TEXTO INTEGRATORIO DE
CÉLULAS Y SISTEMAS
CÉLULA
Se trata de la mínima estructura que compone a
un ser vivo. Si el individuo es pluricelular estará formado por un número
finito de estas unidades, las que a su vez están vivas. Pero ¿qué puede
significar estar vivo? Desde el punto de vista biológico quiere decir que el
organismo se reproduce o que es capaz de hacerlo. Es por eso que organismos
tales como los virus, que no respiran ni se nutren son considerados seres vivos
puesto que se reproducen.
NUTRICIÓN
Para comenzar tenemos que distinguir una serie
de procesos que tienen un significado a nivel pluricelular pero otro bien
distinto a nivel unicelular. Un pluricelular se alimenta, en cambio las células
del cuerpo se nutren. Alimentarse significa tomar trozos de otro ser vivo para
iniciar el proceso de digestión. Cada trozo de otro ser vivo estará lleno de
sustancias químicas complejas (llamadas macromoléculas) tales como proteínas,
ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos. El proceso digestivo del pluricelular
tomará estas sustancias complejas y las transformará en sustancias simples
(moléculas) separándolas de otras mediante el uso de “tijeras” químicas
llamadas enzimas que rompen las uniones químicas que permiten la unió de las
moléculas entre sí. Dentro del marco de la biología llamamos monómeros o
unidades de construcción a estas moléculas simples que al unirse forman las
macromoléculas.
NUTRIENTES:
Los nutrientes son sustancias químicas simples
(monómeros) de tipo molecular. Ingresan a través de las membranas plasmáticas de
todas las células para que éstas las utilicen en sus procesos de construcción.
Las más importantes son:
·
GLUCOSA:
es una molécula perteneciente al grupo de los monómeros denominados
monosacáridos. En una célula animal, a glucosa es utilizada para extraer de
ella energía por medio de la respiración celular. Desde el punto de vista
químico se trata de unidades constitutivas llamadas carbohidratos o hidratos de
carbono
·
AMINOÁCIDOS:
también como todo nutriente, se trata de moléculas. Existen 20 aminoácidos esenciales,
es decir que un heterótrofo no puede producirlos y por lo tanto debe
consumirlos. Con los aminoácidos ingresantes, la célula construye proteínas que
es la macromolécula que los utiliza como monómero.
·
NUCLEÓTIDOS:
son cinco tipos de moléculas con algunos derivados importantes. Son los
monómeros de los ácidos nucleicos, pero también constituyen el ATP y el NAD.
Recordemos que los ácidos nucleicos se llaman comúnmente ADN y ARN. Los
nucleótidos ingresantes son tomados por la célula para formar sus propios
ácidos nucleicos.
·
LÍPIDOS:
incluye una enorme variedad de moléculas cuya única cualidad, en principio, es
la de ser insolubles en agua. Con este tipo de moléculas se forman membranas
internas que forman compartimientos dentro de la célula para lograr que los
diferentes trabajos que ésta ejecuta no se mezclen.
·
VITAMINAS:
generalmente son moléculas que colaboran con las enzimas en sus labores,
indicando si la tarea debe llevarse a cabo o no. La presencia de vitaminas
dentro de la célula es interpretado por ésta como abundancia de buen alimento y
por lo tanto su presencia dentro de la célula les permite llevar a cabo
procesos que no efectuaría en ausencia de nutrientes.
·
IONES:
también llamados minerales, al igual que las vitaminas colaboran con las
enzimas en las tareas diarias de éstas. Algunos iones son imprescindibles, al
punto que la enzima no trabaja si el ión no está presente. También colabora con
tareas que no pueden ser llevadas a cabo por las sustancias orgánicas, tales
como el transporte de O2 y CO2.
DIGESTIÓN:
Si comprendemos que una
célula no puede comerse una pizza, no puede haber dificultad en comprender que
para que la célula aproveche lo que está dentro de la pizza es necesario que
cortemos el alimento en trozos tan pequeños que pueden ingresar a la célula.
Todo aquello que el
cuerpo no ha logrado reducir a moléculas o no puede absorber es eliminado bajo
la forma de heces. Como ya hemos visto, cada célula de nuestro cuerpo recibirá
una cierta cantidad de nutrientes y con ese paquete nutritivo tendrá energía y
materiales de construcción de sus macromoléculas
ENZIMAS todas las células del cuerpo presentan dos actividades
fundamentales: la construcción de macromoléculas (anabolismo) y la destrucción
de glucosa y grasas (catabolismo). El anabolismo y el catabolismo constituyen
el metabolismo celular. Desde el punto de vista químico una enzima es una
proteína. Su función es lograr que las reacciones químicas que normalmente
tardarían incluso días en llevarse a cabo, se lleven a cabo en minutos o
segundos. Ninguna reacción química, sea anabólica o catabólica se lleva a cabo
sin la asistencia de una enzima. Asimismo, recordemos que para que funcionen es
importante la presencia de cofactores que son iones y vitaminas que permiten o
inhiben el trabajo enzimático.
ORIGEN DE LAS ENZIMAS:
dentro de una célula trabajan todos los días cerca de dos millones de enzimas.
Las enzimas son producidas mediante un proceso intracelular denominado
biosíntesis de proteínas que construyen enzimas entre otras proteínas. Para
crear proteínas, la célula debe contar con aminoácidos, ARN y por supuesto
enzimas. El ADN proveerá la información acerca de cómo hay que armar esa
proteínas; el ARN se encargará de transmitir esa información al sector de la
célula correspondiente y las enzimas leerán la información y armarán la
proteína de acuerdo a las instrucciones provistas por el ADN y transmitidas
mediante el ARN. O sea que ¿para crear enzimas hacen falta enzimas?. Por supuesto,
porque para crear proteínas necesito unir aminoácidos, lo que ya de por sí es
una reacción química y por lo tanto se requieren enzimas.
