La Buena Mente

AUNQUE se han esbozado algunas funciones de los componentes celulares, en esta sección se intentarán detallar las principales funciones de las estructuras de una célula. Empezaremos de fuera hacia adentro, a partir de la pared celular, esa envoltura protectora que recubre a la membrana, y que no todas las células tienen, y terminaremos con el núcleo y el citosol. Debe aclararse que no todos los componentes existen en todas las células, y que la descripción del cloroplasto, por ejemplo, correspondería a una célula vegetal. En las bacterias, por otra parte, sólo hay membranas y citosol y el núcleo no tiene una estructura definida.

LA PARED CELULAR Y LA PROTECCIÓN DE LAS CÉLULAS

Las bacterias, como muchos otros microorganismos, y las células vegetales están cubiertas por una membrana plasmática relativamente débil y semejante a la de muchas otras células. Sin embargo, por sus propias características de vida libre y por estar sujetas a una variedad muy grande de ambientes, muchos de ellos inhóspitos, además de la membrana requieren de una pared adicional protectora. La figura III.1 es una micrografía de la pared celular del quiste de una amiba y en ella se muestra una estructura de fibras entrecruzadas, todas de polímeros de azúcares, de gran resistencia, que sirven para proteger a la célula.

Figura III.1 La envoltura celular de una amiba. Una resistente malla de fibras de azúcares polimerizados protege a muchas células del daño que el ambiente adverso le puede causar.

La pared celular funciona en parte como protección mecánica, pero tal vez su papel principal consista en proteger a la célula de los cambios en la presión osmótica interna, que se generan por la gran cantidad de sustancias que contiene, cuando en el exterior hay una baja concentración de sustancias disueltas. Las sustancias disueltas en una célula se comportan como las moléculas de un gas comprimidas dentro de un tanque, y generan una fuerza que llamamos presión. Si un microorganismo o una levadura o el quiste de una amiba se colocan en agua, se produce una presión de varias atmósferas, por la cantidad de sustancias disueltas en el interior. De no existir la pared, se produciría de inmediato la ruptura de la membrana celular. Para tener idea de la presión que se puede desarrollar en un microorganismo en esas condiciones, se le puede comparar con la del neumático de un coche que se llena de aire a una presión aproximada de dos atmósferas. En este caso, la resistencia de la pared evita que estalle. En las células vegetales y microorganismos, la presión osmótica que se ejerce sobre la pared llega a ser de 15 a 20 atmósferas cuando se les coloca en el agua. No es difícil imaginar la resistencia que debe tener la pared para evitar que la célula se rompa.

La naturaleza nos ofrece muchos ejemplos de la relevancia de la pared celular. Muchas células viven en medios hipotónicos, prácticamente agua pura; en el caso de las amibas, por ejemplo, la forma de transmisión de unos individuos a otros es el quiste, que rodeado de su fuerte pared resiste esas presiones. Uno de los antibióticos más conocidos, la penicilina, actúa bloqueando la síntesis de los componentes de la pared celular de algunos microorganismos. En presencia del antibiótico, éstos se desarrollan sin esa protección y mueren ante los ambientes de menor presión osmótica.

LA MEMBRANA CELULAR

Como ya se mencionó, durante mucho tiempo se consideró a la membrana celular como una estructura inerte, si acaso con poros más o menos específicos para la entrada y la salida por mecanismos poco claros de los diferentes materiales que la célula debe captar o expulsar al medio en que se encuentra. En la actualidad, este concepto ha cambiado (véase el capítulo I) y el modelo es el de una estructura fundamental, constituida por fosfolípidos, en la cual se encuentran embebidas otras numerosas moléculas, principalmente proteínas, que tienen diferentes actividades.

El lector interesado puede consultar en esta misma serie el volumen 18, Las membranas de las células, que explica con más detalle las funciones de estas estructuras.

La mayor parte de las células mantiene en su citoplasma una composición y, casi siempre, una concentración de sustancias disueltas notablemente diferente del medio que las rodea; aun en las células de los animales superiores, que viven en un ambiente prácticamente invariable, la composición del citoplasma celular es muy diferente de la del medio que lo rodea. Es relativamente sencillo explicar el hecho de que la membrana de la célula impida la salida o la entrada de las moléculas de gran tamaño, como las proteínas, los ácidos nucleicos o los polisacáridos; y también se puede explicar que las moléculas polares o cargadas deban mantenerse de un lado o del otro de la membrana. Esta situación requiere mecanismos especiales que muevan sustancias de un lado al otro de la membrana, pero que al mismo tiempo puedan distinguir entre unas y otras; por otra parte, no es raro encontrar moléculas o iones que se transportan en las membranas, del lado en donde se encuentran en menor concentración, hacia aquel en que ésta es mayor. Son estos movimientos a través de las membranas lo que se conoce con el nombre de transporte.

El fenómeno del transporte a través de una membrana ocurre de una manera muy sencilla. Para atravesar la doble capa de fosfolípidos que constituye la base estructural de la membrana y la separación entre ambos lados, una molécula o ion requieren de la presencia de un sistema de transporte, o acarreador, o un poro especifico, capaz de permitirle el paso de un lado a otro de la membrana. Estos sistemas de transporte, para permitir el paso de la sustancia en cuestión, primero deben reconocerla entre lo que puede ser un sinnúmero de otras moléculas que se encuentran en los líquidos que bañan a las células.

El transporte puede tener dos variantes. En un caso se trata de una sustancia que haya de pasar de una mayor concentración a una menor, es decir, a favor del de su tendencia natural, como sucede cuando las moléculas de una gota de tinta en agua se mueven de donde hay más hacia donde hay menos, para finalmente llegar a una concentración igual en toda la solución; en estos casos, dentro de la complejidad de las moléculas de proteínas, es de esperar que el acarreador sea una molécula relativamente simple, que lo único que debe hacer es seleccionar las moléculas que deben pasar y dejar que lo hagan según su tendencia natural. Pero existe otro caso, que no es raro en las células y microorganismos, en el cual se captura una sustancia que se encuentra en el medio a una concentración relativamente baja, y se le introduce a la célula, en la cual la concentración es mucho mayor. El caso más frecuente es quizá el del ion de potasio (K+),

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