Fisiología
En esta unidad, físicos, químicos y biólogos colaboran estrechamente para dilucidar las reglas fundamentales que rigen la organización y el funcionamiento dinámico de las células. Los grupos desarrollan nuevos instrumentos y tecnologías para alcanzar este ambicioso objetivo.
Las células son las unidades autónomas más pequeñas de la vida y ocupan el punto medio entre las escalas molecular y macroscópica. Para entender cómo se construyen y funcionan los sistemas vivos, necesitamos comprender los principios físicos que subyacen a la organización y función celulares.
Es en la célula donde primero comprenderemos los procesos básicos de la vida a nivel molecular en un contexto fisiológico. La célula proporciona el sistema natural de coordenadas en el espacio y el tiempo sobre el que tenemos que cartografiar e integrar la información genómica, transcriptómica, proteómica, estructural y biofísica sobre las moléculas que componen los sistemas vivos. En resumen, la biología celular se ha convertido en un centro integrador de gran parte de la investigación biológica moderna.
Este es un momento de enormes oportunidades para la biología celular, pero su realización también representa un reto formidable y requiere nuevos conceptos y enfoques. Los procesos celulares individuales -como la señalización, el tráfico de membranas, la dinámica del citoesqueleto y la migración celular, la expresión génica o la división celular- ya no pueden estudiarse de forma aislada, sino que deben considerarse como acontecimientos integrados. La situación por defecto es que la maquinaria molecular que lleva a cabo estas funciones es compleja y combinatoria a nivel de una sola proteína, un complejo de proteínas y una vía. Esto requiere nuevas formas de pensar en las funciones celulares que utilicen la biología de redes y empleen métodos teóricos cuantitativos para generar modelos mecanísticos y predictivos que se basen en principios físicos realistas a escala celular, subcelular y molecular. Por tanto, la biología celular necesita integrar disciplinas tradicionalmente separadas para hacer realidad su potencial.
Estructura celular
La biología celular es la subdisciplina de la biología que estudia la unidad básica de la vida, la célula. Trata todos los aspectos de la célula, como la anatomía celular, la división celular (mitosis y meiosis) y los procesos celulares, como la respiración y la muerte celular. La biología celular no es una disciplina aislada, sino que está estrechamente relacionada con otras áreas de la biología, como la genética, la biología molecular y la bioquímica.
Basado en uno de los principios básicos de la biología, la teoría celular, el estudio de las células no habría sido posible sin la invención del microscopio. Con los avanzados microscopios actuales, como el microscopio electrónico de barrido y el microscopio electrónico de transmisión, los biólogos celulares pueden obtener imágenes detalladas de las estructuras y los orgánulos celulares más pequeños.
Todos los organismos vivos están compuestos por células. Algunos organismos están compuestos por células que se cuentan por trillones. Hay dos tipos principales de células: las eucariotas y las procariotas. Las células eucariotas tienen un núcleo definido, mientras que el núcleo procariota no está definido ni contenido en una membrana. Aunque todos los organismos están compuestos por células, éstas difieren entre sí. Algunas de estas características diferentes son la estructura celular, el tamaño, la forma y el contenido de los orgánulos. Por ejemplo, las células animales, las células bacterianas y las células vegetales tienen similitudes, pero también son notablemente diferentes. Las células tienen diferentes métodos de reproducción. Algunos de estos métodos son: fisión binaria, mitosis y meiosis. Las células albergan el material genético de un organismo (ADN), que proporciona las instrucciones para toda la actividad celular.
División celular
Es posible que conozca a alguien que haya padecido una enfermedad o trastorno como la meningitis, la malaria, la diabetes, un tipo de cáncer, la fibrosis quística o la enfermedad de Alzheimer. Todas estas enfermedades y trastornos están causados por problemas a nivel celular o molecular. Los daños físicos, como una quemadura o un hueso roto, también causan daños a nivel celular.
Al comprender cómo funcionan las células en estados sanos y enfermos, los biólogos celulares que trabajan en la ciencia animal, vegetal y médica podrán desarrollar nuevas vacunas, medicamentos más eficaces, plantas con mejores cualidades y, gracias a un mayor conocimiento, una mejor comprensión de cómo viven todos los seres vivos.
Con el tiempo será posible elaborar un «pronóstico de salud» analizando su base de datos de información genética y celular. De este modo, podrá controlar mejor su salud de forma preventiva.
Pero la biología celular no se limita a las enfermedades. Ha ayudado mucho al programa de fertilidad humana. Las pruebas de ADN se han utilizado en arqueología para demostrar que una persona viva está emparentada con un antepasado muerto hace mucho tiempo.
Libro de biología celular
La biología celular (también llamada biología celular o antiguamente citología, del griego kytos, «recipiente») es una disciplina académica que estudia las células. Esto incluye sus propiedades fisiológicas, su estructura, los orgánulos que contienen, las interacciones con su entorno, su ciclo vital, su división y su muerte. Esto se hace tanto a nivel microscópico como molecular. La investigación en biología celular se extiende tanto a la gran diversidad de organismos unicelulares, como las bacterias, como a las numerosas células especializadas de los organismos multicelulares, como el ser humano.
Conocer la composición de las células y su funcionamiento es fundamental para todas las ciencias biológicas. Apreciar las similitudes y también las diferencias entre los tipos de células es especialmente importante para los campos de la biología celular y molecular. Estas similitudes y diferencias fundamentales proporcionan un tema unificador que permite extrapolar los principios aprendidos al estudiar un tipo de célula y generalizarlos a otros tipos de células.
Cada tipo de proteína suele estar destinada a una parte concreta de la célula. Una parte importante de la biología celular es la investigación de los mecanismos moleculares por los que las proteínas se trasladan a distintos lugares del interior de las células o se segregan de ellas.