Cómo se construye una célula
Una de las principales características que distinguen a los procariotas de los eucariotas es la presencia de mitocondrias. Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana que contienen sus propios ribosomas y ADN. Cada membrana es una bicapa de fosfolípidos incrustada con proteínas. Las células eucariotas pueden contener entre uno y varios miles de mitocondrias, dependiendo del nivel de consumo energético de la célula. Cada mitocondria mide de 1 a 10 micrómetros (o más) de longitud y existe en la célula como un orgánulo que puede tener forma ovoide, de gusano o intrincadamente ramificada.
La mayoría de las mitocondrias están rodeadas por dos membranas, lo que resulta cuando un organismo con membrana es engullido en una vacuola por otro organismo con membrana. La membrana interna de las mitocondrias es extensa y presenta unos pliegues importantes llamados cristae que se asemejan a la superficie exterior texturizada de las alfa-proteobacterias. La matriz y la membrana interna son ricas en las enzimas necesarias para la respiración aeróbica.
Figura \ (\PageIndex{1}): Estructura mitocondrial: Esta micrografía electrónica muestra una mitocondria vista con un microscopio electrónico de transmisión. Este orgánulo tiene una membrana externa y una membrana interna. La membrana interna contiene pliegues, llamados cristae, que aumentan su superficie. El espacio entre las dos membranas se llama espacio intermembranal y el espacio dentro de la membrana interna se llama matriz mitocondrial. La síntesis de ATP tiene lugar en la membrana interna.
Para qué utilizan las células la energía
Las células, al igual que los humanos, no pueden generar energía sin localizar una fuente en su entorno. Sin embargo, mientras que los humanos buscan sustancias como los combustibles fósiles para alimentar sus hogares y negocios, las células buscan su energía en forma de moléculas de alimentos o de luz solar. De hecho, el Sol es la fuente de energía por excelencia para casi todas las células, ya que los procariotas fotosintéticos, las algas y las células vegetales aprovechan la energía solar y la utilizan para fabricar las complejas moléculas alimentarias orgánicas de las que dependen otras células para obtener la energía necesaria para mantener el crecimiento, el metabolismo y la reproducción (Figura 1).
Los nutrientes celulares se presentan en muchas formas, como los azúcares y las grasas. Para proporcionar energía a una célula, estas moléculas tienen que atravesar la membrana celular, que funciona como una barrera, pero no infranqueable. Como las paredes exteriores de una casa, la membrana plasmática es semipermeable. Del mismo modo que las puertas y ventanas permiten la entrada de las necesidades en la casa, varias proteínas que atraviesan la membrana celular permiten la entrada de moléculas específicas en la célula, aunque pueden requerir un cierto aporte de energía para llevar a cabo esta tarea (Figura 2).
Cómo obtienen las células energía de los alimentos
La vida es maravillosa y majestuosa. Sin embargo, a pesar de toda su majestuosidad, todos los organismos están compuestos por la unidad fundamental de la vida, la célula. La célula es la unidad de materia más simple que está viva. Desde las bacterias unicelulares hasta los animales multicelulares, la célula es uno de los principios organizativos básicos de la biología. Veamos algunos de los componentes de este organizador básico de los organismos vivos.
Existen dos tipos principales de células: las eucariotas y las procariotas. Las células eucariotas se llaman así porque tienen un verdadero núcleo. El núcleo, que alberga el ADN, está contenido en una membrana y separado de otras estructuras celulares. Las células procariotas, sin embargo, no tienen un núcleo verdadero. El ADN de una célula procariota no está separado del resto de la célula, sino que está enrollado en una región llamada nucleoide.
Tal y como se organizan en el Sistema de los Tres Dominios, los procariotas incluyen las arqueas y las bacterias. Los eucariotas incluyen los animales, las plantas, los hongos y los protistas (por ejemplo, las algas). Normalmente, las células eucariotas son más complejas y mucho más grandes que las procariotas. Por término medio, las células procariotas tienen un diámetro 10 veces menor que las eucariotas.
Respiración celular
Las mitocondrias son orgánulos con forma de bastón que pueden considerarse los generadores de energía de la célula, ya que convierten el oxígeno y los nutrientes en trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es la “moneda” de energía química de la célula que impulsa las actividades metabólicas de la misma. Este proceso se denomina respiración aeróbica y es la razón por la que los animales respiran oxígeno. Sin las mitocondrias (en singular, mitocondria), los animales superiores probablemente no existirían porque sus células sólo podrían obtener energía de la respiración anaeróbica (en ausencia de oxígeno), un proceso mucho menos eficiente que la respiración aeróbica. De hecho, las mitocondrias permiten a las células producir 15 veces más ATP del que podrían producir de otra manera, y los animales complejos, como los humanos, necesitan grandes cantidades de energía para sobrevivir.
El número de mitocondrias presentes en una célula depende de las necesidades metabólicas de esa célula, y puede ir desde una sola mitocondria grande hasta miles de estos orgánulos. Las mitocondrias, que se encuentran en casi todos los eucariotas, incluidas las plantas, los animales, los hongos y los protistas, son lo suficientemente grandes como para ser observadas con un microscopio de luz y fueron descubiertas por primera vez en el siglo XIX. El nombre de los orgánulos se acuñó para reflejar el aspecto que tenían para los primeros científicos que los observaron, y proviene de las palabras griegas para “hilo” y “gránulo”. Durante muchos años después de su descubrimiento, se creía que las mitocondrias transmitían información hereditaria. No fue hasta mediados de la década de 1950, cuando se desarrolló un método para aislar los orgánulos intactos, que se elaboró la comprensión moderna de la función mitocondrial.