¿Qué es una jaula?

En 1665, el inglés Robert Hooke construyó un dispositivo que llamamos microscopio. Como todo curioso, y los científicos se diferencian de un simple mortal entre otras ventajas y esta cualidad, Hooke comenzó a examinar todo lo que tenía a mano a través de un microscopio.

Dos años después, se encontró con un corcho. Hizo su corte más fino y ... otro descubrimiento. Sus ojos vieron la estructura interna del corcho, parecido a un panal de abejas. Llamó a estas pequeñas células "Células", que en la traducción rusa significa celdas, nidos, panales, celdas, en una palabra, algo cercado, aislado del resto. Este término fue adoptado por la ciencia, ya que reflejaba con sorprendente precisión las propiedades de las partículas elementales de los seres vivos. Sin embargo, esto quedó claro mucho más tarde. Mientras tanto, diferentes investigadores están detectando células en diferentes objetos. La idea de la universalidad de la estructura de la materia viva está en el aire.

Biólogo tras biólogo confirman: tal y tal organismo vivo se compone de células. La cantidad de observaciones está creciendo. Un poco más y la cantidad debería convertirse en calidad. Sin embargo, este "un poco" tomó casi 100 años. Sólo en 1838-1839 el botánico Schleiden y el anatomista Schwann decidieron generalizar: "Todos los organismos vivos están compuestos de células". Decir "todas", la ciencia llevó más de un siglo, pero esta es la diferencia entre la suma de observaciones y la teoría científica que las generaliza.

Y, sin embargo, la teoría celular aún no podía considerarse creada. El punto esencial seguía sin estar claro: de dónde provienen las propias células. Los biólogos han observado e incluso descrito repetidamente su división. Pero a nadie se le ocurrió que este proceso es el nacimiento de nuevas células. Un investigador moderno señaló acertadamente a este respecto: "La observación rara vez se reconoce si nos obliga a sacar conclusiones irrazonables, y la afirmación de que cada célula surge como resultado de la división de otra, previamente existente, parecía completamente irracional".

^{El esquema moderno de la estructura de la célula, basado en observaciones microscópicas electrónicas: 1 - núcleo; 2 - nucleolo; 3 - envoltura nuclear; 4 - citoplasma; 5 - centriolos; 6 - retículo endoplásmico; 7 - mitocondrias; 8 - carcasa de celda.}

Y, sin embargo, en 1859, se formuló un postulado "irrazonable", que sentó las bases para una nueva biología celular: "Cada celda es de una celda".

El microscopio de Robert Hooke se amplió 100 veces. Fue suficiente ver la jaula. 300 años después, en 1963, un microscopio electrónico agranda una célula 100 mil veces. Esto ya es suficiente para considerarla. La diferencia, como dicen los físicos, es de solo tres órdenes de magnitud. Pero detrás de ellos hay un camino complejo y difícil desde la biología descriptiva a la biología molecular, desde el primer conocimiento de la célula hasta un estudio detallado de sus estructuras.

La figura muestra una celda vista a través de un microscopio electrónico moderno. El lector debe ser paciente: ahora seguirá su "inventario".

Empezaremos por el caparazón. Ella es una costumbre de la jaula. El caparazón supervisa atentamente que las sustancias innecesarias en este momento no penetren en la celda; por el contrario, las sustancias que necesita la célula pueden contar con su máxima asistencia. El núcleo se encuentra aproximadamente en el centro de la célula. En lo que "flota" es en el citoplasma, en otras palabras, el contenido de la célula. Desafortunadamente, hay poco que podamos agregar a esta definición lejos de ser exhaustiva. Ni siquiera podemos responder las preguntas más elementales sin ambigüedades. ¿Citoplasma líquido o sólido? Tanto líquido como sólido. ¿Se mueve algo en él o está todo en su lugar? Y se para y se mueve. ¿Es transparente u opaco? Si y no. ¿Qué parte de la celda ocupa? Del uno por ciento al noventa y nueve. Todo está claro, ¿no?

Sin embargo, las respuestas son correctas. Es solo que el citoplasma es inusualmente cambiante, reacciona a los más mínimos cambios en el medio ambiente. Pinche una ameba de una sola célula con una aguja y verá (por supuesto, bajo un microscopio) muchos cambios. El movimiento del citoplasma, su transparencia, la viscosidad cambiará, la forma de la célula cambiará. En una palabra, actúa de cualquier manera sobre el citoplasma y verás: definitivamente reaccionará de alguna manera.

En el citoplasma, se disolvió una gran cantidad de diferentes? sustancias químicas. En él, muchos de ellos terminan su camino, y muchas veces comienzan en nuestra mesa. Salamos la sopa, de ella entra la sal de mesa en la jaula. Ponemos azúcar en el té; sin embargo, también llega al citoplasma, en el camino se descompone por la mitad en glucosa y fructosa. Comemos frutas y verduras; las vitaminas de ellas migran al citoplasma. Finalmente, una célula siempre contiene un gran conjunto de diversas proteínas. Todas estas sustancias no permanecen inactivas, trabajan para la célula, en ellas extrae su fuerza, su futuro.

Sin embargo, lo más sorprendente no es que estas moléculas se hayan juntado en el mismo lugar, sino que, aunque sea por poco tiempo, coexistan entre sí. En el matraz de un químico, muchos de estos compuestos y momentos no podrían mantenerse juntos: reaccionarían de inmediato. Pero la célula es un político sabio, necesita preservar la individualidad de cada molécula para sus propios propósitos y toma todas las precauciones.

