Lo que debes conocer sobre las células antes de profundizar en la ciencia

        

    Los organismos podemos ser pluricelulares, formados por más de una célula (como nosotros), o unicelulares, formados por una única célula (como las bacterias). Sin embargo, todos ellos están formados por la misma unidad estructural: la célula. La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, es el elemento más pequeño que puede considerarse vivo. El cuerpo humano está constituido por billones de células, las cuales se coordinan formando tejidos y estos a su vez, órganos y aparatos. Comprender el funcionamiento de los procesos celulares básicos es la base para comprender el resto de patologías o métodos biotecnológicos que puedan ser de tu interés. Por ello, te animo a aprender un poco sobre la base que hay detrás de todo ello.

¿De qué está compuesta la célula? 

    A groso modo, una célula está constituida por diferentes componentes que trataremos a continuación. Imagina una sopa en la que están inmersos todos sus componentes (fideos, huevo, pollo, entre otros). Parece obvio pensar que todos estos componentes deben de estar dentro de un límite (el plato que engloba todos los elementos de la sopa). Este límite en la célula es la membrana plasmática, donde los diferentes elementos se encuentran inmersos en el citoplasma (como si fuera el caldo de la sopa). Entre estos elementos encontramos los orgánulos celulares, pequeñas máquinas dentro de la célula encargados cada uno de ellos de una función. Por ejemplo, las mitocondrias cuya función es la de obtener la energía celular, los cilios y flagelos encargados del movimiento o los cloroplastos, de la realización de la fotosíntesis. En él también se encuentra el material genético (ADN), el cual puede estar delimitado, rodeado de una membrana nuclear, o bien disperso en el citoplasma (nucleoide). Las células eucariotas son aquellas que tienen el material genético rodeado de una membrana nuclear formando el núcleo; mientras que si tienen el material genético formando el nucleoide, son células procariotas.  Las células eucariotas son características de organismos pluricelulares y algunos unicelulares, como protozoos. Mientras que las células procariotas se presentan en la mayoría de organismos unicelulares como bacterias.

 

¿Cómo se diferencian las células de nuestro cuerpo?

    El ADN es la estructura donde encontramos todos y cada uno de nuestros genes, la información que nos permite desarrollarnos como somos y que nos ha trasmitido nuestros padres. Cuando vamos se va a transmitir a nuestros descendientes o a nuevas células de nuestro cuerpo, las cadenas de ADN se empaqueta formando la estructura conocida como cromosomas. En nuestra especie, se forman 23 pares de cromosomas (46 cromosomas en total). Esto es esencial para entender que en nuestro cuerpo podemos hablar de dos tipos de células: células somáticas y células germinales. Las células somáticas son todas las células de nuestro cuerpo, a excepción de los óvulos, espermatozoides y sus precursores. Mientras que las células somáticas tienen 46 cromosomas, las células sexuales o germinales tienen la mitad de nuestra información, sólo 23 cromosomas. De esta forma se permite que al unirse un óvulo y un espermatozoide para formar un nuevo individuo cada uno lleve 23 cromosomas y el nuevo individuo mantenga el número total de cromosomas de la especie (23+23 = 46 cromosomas). Una simple alteración del número total de la especie puede dar lugar a distintos síndromes. Por ejemplo, los individuos con Síndrome de Down tienen 47 cromosomas totales al tener tres cromosomas del par 21.

    

    Por lo tanto, la información genética es la misma en todas y cada una de nuestras células, a excepción de las células germinales que tienen la mitad de dicha información. Pero si todas las células tienen la misma información: ¿Qué hace que una célula forme la piel y otra el estómago? Pues bien, aunque todas las células tienen la misma información, cada célula mantiene un tipo de información activa según la función que desempeña. Inicialmente, las células del embrión son células madre capaces de originar todo tipo de tejidos. Estas se van dividiendo y conforme avanza el desarrollo, las células  que formarán tejidos concretos silencian todos aquellos genes que no les sirvan, quedando activos únicamente los genes necesarios para su función. De esta forma las células se diferencian o especializan. En otras palabras, el ADN es como un libro que contiene toda la información sobre la vida, las células subrayan sólo aquello que les interesa; mientras que el resto de información, la tienen tachada. Luego, aunque la información no relevante esté ahí, está silenciada o inactiva como si no estuviera. 

    A continuación, os dejo un vídeo muy interesante sobre esto. Se ve el desarrollo  de un renacuajo, cómo a partir de un conjunto de células iguales, se van diferenciando dando finalmente lugar a células del ojo, cola, corazón, entre otros. 

¿Cómo sabe la célula toda esa información genética almacenada en el ADN?         

    ¿Cómo se lee el libro? Es aquí cuando entra en juego el ARN y las proteínas. Para continuar con el ejemplo anterior, el contenido el libro (ADN) es transmitido por el profesor mensajero (ARN mensajero, ARNm) a sus alumnos (proteínas) para que lleven a cabo la acción que tiene cada uno de ellos en la sociedad. Profundicemos un poco más desde el punto científico para poder comprenderlo mejor.

