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Sala de la célula

¿Cómo es la sala?

Esta Sala representará una célula, para que los visitadores puedan caminar por ella, descubrir qué hay en su interior y saber cuáles son algunos de los procesos increíbles que tienen lugar en ellas. Las paredes representarán la membrana celular, por lo que estarán cubiertas de una bicapa fosfolipídica.  En un lado de la habitación habrá una explicación sobre el citoplasma con un hueco donde poner la mano y sentir como es el citosol, con pequeñas moléculas dentro.

En las paredes de la sala se encontrarán las explicaciones sobre la célula en sí, sus funciones, los tipos de células (sobre todo procariotas y eucariotas).

 

También se podrá observar una representación de las mitocondrias, para poder explicar la teoría endosimbiótica y el cromosoma mitocondrial.

 

Asimismo, en la Sala se encontrará la explicación de la traducción, del mRNA a las proteínas, con la explicación del dogma central de la biología. Se trata de algo fundamental para entender explicaciones futuras.

 

En un lado de la sala se encontrará el núcleo, con una representación de la membrana nuclear y los poros nucleares.

Entrando en él se accede a un espacio con la exposición de la replicación y la transcripción, y obviamente de los cromosomas y la cromatina.

La célula

Según el Instituto nacional del cáncer parte del NIH (el Instituto nacional de salud de Estados Unidos), la célula es la “unidad más pequeña que puede vivir por sí sola y que constituye todos los organismos vivos”. Otra definición es que la célula es la “unidad biológica autónoma” ya que todos los organismos son células (como las bacterias o las levaduras) o están constituidos por ellas (como los humanos o las plantas). Estas definiciones se basan en la teoría de la célula, según la cual:

  • Todos los organismos están constituidos por células;

  • La célula es la unidad básica de las estructuras biológicas;

  • Las células solo se obtienen a partir de otras células.

Las células son increíblemente pequeñas, aunque su tamaño puede variar mucho, de 1 a 50 micrómetros. Puedes ver la comparación de distintas células en este vídeo:​

MetaBallStudios. (n.d.). Microorganisms Size Comparison - YouTube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?fbclid=IwAR09cX0s1iVnQCfGwzmdYFWYbjtj87MGN2zGd813h4g8RDohPUm5y84D5xs&v=h0xTKxbIElU

Para ver lo pequeñas que son las moléculas y compararlas con el tamaño de los humanos también puedes visitar está página web:

http://thescaleoftheuniverse.com

 

 

En la célula, podemos encontrar tres partes principales:

  • la membrana celular, aquí representada en las paredes, has tenido que pasar por una abertura para entrar;

  • el citoplasma, es el espacio en la célula, donde estás caminando ahora;

  • el núcleo celular, se puede entrar en él a través de la membrana nuclear, que tiene poros (agujeros) para la entrada y salida de las moléculas. Es donde se encuentran los cromosomas. Hay un tipo de célula que no tiene núcleo, son las células procariotas, es decir las bacterias.

¿Sabías que...

El cuerpo humano se compone unas 50-75 billones (millones de millones) de células ?

¿Sabías que tus células no son todas iguales?

Las células pueden especializarse, es decir cambiar de manera específica, y así formar células de la piel, de los ojos...

Eucariotas y procariotas

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Las células se distinguen en dos grandes tipos: las células procariotas y las eucariotas.

  • Las procariotas son las células de todos los tipos de bacterias y su característica es que no tienen núcleo, en el sentido de que no hay una membrana nuclear y por tanto todo está en el citoplasma. De hecho, su nombre viene del griego y quiere decir “antes del núcleo”.

  • Las eucariotas son las células que componen a todos los otros seres vivos, como animales, plantas, algas… Estas células sí tienen núcleo, como explicábamos antes y de hecho su nombre quiere decir “buen núcleo” o “núcleo verdadero”.

