De las moléculas al hombre

Una perspectiva sobre el tamaño

Un angstrom es una diezmillonésima parte de un milímetro, es decir, 1×10-10 metros. La siguiente ilustración da una idea de la escala relativa de algunas de las estructuras biológicas comentadas anteriormente.

La distancia entre dos átomos de carbono en una cadena de ácidos grasos es de poco más de un angstrom. Una molécula de glucosa tiene unos 9 angstroms. Las bacterias tienen decenas de miles de angstroms. Y, como estimación aproximada, una célula humana típica podría tener aproximadamente una centésima de milímetro, lo que equivale a una décima parte de la anchura de un cabello humano. Para obtener una perspectiva intrigante sobre el tamaño de las cosas, desde los objetos más pequeños hasta los más grandes del universo, eche un vistazo a http://htwins.net/scale2/.

A pesar de su tamaño microscópico, las células tienen mucho que hacer todo el tiempo. Los diagramas y las microfotografías describen a las células como sacos rígidos y estáticos que están congelados en el tiempo, pero si de alguna manera pudiéramos hacer un viaje al interior de una célula, nos asombraríamos de la belleza, la complejidad y la increíble actividad. Puede echar un vistazo a la vida interior de una célula viendo la animación de la Universidad de Harvard, «The Inner Life of a Cell» (en su totalidad con narración), que muestra la activación de los leucocitos en la inflamación. Algunos de los términos utilizados en el vídeo le resultarán extraños, pero el vídeo proporciona una magnífica sensación de los trabajos internos de las células, y muestra que las células son estructuras dinámicas en las que tienen lugar muchos procesos continuamente.

contenido accesible alternativo

El poder de los polímeros

Uno de los conceptos fundamentales de la biología es que las estructuras moleculares simples (monómeros) pueden unirse para formar estructuras cada vez más complejas. Por ejemplo, los monómeros de azúcares, como la glucosa y la fructosa, pueden unirse para formar polisacáridos muy grandes como el almidón y el glucógeno. Los aminoácidos pueden unirse para formar polipéptidos (proteínas). Los nucleótidos pueden unirse para formar ADN y ARN.

Además de unir moléculas para formar largas cadenas, muchas moléculas se autoensamblan en condiciones adecuadas para formar agregados moleculares cada vez más complejos, como las membranas o las lipoproteínas. Y las membranas biológicas pueden proporcionar la estructura para los orgánulos intracelulares que pueden llevar a cabo funciones especializadas y complejas. Por ejemplo, los microtúbulos son cilindros huecos que proporcionan un andamiaje interno para las células eucariotas y también proporcionan vías a lo largo de las cuales los materiales u orgánulos unidos a la membrana pueden ser transportados de un lugar a otro dentro de la célula. Por ejemplo, la red de microtúbulos conecta el aparato de Golgi con la membrana plasmática para guiar las vesículas secretoras para su exportación o para su inserción en la membrana plasmática. El movimiento de estos «paquetes» unidos a la membrana a lo largo de los microtúbulos es facilitado por proteínas motoras (los transportadores) que se mueven a lo largo del microtúbulo cambiando su conformación tridimensional. Este proceso es impulsado por el trifosfato de adenosina (ATP). Con cada «paso», la molécula motora libera una porción del microtúbulo y agarra un segundo sitio más alejado del filamento.

Estos microtúbulos son polímeros compuestos por subunidades de una proteína llamada tubulina. Cada subunidad del microtúbulo está formada por dos unidades más sencillas, ligeramente diferentes pero estrechamente relacionadas, denominadas alfa-tubulina (mostrada en la figura inferior como perlas amarillas) y beta-tubulina (mostrada como perlas verdes). En condiciones adecuadas, estas subunidades se agregan o se autoensamblan de una manera particular que forma rápidamente un microtúbulo. A la inversa, estos microtúbulos también pueden desagregarse rápidamente.

Fuente: https://micro.magnet.fsu.edu/cells/microtubules/microtubules.html

El vídeo de abajo es una charla TED en la que el animador David Bolinsky describe una colaboración entre animadores y biólogos de la Universidad de Harvard en la que se obtiene una visión de la belleza y la complejidad de las células eucariotas. Observe que el fenómeno de los monómeros que se ensamblan en polímeros macromoleculares complejos y altamente funcionales se ilustra en varios lugares.

La charla completa dura 9:49. Avance el vídeo hasta el minuto 3:24 para saltarse la descripción introductoria. La verdadera acción comienza en el minuto 6:50 aproximadamente. No hay nada que tenga que memorizar en esto. Simplemente aprecie la complejidad y la belleza de las células.

contenido accesible alternativo

El siguiente vídeo ofrece una visión general básica de la estructura y la función de las células (6:00 min.), y el segundo ofrece una breve descripción de la estructura y la función de los orgánulos de una célula eucariota (4:46 min.).

contenido accesible alternativo

contenido accesible alternativo

Niveles superiores de organización

Se puede ver que las células, la unidad más pequeña que cumple los criterios para estar viva, son muy complejas. Sin embargo, esta complejidad es el resultado de la unión de moléculas simples para formar una miríada de estructuras cada vez más diversas y complejas, y éstas, a su vez, proporcionan la base para un nivel aún más alto de organización y complejidad al ensamblarse en complejos macromoleculares, como membranas, orgánulos, microtúbulos y lipoproteínas. Desde el nivel celular, se puede prever la agregación de células para formar tejidos, que se convierten en la base de los órganos e incluso de los sistemas de órganos en una gama increíblemente diversa de organismos multicelulares.

Adaptado de: http://www.theorganicstartupbook.com/2012/07/07/evolutionary-levels-sublevels-4-of-5/

Leave a Reply

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.