Funciones celulares

Las células son la unidad mínima de la vida. En ellas se han de llevar a cabo todas las funciones indispensables para que un ser unicelular sobreviva y de continuidad a su especie. En los organismos pluricelulares primitivos las células cumplen todas las funciones necesarias, igual que en los unicelulares y además existe cierta comunicación entre las células. En los organismos pluricelulares más complejos las células se han especializado durante el desarrollo del individuo de forma que ya no realizan todas las funciones propias del individuo. En estos organismos la especialización celular puede llegar a ser de gran complejidad, dando lugar a células cuyo único cometido es el almacenamiento de grasa, por ejemplo, a pesar de contener toda la maquinaria para realizar todas las funciones del organismo.Esta especialización procede de la expresión diferencial de genes, que define repertorios proteicos y la abundancia de orgánulos, modulando funciones, respuestas y morfologías celulares. Así, células secretoras muestran retículo endoplasmático rugoso y aparato de Golgi desarrollados, mientras las de alta demanda energética presentan numerosas mitocondrias.

La célula debe ser capaz por lo tanto de cumplir tres funciones básicas:

Reproducirse, debe ser capaz de, mediante la copia de su material genético y posterior división, dar lugar a dos células hijas de características iguales.El ciclo celular comprende G1, S, G2 y M, con replicación del ADN y mitosis que reparte cromosomas para obtener células hijas genéticamente iguales. En pluricelulares, la meiosis genera gametos haploides, mientras bacterias se dividen por fisión binaria y levaduras pueden reproducirse asexualmente por gemación. En los organismos unicelulares el mismo individuo es el que se dividirá dando lugar a dos nuevos individuos. Por el contrario en los organismos pluricelulares tan solo una pequeña parte de las células que lo componen darán lugar a los órganos reproductores y a los gametos responsables de reproducir el organismo completo en la siguiente generación. Sin embargo, las células no reproductoras han de ser capaces de dividirse para dar lugar a células de su mismo tipo celular, con el que formarán los tejidos y los órganos.

En las levaduras unicelulares la reproducción se da por gemación.

Nutrirse, las células necesitan energía y compuestos químicos para mantener su funcionamiento metabólico, crecer y mantener sus estructuras internas. Para ello debe ser capaz de captar de su ambiente los nutrientes esenciales.La captación se realiza por difusión simple o facilitada, por ósmosis en el caso del agua, y por transporte activo dependiente de ATP. En eucariotas existe endocitosis, incluida la fagocitosis, que internaliza partículas y macromoléculas mediante vesículas coordinadas con el citoesqueleto y rutas hacia lisosomas. En el caso de los seres unicelulares la célula tiene que ser capaz de captar de su medio todos los nutrientes necesarios para sobrevivir y en el interior de la célula a de contener la maquinaria para procesar todo lo que capte. En contraposición, en los seres pluricelulares una proporción de las células son las encargadas de la obtención de la energía y los nutrientes. En las plantas las hojas son las encargadas de captar la energía y las raíces se encargan de coger los nutrientes necesarios para el crecimiento del suelo.Los cloroplastos fotosintetizan carbohidratos a partir de luz y CO2, mientras las mitocondrias obtienen ATP oxidando sustratos durante la respiración celular aeróbica o mediante fermentación. En procariotas, estos procesos se localizan en la membrana plasmática o en invaginaciones especializadas, como tilacoides de cianobacterias o cromatóforos de bacterias púrpura.

Finalmente la tercera función que deben cumplir todas las células es la de comunicarse. Los organismos unicelulares contienen receptores en su membrana externa con capacidad para detectar la concentración de sustancias nocivas o beneficiosas para elegir la dirección de su marcha. También son capaces de detectar a otros seres vivos, mediante reconocimiento de proteínas de superficie y actuar en consecuencia, alejándose, intentando engullirlo o incluso liberando toxinas. En las células de los organismos pluricelulares es donde la comunicación entre las células alcanza su mayor importancia. Al estar extremadamente especializadas en determinadas actividades las células de un organismo pluricelular deben mantener una comunicación constante y con mucha información para saber en cada momento qué deben hacer.La señalización puede ser autócrina, parácrina, endocrina o sináptica, según alcance y mediadores, desde factores locales hasta hormonas o neurotransmisores dirigidos a células diana. Los receptores de membrana activan cascadas de transducción y segundos mensajeros, y existen contactos directos como uniones gap animales y plasmodesmos que conectan células vegetales. Las neuronas deben comunicarse con los músculos para hacer mover las extremidades, o las células del hígado deben comunicarse con las del estómago para saber cuándo han de aumentar su actividad metabólica.