Las células procariotas no tienen membrana nuclear, pero cuentan con una estructura llamada nucleoide que es como un “pre-núcleo”, es la región en la que encontramos el cromosoma de las bacterias, está muy concentrado y se parece al núcleo eucariota, aunque no tiene membrana nuclear.

 

Obviamente entre las dos hay muchas otras diferencias, en sus componentes, en algunos procesos… pero esta es la principal diferencia que se puede encontrar entre ellas.

 

Ciertos estudios se hacen en procariotas, porque son más fáciles de estudiar y de tener en los laboratorios, pero debido a sus diferencias, descubrir algo en una bacteria no quiere decir que sea así también en un eucariota. Por esto, ciertos procesos se conocen muy bien en bacterias y casi para nada en eucariotas.

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Membrana

La membrana celular sirve para separar las células entre ellas y con el medio extracelular -es decir el espacio entre células, controlando las sustancias que pueden entrar y salir.

Está constituida por muchas moléculas llamadas fosfolípidos -un tipo de grasas- que se disponen de dos en dos, formando la bicapa lipídica.

Cell membranes are way more complicated than you think - Nazzy Pakpour - YouTube. (n.d.). Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=nsklF1w4eok

Citoplasma

Entre la membrana celular y la nuclear se encuentra el citoplasma, formado por un líquido gelatinoso -el citosol- y los orgánulos celulares -como las mitocondrias o el aparato de Golgi-.

El citosol representa el 75%-80% del volumen celular y está constituido al 85% por agua y el restante 15% por otras moléculas pequeñas, como los azúcares.

Si te atreves, puedes descubrir como es el citosol al tacto, tocando el líquido en el hueco aquí abajo.

En el citoplasma ocurren la gran mayoría de reacciones celulares, como la señalización celular -una “carrera de relevos” para enviar mensajes entre células o dentro de ellas-, muchas reacciones metabólicas importantes para la vida o la traducción, de la que hablaremos más adelante.

Aquí también se encuentran muchas moléculas necesarias para la vida, como los azúcares y las proteínas: algunas de ellas son moléculas pequeñas, como el agua o la sacarosa -el azúcar- y otras son moléculas mucho más grandes, llamadas macromoléculas, como las proteínas.

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Algunas macromoléculas son polímeros, es decir que están compuestas por muchos “monómeros” o moléculas pequeñas, como si fueran LEGO. Dependiendo de qué monómeros se utilicen, se obtendrán distintos polímeros.

Aquí abajo tienes una pequeña lista de polímeros y monómeros. ¿A ver si adivinas qué monómeros se necesitan para formar los siguientes polímeros? Si no lo sabes, el juego te lo explicará y si sigues leyendo podrás saber aún más sobre ellos.

DNA (ácido desoxirribonucleico)

RNA (ácido ribonucleico)

Proteínas

Polisacáridos

?

Azúcares

Nucleotidos

Aminoácidos

Nucleotidos

El dogma central de la biología

Con el nombre de “dogma central de la biología” nos referimos a la idea que Francis Crick propuso en 1958. Según esta idea, la información se almacena solamente en el DNA y viaja en una sola dirección, es decir del DNA al RNA y de ahí a las proteínas, y nunca puede ir en el sentido opuesto. La idea de Crick se resumiría en el siguiente esquema, en el que podemos ver:

  • La replicación, es decir el fenómeno según cual la información se copia para no perderse con el tiempo;

  • La transcripción, porque es el proceso gracias al cual el mensaje del DNA se transcribe en otro lenguaje, el RNA;

  • La traducción, cuando la información llega a su destinación final, porque se utiliza para crear una proteína.

Esta idea se demostró parcialmente correcta, aunque hubo unas modificaciones debidas al descubrimiento de nuevos procesos, sobre todo en virus. Una de las modificaciones más importantes fue el descubrimiento de la transcripción inversa o retrotranscripción, que -como su nombre indica- es el proceso contrario a la transcripción. El descubrimiento de este proceso indica que la información sí puede viajar “al revés” de lo que Crick imaginaba, es decir desde el RNA hacia el DNA. Además, se ha descubierto que el RNA también se replica, como podemos ver en los virus cuya información se guarda en el RNA y no en el DNA.

