Intoduccion a las funciones celulares
A pesar de la complejidad que posee la célula eucarionte, sus componentes principales están bien definidos, al igual que sus funciones.
El cuerpo humano cuenta con unos sesenta billones de células distribuidas en unos doscientos tipos diferentes.
Pese a ello, las estructuras y los organelos responsables de cada tarea son los mismos y las desarrollan básicamente de forma similar.
Algunas funciones de una célula eucarionte
La enorme mayoría de las células eucariontes disponen de estructuras especializadas para realizar una gran gama de actividades. Entre ellas podemos mencionar las siguientes:
Actividad secretora de la célula
Todas las células animales pueden secretar sustancias. Lo hacen para los más diversos fines, desde aportar materiales para la red de proteínas que las rodea (matriz extracelular), hasta permitir la transmisión del impulso nervioso.
En todos estos casos, el aparato de Golgi juega un rol fundamental al empaquetar y preparar lípidos y proteínas que serán exocitados mediante vesículas.
El aparato de Golgi es un sistema de sacos membranosos, interconectados por una serie de vesículas que se separan y se funden con estas cavidades en forma dinámica.
Muchas de las proteínas procesadas por el Golgi se liberan mediante exocitosis, a diferencia de aquellas producidas por ribosomas libres, que se ocupan internamente en la célula.
En las células especializadas en la secreción, llamadas células glandulares, es habitual que las vesículas secretoras se reúnan en la cercanía del límite celular.
Para poder vaciar su contenido hacia el medio extracelular, las vesículas simplemente funden su estructura con la membrana plasmática, tal como se representa en la siguiente figura.
Las secreciones liberadas por una célula glandular pueden tener al menos dos destinos: un conducto o la sangre.
En el primer caso, la secreción se denomina exocrina, pues se trata de componentes que serán utilizados en el medio externo o en una cavidad, como ocurre con la secreción de las glándulas sudoríparas o el producto de las glándulas del estómago.
En el segundo caso, la secreción se denomina endocrina y permite que las sustancias sean transportadas hacia lugares muy distantes de la célula secretora. Con estas sustancias nos referimos a las hormonas.
En la figura inferior se representan ambas vías de secreción: exocrina y endocrina, esquematizando la doble capacidad secretora del páncreas.
Las hormonas son secreciones que modulan la actividad celular
Tendemos a pensar que las hormonas son sustancias relacionadas exclusivamente con los procesos reproductivos y sexuales.
Ciertamente que cumplen un papel relevante en ese contexto; sin embargo, el conjunto de hormonas de un ser vivo desempeña una función mucho más amplia: se ocupa de que cada célula del cuerpo desarrolle un papel específico.
No sería una exageración señalar que un ser vivo se mantiene funcionando gracias a la regulación simultánea y coordinada que las hormonas ejercen sobre sus células.
Cada hormona con un receptor
La mayoría de las veces, cada hormona es liberada por un grupo específico de células. Si por alguna causa esas células fallan, el organismo completo es incapaz de generar la hormona.
Tal como se aprecia en la figura de esta doble página, cuando una hormona es secretada por una célula glandular, es arrastrada por la sangre sin ninguna dirección aparente.
Al abandonar los vasos sanguíneos, la hormona tiene la posibilidad de tomar contacto con células de los distintos tejidos de cualquier órgano del cuerpo. Sin embargo, para que la hormona cumpla algún papel, la célula debe poseer una proteína capaz de reconocer a la hormona a partir de su estructura molecular.
Tales proteínas se llaman receptores, que pueden estar ubicados en la membrana plasmática o en el citoplasma. Si una célula posee el receptor específico para una determinada hormona, se dice que es una célula blanco o diana.
Cada célula, una colección de receptores
A pesar de que la unión entre una hormona y su receptor es temporal, cada vez que se produce provoca una serie de modificaciones en la célula blanco:
desde aumentar la permeabilidad de la membrana plasmática para cierta sustancia, hasta modificar completamente su forma.