LA ENERGÍA: cuando yo pregunto a mis alumnos para qué una
célula necesita energía la respuesta es unánime: para moverme. Esta respuesta
es errónea por dos motivos:
1.
Es
una respuesta pluricelular: ninguna célula se mueve por sí sola a menos que se
trate de células que tienen esa especialidad, como por ejemplo una célula
muscular que a su vez, para moverse, debe ser estimulada, química y
eléctricamente por el sistema nervioso. Una célula del hueso, digamos, no pasea
por nuestro cuerpo, sino que alojada en alguno de nuestros huesos, lo más
cercano que hace a moverse es realizar una división celular.
2.
Todo
movimiento dentro de la célula obedece a razones químicas: pero comencemos por
el principio.
Para obtener energía la célula necesita
básicamente glucosa. Las uniones químicas dentro de la glucosa contienen
energía química. Esta energía es liberada cuando las enzimas rompen las uniones
químicas de la glucosa. Pero esta libertad de la misma es aparente y no dura
demasiado porque en el preciso instante en que se rompe la unión, la enzima se
encarga de transferir esa energía para formar otra unión química, entre un
derivado de un nucleótido de adenina y el ácido fosfórico, formando ATP, que es
la moneda energética de la célula. Con el ATP la célula puede crear moléculas
nuevas (proceso de transformación) a partir de los nutrientes que ingresaron, o
bien formar macromoléculas con los monómeros que han ingresado. Porque así como
para crear el ATP fue necesario romper las uniones de la glucosa, para crear
nuevas uniones entre los nutrientes es imprescindible romper las uniones del
ATP.
Con el uso del ATP la célula puede crear nuevas
células, mover partes de sí misma y, fundamentalmente, puede construir todo
aquello que necesita para estar sana. Cuando una persona hace dieta
hipocalórica (baja en calorías), lo primero que consume en su cuerpo son las
reservas de glucosa que sus células poseen. Sólo cuando tales reservas se
consumen, el cuerpo recurre a las grasas, porque como combustible celular la
grasa produce mucho menos ATP que la glucosa. Por último, si no hay más grasas
el cuerpo recurrirá a romper las uniones de las proteínas, pero estas uniones
son menos energizantes que las de la grasa. Cuando el cuerpo recurre a las
proteínas decimos que ingresó en un proceso de desnutrición aguda.
EXCRESIÓN
Como lo que comemos, usualmente no pertenece a
nuestra especie biológica, es decir no nos comemos entre nosotros, en los paquetes de nutrientes que cada célula
adquiere vienen también aminoácidos no esenciales, vale decir aminoácidos que
hay que transformar para que sirvan en nuestras proteínas. Inclusive si en el
paquete vienen aminoácidos esenciales, a menudo ocurre que también hay que
transformarlos. Como consecuencia de ello se forman tres sustancias químicas:
amoníaco, ácido úrico y urea. Las tres sustancias son tóxicas para nuestro
organismo, trabando el trabajo de las enzimas mayormente. Por lo tanto, a
medida que las sustancias químicas tóxicas se van formando, las células las van
expulsando desde su citoplasma hacia el exterior, lo que permite que las
células no se intoxiquen.
OXIGENACIÓN
Cuando pregunto a mis alumnos para qué respiramos
o bien para qué necesita oxígeno una célula, responden: “para vivir”. Según lo
visto hasta acá “vivir” es un término muy vago para explicar procesos tan
complicados como los que ocurren aquí. La verdad es que sin oxígeno no se puede
vivir, pero veamos por qué.
El proceso que destruye a la glucosa para
obtener ATP produce, como efecto no deseable, la liberación de hidrógenos. Si
los hidrógenos quedan libres en el citoplasma el nivel de acidez del mismo
aumentaría, la célula se intoxica, sus enzimas dejan de funcionar, o sea muere.
Para evitar eso la naturaleza “inventó” el NAD. El NAD es un derivado de un
nucleótido de adenina, capaz de recoger hidrógenos sueltos provenientes de la
ruptura de la glucosa. Esto es como cuando comemos una galletita: si rompemos
la galletita en trozos, la ruptura, inevitablemente implica miguitas. El NAD es
una especie de aspiradora celular que toma esas miguitas y las lleva al
basurero. En este caso el basurero es el oxígeno que recibe los hidrógenos,
obviamente ayudado por una enzima y el producto final de esta recolección
resulta ser el agua, que como sabemos no es tóxica para la célula
Una célula que ingresara cianuro a su
citoplasma (la célula no requiere al cianuro como veneno) está condenada a
muerte porque el cianuro no permite que los hidrógeno se una a los oxígenos, la
célula se acidifica provocando la inactivación de las enzimas en pocos
segundos, Si privamos a la célula del oxígeno es lo mismo que si le pusiéramos
cianuro y la célula moriría.
DECARBOXILACIÓN
Durante el proceso de destrucción de la
glucosa, los trozos mayores de la galletita, son procesados hasta sacarles toda
la energía química posible. Cuando ya no se le puede extraer más energía, lo
que queda de la glucosa original son 6 moléculas de dióxido de carbono. Si el
dióxido de carbono se disuelve ene el agua del citoplasma en gran cantidad,
ocurrirá que parte de él se transformará en ácido carbónico, es decir en soda.
Como las células permanentemente están destruyendo glucosa, si no se eliminara
el dióxido de carbono las células se llenarían de gas y explotarían.
Por este motivo existen los glóbulos rojos que
transportan los gases respiratorios: el oxígeno hacia dentro y el dióxido hacia
fuera.
