Table Of ContentESTRUCTURA
Y
FUNCION
CELULAR
La cooperación armónica de todos
los seres surgió, no por ordenes de
una autoridad externa a ellos mismos,
sino al hecho de que todos
ellos son parte en una jerarquía
de conjuntos formando un modelo
cósmico y lo que obedece son los
dictados internos de su propia naturaleza.
Chuang, Tzu
(Tercera Centuria A.C.)
CONTENIDO
Prefacio
PARTE I. BIOLOGIA DE LA CÉLULA
1. EL DENOMINADOR COMÚN DE LA MATERIA VIVIENTE
2. LA VIDA Y LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
3. LA HISTORIA NATURAL DE LA CÉLULA
PARTE II. ESTATICA BIOLÓGICA
4. LA VIDA Y LA TABLA PERIÓDICA
5. EL AGUA Y LA VIDA
6. LAS PEQUEÑAS MOLÉCULAS DE LA MÁQUINA VIVIENTE
7. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS, PORTADORES DE INFORMACIÓN
BIOLÓGICA
8. LAS PROTEINAS, AGENTES DE ESPECIFICIDAD BIOLOGICA
PARTE III. DINÁMICA BIOLÓGICA
9. LA CATALISIS DE ENZIMAS, MECANISMO DE CONTROL BIOLOGICO
10. CAMINOS METABÓLICOS.
11. EL MITOCONDRIO Y LA FIJACIÓN DE LA ENERGIA
12. EL NÚCLEO Y EL ALMACENAMIENTO Y TRANSMISIÓN DE
INFORMACIÓN
13. EL RIBOSOMA Y EL USO DE LA INFORMACIÓN.
14. LA SUSTANCIA FUNDAMENTAL Y LA CONVERSIÓN DE LA ENERGIA
QUIMICA EN TRABAJO.
15. EL SISTEMA DE LA MEMBRANA Y EL INTERCAMBIO
DE MATERIALES.
16. DESARROLLO Y CONTROL DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN
CELULAR
PREFACIO
La década pasada fue testigo de una acumulación explosiva de conocimientos
profundos dentro de la maquinaria molecular de la célula.
Comenzamos a vislumbrar un modelo molecular que incluye fenómenos tales como
la autoduplicación del material hereditario celular y el control que ejerce en la
formación de las catálisis de la célula. La especificidad biológica, una propiedad tan
característica del mundo viviente, está en relación con la estructura y la interacción
de las macromoléculas. El microscopio electrónico creó repentinamente un nuevo
mundo, rico e intrincado en detalles, el cual está siendo activamente interpretado en
términos moleculares. La regulación de esta maquinaria celular tan complicada, está
ahora examinándose en una forma tal, que dentro de muy poco tiempo, tendrá un
rigor operativo.
Estos adelantos han dado por resultado la comprensión de que existe una relación
intrincada entre la estructura y la función celulares. Las disciplinas más clásicas de
citología, fisiología celular, bioquímica y biofísica se están fundiendo dentro de una
estructura común que frecuentemente se refieren como la «biología celular de la
célula".
El propósito de este libro es reunir todos estos extraordinarios adelantos y hacerles
accesibles al estudiante que empieza. Tenemos la convicción de que, puesto que la
»
célula es el «denominador común de los sistemas vivientes, es sumamente
importante que el principiante se familiarice con los principales hechos y teorías de
la biología celular. Esta introducción servirá para un doble propósito: proveerá al
estudiante de una base firme desde la cual pueda examinar los otros múltiples
fenómenos de la vida del universo y también lo convencerá, desde que se inicia, de
la importancia crucial de las ciencias físicas para el estudio de los sistemas
vivientes.
A causa de lo reducido de su tamaño, este libro omite tanto ciertos tópicos como
trata a otros con inevitable brevedad. Sin embargo, el material contenido en las
lecturas que se sugieren al final de los capítulos, ampliará considerablemente el
alcance del texto mismo.
,
No fue intención de los autores hacer un libro elemental en el sentido de limitarlo
necesariamente a los aspectos más simples y accesibles de la biología celular. Aun
así, esperamos que éste sea un libro para principiantes puesto que creemos que es
precisamente el principiante el que necesita una visión actualizada de este campo de
estudio.
A.G.L.
PoS.
P A R T E I
BIOLOGIA
DE LA CELULA
Huso micótico como se observa con el microscopio de luz polarizada. Las fibras del huso que
separan a los cromosomas se ven como rayas brillantes. Arriba: Oocito de un gusano marino, el
Chaetopterus pergamentaceous. Abajo: Célula endospérmica del fruto del lirio sanguíneo del
Africa, el Haemanthus katherinae. Los pares de cromosomas se observan en el momento de la
separación. (Fotografía cortesía e S. Inoué, Dartmouth Medical School y de Chromosoma)
CAPITULO UNO
EL DENOMINADOR
COMUN DE
LA MATERIA
VIVIENTE
E
1 estudio del mundo viviente es tan antiguo como el hombre porque la
clasificación y comparación de la enorme cantidad de formas vivientes está
íntimamente ligada a la supervivencia del hombre. Nuestros antepasados conocían
las diferencias entre un murciélago y un pájaro mucho antes de saber que había una
similitud entre los tejidos de una seta y del hombre.