Para ello, aísla algunas de las moléculas más agresivas de sus posibles víctimas - esparce las moléculas en diferentes "rincones" de la célula - o, en casos extremos, humilla su ardor químico. Desde el punto de vista de la naturaleza, esto se hace de manera muy ingeniosa y sencilla (si se intentara implementar la misma técnica en un laboratorio químico, probablemente nadie se atrevería a llamarla simple). ¿Qué haría cada uno de nosotros si tuviera que colocar un gato y un perro en la misma habitación? Por supuesto, pondría bozal al perro. Bueno, a veces la célula hace lo mismo: "pone" enzimas, sustancias que gobiernan todas las reacciones en la célula, "restringiendo" las moléculas que cierran los sitios activos de las enzimas.

Entonces, el citoplasma es el lugar de acción de muchas reacciones químicas que tienen lugar en la célula; de hecho, es el escenario de su actividad vital.

Pero esta arena no es un espacio vacío; el espacio vital de una célula se divide entre sus órganos o, como dicen los biólogos, orgánulos, que significa los órganos más pequeños. Se dividieron entre ellos no solo el territorio del citoplasma, sino que también dividieron claramente las esferas de influencia.

Organella número 1 - mitocondria, parece una barcaza flotante. Si se diseca la mitocondria, su estructura interna se asemeja a una estrecha franja costera de una playa de arena, en la que las olas forman pliegues extraños. Dichos pliegues de diferente grosor (en las mitocondrias se denominan crestas) atraviesan todo el espacio interior de las mitocondrias. Las mitocondrias son las centrales eléctricas de la célula. Acumulan energía que luego, según sea necesario, se gastará en las necesidades del cuerpo. Estas operaciones de ingresos y gastos son realizadas por el "principal energético" de la célula - el ácido adenosín trifosfórico, abreviado como ATP. Además, es interesante que tanto los humanos como las bacterias almacenan reservas de energía en la misma molécula, en ATP. Cuando hay necesidad de energía - para una persona, digamos, para trabajo muscular, para mimosa - para hojas rodantes, para luciérnagas - para brillar y para una mantarraya - para la formación de una carga eléctrica - las solicitudes llegan a las mitocondrias y despachadores ahorrativos - se separan enzimas especiales de una molécula de ATP grande de una o dos piezas: un grupo de átomos que contiene fósforo. En el momento de separarse, se libera energía.

Las fotografías con microscopio electrónico de células tomadas hace varios años muestran claramente la red que se extiende desde el núcleo hasta la membrana: una colección completa de túbulos, flagelos, membranas, túbulos. Incluso hace 30 años, cuando el conocimiento de una célula solo podía tener lugar con la mediación de un microscopio óptico, nadie vio realmente la red.Sin embargo, los científicos sintieron que había "algo" aquí, y persistentemente dibujaron algunas células en la celda. El microscopio electrónico vio lo que los científicos habían previsto: realmente resultó ser una red, y se llamó endoplásmico, es decir, intraplásmico.

Esta red rodea estrechamente el núcleo, las mitocondrias y los orgánulos que aún no conocemos: los ribosomas. Los ribosomas son fábricas de células proteicas. Todos los seres vivos se suministran con sus productos. Dada la importancia estratégica de estas instalaciones, la naturaleza se ha asegurado de que el trabajo allí se desarrolle sin problemas. La productividad de la fábrica de proteínas es enorme: por hora de funcionamiento, cada ribosoma sintetiza más proteína de la que pesa.

Pero como todos los negocios, los ribosomas funcionan bajo un liderazgo estricto e implacable. Las órdenes provienen del núcleo, del principal controlador de la síntesis de proteínas: el cromosoma.

Los cromosomas se encuentran en los núcleos de todos los seres vivos: bacterias, plantas, animales. Los cromosomas humanos se ven diferentes de, digamos, una polilla, pero en todas partes cumplen el mismo servicio: controlan la síntesis de proteínas. Es en los cromosomas donde se encuentran las moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN). Estos, como un libro de cocina, contienen recetas para preparar una gran variedad de proteínas que se utilizan para las necesidades de la propia célula y para la “exportación”. El funcionamiento normal del cuerpo se basa en la estricta especificidad de decenas de miles de proteínas. Para mantener su rostro en esta conmoción, debe recordar bien su propia estructura. Las propias ardillas no lo recuerdan; la célula lo hace por ellos con la ayuda del ADN. Una de sus moléculas almacena la estructura de decenas de proteínas. Cada cromosoma libera una cantidad estrictamente definida de ADN para un organismo determinado. El ADN del cromosoma está empaquetado de manera muy compacta: la longitud del cromosoma se mide en milésimas de milímetro y la longitud de las moléculas de ADN colocadas en él está en metros.

Ahora bien, cuando consideramos una célula inactiva que no se divide, los cromosomas son muy poco visibles: funcionan y para ello tienen que maximizar su superficie, se estiran y, por lo tanto, se estrechan.

Sin embargo, este tiempo no dura tanto (para nosotros), solo 10-20 horas. Después de un período de intenso trabajo, la célula comienza a prepararse para la división; los cromosomas también se están preparando para ello: se retuercen, se espesan y se alinean en un mismo plano; en este momento es fácil verlos. Para cuando el lector llegue a la descripción de la división celular, los cromosomas serán claramente visibles y, aprovechando esto, los contaremos con más detalle.

Este es el final de nuestra excursión al interior celular. Pero esto no significa en absoluto que hayamos agotado la celda; muchos de sus detalles quedaron fuera de nuestra atención. Pero hemos elegido lo principal, algo sin lo cual será difícil continuar el camino hacia nuestro objetivo final. Y, avanzando un paso más, debemos extraer de este capítulo una idea clara de las tres estructuras de la célula: la central eléctrica, la fábrica de proteínas y el cromosoma. Si el lector lo entendía, pasaba al siguiente capítulo.

Azernikov V.Z. - El código resuelto

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