Además, no siempre se llega hasta el paso de la traducción para producir proteínas, ya que en muchas ocasiones el RNA es el producto final del flujo de información, ya que este tiene muchísimas funciones en una célula. Un ejemplo es el RNA ribosómico, el cual sirve para crear los ribosomas, las “máquinas” que producen la proteína a partir del mensaje del RNA mensajero. 

Podemos ver más en detalle la replicación, la transcripción y la traducción más adelante. Los procesos de replicación del DNA y de transcripción ocurren siempre en el núcleo celular, por lo que las explicaciones las encontrarás ahí. Por otro lado, la traducción ocurre en el citoplasma, ya que se necesitan los componentes que se encuentran en él y por esto la explicación está en este mismo espacio, en la célula.

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¿Por qué no es un dogma?

Esto es un ejemplo muy claro y evidente de como la ciencia cambia y las teorías científicas también. Un dogma es, por definición, “una proposición tenida por cierta o un principio innegable”, es decir una idea de la cual no se duda por que se considera correcta. Una característica de la ciencia es que en ella no hay dogmas, no se trata de ideas o creencias, sino que se trata de teorías probadas y apoyadas por evidencias. Estas teorías pueden en un segundo momento refutarse o modificarse con la llegada de nueva información. Por esto, aunque el nombre de esta teoría sigue siendo “el dogma central de la biología”, debemos saber que no es un dogma, porque hay pruebas y evidencias que lo apoyan.

Este concepto es extremadamente importante en la ciencia, ya que todas las teorías que se presentan tienen que estar apoyadas por pruebas, lo cual conlleva que, a veces, solo haya hipotésis o modelos sobre ciertos temas, ya que no hay suficientes evidencias para confirmarlos. De otra parte, también implica que las teorías que sí están confirmadas se basen en una gran cantidad de datos y si otros científicos no están de acuerdo pueden refutarlas, siempre y cuando también aporten evidencias.

Núcleo

Se accede a él por un poro nuclear.

Cómo hemos explicado, solamente las células eucariotas poseen núcleo, en cuanto estructura separada del resto de la célula por una membrana nuclear. Aquí encontramos la casi todo el material genético de una célula y además también hay una gran cantidad de RNA.

 

El DNA, o ácido desoxirribonucleico, y el RNA, ácido ribonucleico, son polímeros, es decir que están formados por muchísimas moléculas pequeñitas: los monómeros. En ambos casos los monómeros se llaman nucleótidos y están compuestos por tres partes:

  • un grupo fosfato;

  • un azúcar con forma de pentágono, por esto llamada pentosa. En el caso del DNA este azúcar se llama desoxirribosa y en el RNA es una ribosa;

  • una base nitrogenada: hay cinco bases distintas y el nombre de las bases determina el nombre del nucleótido. Tres de ellas, adenina (A), guanina (G) y citosina (C) se encuentran tanto en el DNA como en el RNA, mientras que la timina (T) es específica del DNA y el uracil (U) del RNA.

Puedes utilizar los geomags en este espacio para entender cómo están hechos y cómo se unen estas moléculas.

Una vez formados los nucleótidos, estos se unen entre ellos formando cadenas muy largas que llevan la información necesaria para la vida. El DNA está formado por dos cadenas que se enrollan sobre sí mismas, mientras el RNA está formado por una sola cadena, aunque a veces esta se repliega sobre sí misma formando lo que se llaman estructuras secundarias.

Cromatina

Mediante el estudio del DNA se descubrió que éste, en las células, se encuentra unido a unas proteínas que se llaman histonas,  su función es proteger el DNA y “empaquetarlo”. Este conjunto del DNA y las proteínas se llama cromatina.