    El ADN está constituido por moléculas conocidas como nucleótidos. Un nucleótido es una molécula formada por un azúcar (en ADN desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. Concretamente, hay 4 nucleótidos diferentes que se van combinando formando un sin fin de secuencias o mensajes para formar los ejecutores (proteínas). Los 4 nucleótidos del ADN se diferencian únicamente en esta base nitrogenada, la cual puede ser: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C). Como habrás oído seguramente hablar, el ADN es una doble hebra, es decir, está formado por dos cadenas. Cada una de estas cadenas se dice que es complementaria a la otra. ¿Qué significa la complementariedad? Pues bien, se ha visto que cuando hay adenina en una cadena, en la otra cadena hay en la misma posición timina; mientras que si hay citosina en una cadena, en la misma posición de la cadena contraria hay guanina. Esto permite que, conociendo la secuencia de una de las cadenas, se pueda saber también la secuencia de la otra cadena al ser complementaria. Por ejemplo:

Hebra 1: TACACATTCAAGTGCGATC
Hebra 2: ATGTGTAAGTTCACGCTAG

     

    ¿Esto por qué te lo cuento? Para entender el proceso de la transcripción. La transcripción es la formación del ARN mensajero (ARNm), a partir del ADN, para poder transmitir la información y formar proteínas mediante el segundo proceso (traducción). Siguiendo con nuestro símil, el primer paso de transcripción sería la formación de la profesora para enseñar y transmitir la información a los diferentes alumnos. Para ello, un conjunto de proteínas (ARN polimerasa, helicasa, entre otras) se encargan de separar las dos cadenas de ADN y empezar a unir nucleótidos para formar el ARNm. Para mantener el mensaje inscrito en el ADN, los nucleótidos que formarán el ARNm no se unen arbitrariamente, sino que se van uniendo nucleótidos de forma complementaria a la hebra. ¡Cuidado! El ARNm, al igual que el ADN, está formando por nucleótidos pero con dos ligeras diferencias. No te preocupes, estas diferencias son leves. En  el ARNm el azúcar es la ribosa y en lugar de timina, se usa otra base nitrogenada (uracilo, U). Así de simple. Luego por ejecutores ya formados por este proceso (proteínas), se separa las cadenas de ADN y se va transmitiendo el mensaje formando un ARNm que saldría del núcleo al citoplasma para formar proteínas. Imaginamos un ejemplo de transcripción:

  ADN: TACACATTCAAGTGCGATC

ARNm: AUGUGUAAGUUCACGUAG

        

     

    Así, de forma simplificada, tendríamos ya formado nuestro mensajero (profesor) que dará las instrucciones para la formación de los ejecutores de la información o proteínas. Como ya hemos anticipado, la formación de las proteínas a partir de ARNm se produce mediante el proceso de la traducción. El ARNm cuando sale del núcleo, se une por uno de sus extremos a un orgánulo celular conocido como ribosoma, el cual está constituido por proteínas y ARN ribosómico (ARNr). Este ribosoma irá leyendo las palabras del mensaje, cada palabra constituye un codón y está formado por tres bases nitrogenadas. Por lo tanto, el ribosoma irá leyendo de tres en tres bases nitrogenadas del ARNm (UAG, AAG, UUC, ACG, UAU). ¿Qué significan estas palabras? Aquí es donde entra en juego el conocido código genético. Al igual que el ADN y ARNm está formado por nucleótidos, las proteínas está formadas por una subunidad conocida como aminoácido. El ribosoma relaciona cada codón con un aminoácido. Gracias a la investigación, se ha podido descifrar lo que entiende el ribosoma en cada codón, es decir, a qué aminoácido corresponde cada codón. De esta forma, se ha creado lo que se conoce como código genético, el cual no es más que cómo se traduce una secuencia de nucleótidos de ARNm a una secuencia de aminoácidos de una proteína en todos los seres vivos. El ribosoma irá leyendo cada tres nucleótidos y el ARN transferente (ARNt) irá llevando el aminoácido correspondiente para que se vayan uniendo formando la proteína. 

 

ARNm: AUG-UGU-AAG-UUC-ACG-UAG

Proteína: Met (Inicio)-Cys-Lys-Phe-Thr-Fin

    Una vez formadas o incluso durante su formación, las proteínas constituidas por los aminoácidos, adoptan la forma adecuada (conformación) que le permite llevar a cabo la función que le corresponden. Con el paso del tiempo, las proteínas se acaban alterando quedando inservibles y siendo necesaria su degradación. Por ello, se vuelven a cortar formando nuevamente aminoácidos. El proceso de transcripción y traducción se repite todo el rato con el objetivo de formar proteínas nuevas que lleven a cabo las funciones celulares. De igual manera, el ARN tiene una vida relativamente corta, siendo degradado de forma temprana. Como te habrás dado cuenta, tenemos un único libro (ADN) que almacena toda la información, pero de forma constante se van creando y eliminando ARNs y proteínas que van a manifestar la información almacenada. Por ello, una alteración en el ARNm no es tan decisiva como una alteración en el ADN. Si ocurre una mutación en el ADN, se transmitirá en cada ARNm y proteína que se cree. Mientras que si se afecta el ARNm, este acabará degradándose y creándose otro nuevo que no tendrá la misma alteración. A continuación, os dejo un vídeo resumen de los procesos de transcripción y traducción.

    Para terminar, sin querer complicaros mucho más el tema, indicar que sólo el 1% del genoma es codificante, es decir, sólo el 1% del ADN sirve para crear ejecutores o proteínas. ¿Y el resto? Cada vez está más en auge comprender los mecanismos no codificantes del ADN. Se ha comprobado que, a partir de ADN, se crean otro tipos de ARNs no codificantes que llevan a cabo otras acciones. ¿Cómo cuales? Pues bien, entre ellos, podemos encontrar los micro-ARNs (miARNs) que sirven como esponjas para capturar ARNm favoreciendo que se degraden y evitando que formen las proteínas correspondientes.

    Espero que os haya gustado este repaso de conceptos básicos para favorecer vuestra comprensión del resto de patologías y técnicas existentes. Ante cualquier duda, no dudéis en comentar y seguir con este blog. ¡¡¡¡¡Gracias por concienciaros con la ciencia!!!!!