Componentes y Funciones de la Célula: Citoesqueleto, Núcleo y ADN Bacteriano

El citoesqueleto es una red de filamentos con función estructural y dinámica. Hay tres tipos de filamentos según su grosor: los microtúbulos, que son los más gruesos (25 nm) y están formados por proteínas de tubulina; los filamentos intermedios, de grosor intermedio (10 nm), que pueden estar formados por diferentes proteínas, como la queratina o los neurofilamentos; y los microfilamentos, que son los más delgados (7 nm) y están formados por actina. Tanto los microtúbulos como los microfilamentos son estructuras dinámicas, capaces de alargarse y acortarse mediante polimerización y despolimerización. En conjunto, los filamentos del citoesqueleto dan forma y resistencia a la célula, organizan los orgánulos en el citoplasma y permiten el movimiento celular. Los microtúbulos forman estructuras estables como los centríolos, los cilios y los flagelos, así como estructuras lábiles como el huso acromático, que interviene en la división celular moviendo los cromosomas.

El centrosoma es un orgánulo exclusivo de las células animales. En las células vegetales no existe, pero hay una zona densa denominada centro organizador de microtúbulos, con la misma función. Está formado por dos centríolos dispuestos perpendicularmente y rodeados por material pericentriolar del que irradian los microtúbulos. Cada centríolo está compuesto por 9 tríos de microtúbulos y no posee microtúbulos centrales. Su función principal es organizar los microtúbulos de la célula, formando estructuras como el huso acromático, encargado de mover los cromosomas durante la división celular, además de los cilios, los flagelos y su corpúsculo basal.

Los cilios y flagelos son prolongaciones móviles de algunas células. Los cilios son cortos y numerosos, mientras que los flagelos son largos y escasos. Están formados por microtúbulos recubiertos por la membrana plasmática y tienen un corpúsculo basal similar a un centríolo. Su función es permitir el desplazamiento de la célula o el movimiento del líquido extracelular si la célula está fija. Por ejemplo, los espermatozoides se mueven con un flagelo, mientras que los protozoos ciliados utilizan sus cilios para desplazarse y capturar partículas. En el epitelio respiratorio, los cilios transportan partículas de polvo y células muertas hacia el exterior. El movimiento de cilios y flagelos se produce gracias al deslizamiento de los microtúbulos, impulsado por los brazos de dineína que consumen ATP.

El núcleo celular tiene varias funciones fundamentales. Almacena la información genética en forma de ADN y dirige el funcionamiento celular mediante la expresión génica. Durante este proceso, los genes se transcriben a ARN mensajero (ARNm), que sale del núcleo y es traducido en los ribosomas para sintetizar proteínas con funciones específicas. En el núcleo también se transcriben genes a ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr). Además, el núcleo es responsable de la replicación del ADN, un proceso necesario para la transmisión de la información genética a las células hijas durante la mitosis y la meiosis.

El citoplasma es todo lo que se encuentra dentro de la membrana plasmática y fuera del núcleo. Está compuesto por el citosol, los orgánulos celulares y el citoesqueleto.

El citosol es un medio acuoso que contiene una gran cantidad de agua con diversas sustancias disueltas o dispersas, como sales minerales, monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos, ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y enzimas. En el citosol también hay gránulos de sustancias almacenadas, como el glucógeno en los hepatocitos y las células musculares, y la grasa en los adipocitos. Además, contiene proteosomas, que son complejos proteicos encargados de degradar proteínas dañadas o innecesarias.

El ADN Bacteriano y la Reproducción

El ADN bacteriano es una molécula de ADN circular y bicatenario que contiene la información genética de la bacteria. A diferencia del ADN eucariota, es más corto, tiene menos genes, no está asociado a histonas y es haploide. Prácticamente todo el ADN bacteriano está compuesto por genes funcionales, sin intrones ni secuencias no codificantes. No está rodeado por una membrana nuclear, por lo que no existe núcleo; en su lugar, el ADN se encuentra en una región del citoplasma denominada nucleoide. En bacterias, la transcripción del ADN y la traducción del ARNm ocurren casi simultáneamente, ya que los ribosomas pueden traducir el ARNm mientras se está sintetizando. Algunas bacterias poseen plásmidos, que son fragmentos circulares de ADN con pocos genes, generalmente relacionados con la resistencia a antibióticos, la producción de sustancias tóxicas o la degradación de compuestos. Estos plásmidos pueden replicarse de manera independiente y, en algunos casos, intercambiarse entre bacterias mediante el factor F.

La reproducción bacteriana es asexual y ocurre por bipartición, un proceso en el que la bacteria duplica su ADN y lo reparte en dos células hijas idénticas sin necesidad de mitosis. Durante este proceso, la membrana celular sujeta el ADN duplicado y lo separa en dos regiones antes de que la pared bacteriana forme un tabique transversal, dividiendo la célula en dos nuevas bacterias genéticamente idénticas. Sin embargo, pueden surgir variaciones genéticas debido a mutaciones o por mecanismos de recombinación genética llamados mecanismos parasexuales, que incluyen conjugación, transducción y transformación. Estos procesos permiten el intercambio de fragmentos de ADN entre bacterias, facilitando la adquisición de nuevas características.

División Celular: Mitosis y Meiosis

La mitosis es un proceso de división celular que permite la formación de dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre. Su función principal es el crecimiento, la reparación de tejidos y la reproducción asexual en organismos unicelulares. Se desarrolla en cuatro fases:

• Profase: La cromatina se condensa formando cromosomas, la membrana nuclear desaparece y se forma el huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas se alinean en el centro de la célula y se unen a las fibras del huso por sus centrómeros.
• Anafase: Las cromátidas hermanas se separan y son llevadas hacia polos opuestos de la célula.
• Telofase: Se restablecen las membranas nucleares, los cromosomas se descondensan y se produce la citocinesis, dividiendo el citoplasma y dando lugar a dos células hijas diploides (2n), con la misma información genética que la célula original.

La meiosis es un proceso de división celular que ocurre en células reproductoras y permite la formación de gametos, reduciendo a la mitad el número de cromosomas para garantizar la estabilidad genética en la reproducción sexual. Consta de dos divisiones consecutivas:

• Meiosis I: Se produce la reducción cromosómica. En profase I, los cromosomas homólogos se aparean en un proceso llamado sinapsis y pueden intercambiar fragmentos de ADN en el entrecruzamiento, aumentando la variabilidad genética. En metafase I, los cromosomas homólogos se alinean en el centro de la célula. Luego, en anafase I, se separan los cromosomas homólogos y se dirigen a polos opuestos. En telofase I, se forman dos células haploides (n), aunque los cromosomas siguen duplicados.
• Meiosis II: Similar a la mitosis, los cromosomas se alinean nuevamente en metafase, las cromátidas hermanas se separan en anafase, y en telofase se originan cuatro células haploides (n), con información genética diferente entre sí y respecto a la célula madre.