Como cada célula posee una gran variedad de receptores diferentes, es capaz de responder a una igualmente variada gama de hormonas.
En un tejido, la estructura y la función de una célula están definidas por la combinación de receptores que posee.
Para representarlo, en la siguiente figura se han esquematizado dieciséis círculos que dan cuenta del total de receptores potenciales que una célula podría tener.
Los que aparecen coloreados son los que la célula de ese tejido efectivamente utiliza.
En este caso, si dos tipos celulares comparten un color, significa que también comparten un receptor.
Los procesos realizados por los tejidos dependen de señales recibidas y liberadas
La vida de una célula debe entenderse como un continuo, pues el inicio de un determinado proceso suele ser la consecuencia de otro. Esta situación es muy evidente cuando estudiamos la relación que tiene la célula con las hormonas.
Si bien es posible definir el punto de origen de una determinada secreción hormonal, la vía de transporte y las células u órgano blanco correspondientes, lo que inicia la producción de una hormona puede ser una señal externa a la que es sensible la célula, un impulso nervioso, o bien otra hormona.
Las señales externas pueden ser sustancias químicas que se incrementan o disminuyen en el medio extracelular a consecuencia de mecanismos nerviosos y hormonales previos.
Para representar esta situación, hemos escogido la relación que tiene la concentración de glucosa sanguínea con los niveles de la insulina, hormona responsable de la disminución de glucosa en la sangre
Procesos regulados por hormonas
Las hormonas regulan una serie de procesos, no solo en los animales, sino también en las plantas. Estas últimas no poseen glándulas
Sin embargo, secretan una serie de hormonas con las que controlan sus procesos de crecimiento, floración, germinación, maduración de frutos y caída de las hojas.
Estas hormonas pueden ser liberadas en forma gaseosa o viajar por la savia a través de los vasos que comunican las diferentes partes de la planta.
En el caso de los animales invertebrados, son frecuentes las hormonas secretadas por tejidos nerviosos o neurohormonas, capaces de regular procesos como la metamorfosis, la muda del exoesqueleto, la maduración sexual o los cambios de color destinados a camuflarse con el entorno.
A diferencia de lo ocurrido en los vertebrados, las neurohormonas difunden a través de los tejidos. En los animales vertebrados es posible encontrar una veintena de glándulas endocrinas, es decir, órganos destinados a la secreción de hormonas, las que pueden ser transportadas a través de la sangre.
Como vemos en el esquema, la lógica de comunicación hormonal es la misma pese a las diferencias entre los seres vivos y las funciones que se comparan.
La actividad hormonal depende del origen químico de la hormona
Las hormonas de origen peptídico
Las hormonas de origen peptídico Las sustancias con función hormonal que son proteínas no ingresan a la célula blanco. Habitualmente poseen un tamaño que se lo impide.
En su defecto, se unen a receptores ubicados en la membrana celular, lo que activa una cadena de reacciones que incluye proteínas periféricas y citoplasmáticas.
Se usa el término segundo mensajero para referirse a la molécula que comunica la activación del receptor a distintas proteínas efectoras del citoplasma.
El segundo mensajero más frecuente es AMP cíclico, un nucleótido derivado del ATP. Al activarse las proteínas citoplasmáticas, se pueden desarrollar múltiples tareas al interior de la célula:
- Alterar la permeabilidad mediante proteínas transportadoras específicas.
- Cambiar la configuración del citoesqueleto.
- Activar la expresión de un gen determinado.
- Estimular la secreción de una nueva sustancia señalizadora
Las hormonas de origen esteroidal
Un grupo importante de hormonas entre los animales son los esteroides, derivados del colesterol.
En este caso, su naturaleza apolar favorece el traspaso de la membrana en forma directa, por lo que estas hormonas ingresan al citoplasma sin mediación de otras moléculas
Las hormonas esteroidales encuentran a su receptor en el citoplasma, lo activan e ingresan junto con este al interior del núcleo.
El receptor usualmente posee una región capaz de unirse al ADN y activar la expresión de genes específicos.