El conocimiento de que todos los organismos comparten ciertos principios comunes
se remonta hasta la teoría celular. Esta teoría, enunciada por Schleiden y Schwann
en 1838, establecía que todos los organismos vivos están compuestos de células y de
sus productos. En la actualidad este principio parece evidente, pero no debemos
olvidar que durante mucho tiempo lo hemos considerado implícitamente conocido.
Para los predecesores de Sehleiden y Schwann, el concepto de que el organismo es
la unidad fundamental de la actividad biológica era un principio fácilmente
observable, bien establecido y comprensible. El hecho de que los organismos estén a
su vez compuestos de subunidades más pequeñas, cada una de las cuales es un ente
individual fue una revelación extraordinaria. Ciertamente, hasta donde la célula tiene
una individualidad propia y una capacidad independiente de vivir no fue, de ninguna
manera, una cosa clara aun para Sehleiden y Schwmm. Sólo, hasta últimamente,
hemos comenzado a reconocer el grado en el cual, todas las células comparten un
importante papel en los principios que llamamos la "maquinaria de la vida". Hemos
aprendido que las células, ya sean protozoos o células del hígado humano, duplican
su material genético de la misma forma, utilizan su poder hereditario para sintetizar
proteínas de la misma manera, al igual que transfieren la energía, regulan el
intercambio de materiales, convierten la energía química en trabajo y así todo lo
demás. Es más, fue muy desconcertante para aquellos interesados en la
diferenciación o en el problema del cáncer, que tan pocas diferencias fundamentales
puedan ser descubiertas entre células de diversos tipos.
El propósito de este libro es describir las características comunes de la maquinaria
celular, porque creemos que es el "módulo" básico, el común denominador, de todas
las variedades de formas vivientes. Sin embargo, no debemos olvidar que todas las
células desempeñan papeles determinados dentro de la diversidad de funciones y
formas biológicas; la célula generalizada que vamos a describir es una abstracción
Fig. 1-1. Varios tipos de células encontrados en los reinos microbiano, vegetal y animal
que no existe en la naturaleza. En su lugar, se han encontrado células especiales
adaptadas para funciones específicas (Fig. 1-1 ): los microorganismos unicelulares
simples con su periodo de generación corto y su adaptación metabólica rápida; la
célula vegetal con su vacuolo grande y su pared celulósica delgada manteniendo la
rigidez estructural durante el equilibrio osmótico con el medio ambiente; y la célula
animal, desnuda y frecuentemente móvil, capaz de ingerir grandes partículas de
alimento. En cada uno de estos tres grandes reinos y aun en cada organismo dado
hay muchos tipos de células diferentes. (Fig. 1-1). El cuerpo de los mamíferos, por
ejemplo, posee células musculares estriadas, alargadas y fibrilares, células nerviosas
delgadas y ramificadas y células intestinales metabólicamente activas. Estas y
muchas otras representan especializaciones que capacitan a las células a desempeñar
sus papeles específicos. Dado el propósito de este libro, no incluye el tratamiento de
estas funciones especializadas sino que ocasionalmente serán mencionadas. Sin
embargo, es importante reconocer que muchas de estas funciones celulares
especializadas se originan en fenómenos celulares generales que tienen lugar, en
forma atenuada, en todo el mundo celular. La conducción nerviosa está basada en
potenciales de acción que aparecen en todas las células. La contracción muscular se
basa en un mecanismo de conversión de la energía química en trabajo, que parece
ocurre universalmente. Por ejemplo, el trabajo osmótico encontrado en forma
bastante activa en las células del riñón, también parece ser una propiedad universal
de la materia viviente. De manera que si no existe una célula generalizada o
arquetipo es conveniente crear una para que sirva como modelo conceptual y en éste
se pueden incorporar y discutir la mayor parte de las funciones celulares.
Nuestro estudio de la célula arquetipo se basará, como la mayor parte de los
enfoques experimentales de la biología, en la presuposición de que todos los
fenómenos biológicos pueden analizarse en función de principios físicos y químicos.
Esto, reconocidamente, es un acto de fe que no puede justificarse en terrenos a
priori; aunque es un acto de fe eminentemente útil y representa la base filosófica de
un acercamiento que está proporcionando resultados comunicables y que se pueden
comprobar, de una significación cada vez más extendida y siempre con creciente
rapidez. En verdad, el propósito de este libro es exponer el desarrollo explosivo del
conocimiento molecular a la biología de la célula,
LISTA DE LECTURAS QUE SE SUGIEREN
Bourne, G. H., 1962. Division of labor in cells. New York: Academic Press.
Brachet, J., "The living cell," Scientific American, September 1961.
