Fuente: Science Blogs
Una célula también puede verse como una
fábrica. Las hay simples como las Procariontes-bacterias- que derivan sus productos directamente en el
citoplasma y otras con mayor complejidad y organización como las Eucariontes
–que van desde hongos hasta mamíferos- que diferencian sus funciones por
compartimientos internos llamados organelas, unas burbujas ancladas en el
citoplasma y que están cubiertas por la misma membrana celular externa. La microscopía
electrónica ha servido de mucho para observar directamente esta organización
intracelular. Una célula es la unidad funcional y anatómica de cada ser
viviente.
En los organismos multicelulares y
por ende en los más evolucionados, las
células se agrupan en tejidos y variados tejidos forman un órgano. Los órganos
se especializan en funciones específicas que determinan un sistema corporal. El
cuerpo humano es el conjunto de sistemas que mantienen un equilibrio y una
armonía. Las células son aquellas fábricas de proteínas, genes y productos
metabólicos que hacen posible la homeostasis, es decir el equilibrio funcional
de todo el cuerpo.
Como todas las estructuras descritas
anteriormente no tienen lenguaje ni los sentidos de la vista y audición, se
comunican entre sí de diversas maneras: por contacto directo entre las moléculas
de cada membrana celular o por envío de señales químicas.
Una señal química puede ser un átomo o
un complejo molecular. Átomos como el Calcio, el Sodio o el Potasio, que en el
caso del transporte de productos celulares funcionan como las monedas en las máquinas dispensadoras: el
átomo se introduce por una estructura llamada receptor de membrana celular y al
hacer contacto como una llave a la cerradura provoca la apertura de un canal
que a su vez trabaja como compuerta para el ingreso o salida de moléculas específicas.
La célula se comporta como un submarino con diversas compuertas que se abren o
cierran para permitir el pasaje de moléculas según sus necesidades. En otros
casos un complejo molecular actúa como una llave sobre un enclave de la
membrana celular conocido como receptor y permite la apertura de diversos
canales o activa un mecanismo interno en cadena que termina en la liberación de
sustancias al exterior de la célula.
De este modo, las células que componen
los tejidos intercambian constantemente señales que circulan en un tráfico
incesante. Dentro de la célula hay un complejo pero ordenado sistema de canales
internos que transporta productos del metabolismo interno de una célula hacia
los grandes ríos corporales como son las arterias –este es el caso de todas las
hormonas- o exporta moléculas para que activen una respuesta en la célula vecina
–esta es la base de la transmisión de impulsos nerviosos que nos permiten mover
las extremidades, conversar, cambiar nuestros estados de ánimo o modificar el
funcionamiento de determinado órgano. Estos canales internos son el aparato de
Golgi (llamado así por su descubridor, premio Nobel en 1906) y una red de
microtúbulos que actúan como carriles por donde se desplazan las vesículas
(pequeñas bolsas cubiertas de membrana celular, que son como gotas
transportadoras de productos celulares o material de desecho). Por ejemplo las
proteínas son producidas por los ribosomas del retículo endoplasmático –una red
de vesículas- y luego son transportadas en vesículas unitarias dentro o fuera
de la célula. Lo que la ciencia estaba por determinar era qué disparaba la
producción de la fábrica, qué se producía y en qué momento.
Esto fue logrado por trabajos
concurrentes de James E. Rothman (Yale University), Randy W. Schekman
(University of California at Berkeley) y Thomas C. Südhof (Stanford
University), quienes ganan el Nobel en Medicina 2013 por sus descubrimientos sobre
la maquinaria intracelular que regula el tráfico de vesículas.
Schekman descubrió que existen genes que
codifican a proteínas responsables en la formación y movilidad de las vesículas
dentro de la célula que terminan en la fusión de la misma con la membrana
externa permitiendo la salida de productos celulares al exterior. Su trabajo
fue demostrado en levaduras lo que explicaría que este sistema se presenta en
seres menos evolucionados.
Rothman trabaja con levaduras, células
animales y células nerviosas, en su largo camino de investigación descubre que
existen proteínas específicas para cada vesícula y cada punto de membrana, ambas
proteínas al reconocerse por contacto se engarzan y permiten la fusión de ambas
membranas con la consiguiente salida de productos celulares en el lugar y en el
tiempo correctos.
Südhof trabajó con neuronas y encontró
concordancia con los descubrimientos anteriores pero fue más allá, estableció
el rol de los átomos de Calcio como detonantes de la liberación de vesículas cargadas
con neurotransmisores y establecimiento de la comunicación neuronal. La
presencia de calcio en el espacio extracelular dispara señales en el interior
activando las proteínas que regulan el transporte interno de vesículas cargadas
de materiales y permiten su viaje hacia la membrana celular, fusionarse ambas y
liberar el cargamento en el exterior.
En este preciso instante usted que lee
este artículo está activando los iones de Calcio y promoviendo la salida de
neurotransmisores de una neurona a otra para tener una opinión sobre este
mensaje.
Tales descubrimientos permiten
determinar el origen de varias enfermedades donde las vesículas no liberan su
carga a tiempo o simplemente no la liberan o por qué algunas toxinas de
gérmenes como los que provocan el Botulismo o el Tétanos provocan mortales
disturbios neurológicos.
Asimismo, nos explican una vez más la
simultánea simpleza y complejidad de las funciones de los sistemas vivientes,
desde levaduras a humanos, que muestra la línea de continuidad evolutiva en la
vida de nuestro planeta.
Foto: Connexions.org
Esquema de la transmisión neuronal con iones de calcio y liberación de neurotransmisores
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