de las células
eucarióticas delimitados por membranas. El citoplasma
contiene también muchos otros orgánulos envueltos
por una membrana única que desempeñan funciones
diversas. Casi todas guardan relación con la
introducción de materias primas y la expulsión de
sustancias elaboradas y productos de
desecho por parte de la célula. Por ello, en las
células especializadas en la secreción de
proteínas, por ejemplo, determinados orgánulos
están muy atrofiados; en cambio, los
orgánulos son muy numerosos en las células de los
vertebrados superiores especializadas en capturar y digerir los
virus y
bacterias que
invaden el organismo.
La mayor parte de los componentes de la membrana
celular se forman en una red tridimensional irregular
de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamada
retículo endoplasmático (RE), en el cual se forman
también los materiales que
son expulsados por la célula. El aparato de Golgi
está formado por pilas de sacos
aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las
moléculas formadas en el retículo
endoplasmático, las transforma y las dirige hacia
distintos lugares de la célula.
Los lisosomas son pequeños orgánulos
de forma irregular que contienen reservas de enzimas
necesarias para la digestión celular de numerosas
moléculas indeseables. Los peroxisomas son
vesículas pequeñas envueltas en membrana que
proporcionan un sustrato delimitado para reacciones en las cuales
se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un
compuesto reactivo que puede ser peligroso para la célula.
Las membranas forman muchas otras vesículas
pequeñas encargadas de transportar materiales
entre orgánulos. En una célula
animal típica, los orgánulos limitados por
membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular
total.
División celular
Las plantas y los
animales están formados por miles de millones de
células individuales organizadas en tejidos y
órganos que cumplen funciones
específicas. Todas las células de cualquier planta
o animal han surgido a partir de una única célula
inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de
división. El óvulo fecundado se divide y forma dos
células hijas idénticas, cada una de las cuales
contiene un juego de
cromosomas
idéntico al de la célula parental. Después
cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo,
y así continúa el proceso. Salvo
en la primera división del óvulo, todas las
células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado
al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso,
llamado mitosis, se
duplica el número de cromosomas (es
decir, el ADN) y cada uno de los juegos
duplicados se desplaza sobre una matriz de
microtúbulos hacia un polo de la célula en
división, y constituirá la dotación
cromosómica de cada una de las dos células hijas
que se forman.
Pasos para la realización de la
división de las células
- La célula se prepara para
dividirse. - Los cromosomas se dividen.
- Se forma el huso
acromático. - Las cromátidas se alinean en el centro
de la célula. - Las cromatidas se separan.
- La célula se estrecha por el
centro. - La membrana celular empieza a
dividirse. - Las dos nuevas células hijas reciben la
misma dotación cromosómica.
Cáncer
El cáncer es el crecimiento tisular
producido por la proliferación continua de células
anormales con capacidad de invasión y destrucción
de otros tejidos. El
cáncer que puede originarse a partir de cualquier tipo de
célula en cualquier tejido corporal, no es una enfermedad
única sino un conjunto de enfermedades que se
clasifican en función del tejido y célula de
origen. Existen varios cientos de formas distintas, siendo tres
los principales subtipos: los sarcomas proceden del tejido
conectivo como huesos,
cartílagos, nervios, vasos sanguíneos,
músculos y tejido adiposo. Los carcinomas proceden de
tejidos
epiteliales como la piel o los
epitelios que tapizan las cavidades y órganos corporales,
y los tejidos glandulares de la mama y próstata. Los
carcinomas incluyen algunos de los cánceres más
frecuentes. Los carcinomas de estructura similar a la piel se
denominan carcinomas de células escamosas. Los que tienen
una estructura glandular se denominan adenocarcinomas. En el
tercer subtipo se encuentran las leucemias y linfomas que
incluyen los cánceres de los tejidos formadores de las
células sanguíneas. Producen inflamación de
los ganglios linfáticos, invasión del bazo y
médula ósea, y sobreproducción de
células blancas inmaduras. Estos factores ayudan a su
clasificación.
Naturaleza de la enfermedad
El crecimiento canceroso, o neoplasia, es clonal
—todas las células proceden de una única
célula madre. Estas células han escapado al
control que en
condiciones normales rige el crecimiento celular. Como las
células embrionarias, son incapaces de madurar o
diferenciarse en un estadio adulto y funcional. La
proliferación de estas células puede formar una
masa denominada tumor, que crece sin mantener relación con
la función del órgano del que
procede.
Clonación de
genes
Es el proceso
mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes
diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar
su caracterización. Esto se consigue con la
preparación de una batería de bacterias que
contienen todos los genes distintos presentes en un organismo de
manera que cada una de ellas contiene un solo gen. Esto se lleva
a cabo efectuando cortes del ADN de un individuo. Otra
alternativa es la de crear un conjunto de todas las secuencias de
ADN expresadas en una célula específica mediante la
producción de copias complementarias de ADN
a partir del ARNm hallado en dichas células. En ambos
casos, los fragmentos de ADN se unen a un vector, un virus bacteriano
conocido como bacteriófago o a un ADN circular denominado
plásmido, que se introduce en una bacteria de forma que
cada una adquiere sólo una copia del vector y por tanto
recibe sólo un fragmento de ADN.
Los grupos preparados
de esta forma se pueden examinar para identificar la bacteria que
contiene el gen objeto de estudio. Entonces, se toma esta
bacteria y se hace crecer para producir un clon de bacterias
idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se
replica siempre que la célula bacteriana se divide, se
produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria
para caracterizar el gen. De esta manera es posible estudiar los
genes que codifican proteínas que tienen un interés
especial, o aquellos cuya inactivación, consecuencia de
una mutación, origina una enfermedad específica.
Por ejemplo, podemos determinar su secuencia y la naturaleza de la
mutación que da lugar a una enfermedad.
Gen, unidad de herencia,
partícula de material genético que determina la
herencia de
una característica determinada, o de un
grupo de
ellas. Los genes están localizados en los cromosomas en el
núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de
cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una
posición, o locus. Por esta razón, el
término locus se intercambia en muchas ocasiones con el de
gen.
Autor:
Romina García Vila
roci[arroba]sudnet.com.ar
Clonación de la Oveja
Dolly
Ciclo Celular