 

El “paquete” formado por las histonas y el DNA, que se llama nucleosoma, puede estar más o menos cerrado o “condensado”. Cuanto menos espacio libre haya entre los nucleosomas, menos posibilidad habrá de que se pueda utilizar la información presente en el fragmento de DNA que está atrapado entre dos nucleosomas.

 

Según el grado de condensación la cromatina se puede diferenciar en dos tipos: la eucromatina y la heterocromatina. La eucromatina o “cromatina buena” como su mismo nombre indica, es la cromatina poco condensada y, por lo tanto, accesible. De ella, cada célula consigue la información necesaria para vivir. La heterocromatina, por el contrario, está muy condensada y no permite que la información esté disponible para la célula.

 

Hemos dicho que la función del DNA es contener la información para la célula, y ahora estamos diciendo que la información en la heterocromatina no está disponible. Entonces,....

 

A: ¿Para qué nos sirve la heterocromatina?

La heterocromatina cumple diferentes funciones, dependiendo de si es “facultativa” o “constitutiva”: cuando es constitutiva no cambia nunca, cumple la función de estructura y la encontramos en todos los individuos de la misma especie (como el centro y los extremos de los cromosomas); cuando es facultativa se trata de información que no se va a utilizar.

 

B: ¿Para qué necesitamos DNA que no vamos a utilizar?

Vamos a imaginarnos que cada célula incluye un libro con todas las instrucciones necesarias para construir una casa (que sería cada uno de los individuos, incluso tú!), pero cada pequeño grupo de células solo se va a ocupar de construir una parte de la casa, por ejemplo, algunos grupos se usarán para las paredes, otros para el techo, otros para las puertas, etc. (en el caso de los humanos, los grupos serían la piel, los músculos,...). Está claro que para construir la puerta solo vamos a leer el capítulo relativo a las puertas y no todo el libro de instrucciones, y así sucesivamente con cada grupo. Haciendo un paralelismo, si las células leyeran todo el libro de instrucciones, construirían la casa al completo y después, al darse cuenta de que solo necesitan la puerta, demolerían toda la casa excepto las puertas, y lo mismo pasaría con cada parte de la casa. Como vemos, se trataría de un proceso que gastaría mucha energía y muchos materiales. Para ahorrar todo este trabajo inútil, la célula “decide” aislar la información que no es necesaria, “empaquetándola” e impidiendo que se lea.

Cromosoma

La cromatina se encuentra separada en estructuras celulares específica que se llaman cromosomas. Si toda la información de un individuo es el libro de instrucciones completo para que pueda vivir, los cromosomas son capítulos de este libro. El número de capítulos que compone el libro de cada especie, es una característica genética de la misma.

 

Si leemos la definición de los genes - o factores hereditarios -  vemos que son secuencias específicas de DNA que contienen la información para sintetizar proteínas o RNA. Como hemos visto, el conjunto de cromosomas incluye todas las secuencias de DNA, por lo tanto, los genes   forman parte de los cromosomas. Cada gen encuentra su lugar específico en el cromosoma y todos los individuos de una misma especie tendrán ese mismo gen colocado en el mismo lugar.

 

La teoría cromosómica de la herencia expone que las características de los organismos se transmiten de una generación a otra gracias a la herencia de cromosomas, que contienen los genes.

 

Si quieres conocer la historia de este gran descubrimiento, te animamos a que pases por el Espacio Genética.

What is the biggest single-celled organism? - Murry Gans - YouTube. (n.d.). Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=FK9xHry877U

  1. Jeff Hardin, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, J. H. (2016). Becker’s World of the Cell 9th. Addison Wesley, España - Pearson Education. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

  2. Lodish H, Berka A, Matsudaira P, Kaiser C, Krieger M, S. M. (2008). Molecular Cell Biology- Lodish. In Biologia celular y Molecular. https://doi.org/558

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