Tamaño de células y escala: área de superficie, relación de volumen y orgánulos

Publicado el 19 agosto, 2021

¿Qué son las células?

Aunque su cuerpo puede parecer un organismo cohesionado, en realidad está formado por billones de células , o las unidades básicas de la vida. Las células son bloques diminutos que se unen para formar tejidos funcionales, órganos, sistemas de órganos y, finalmente, a usted. Todos los seres vivos están hechos de células: usted, sus mascotas, sus plantas e incluso las bacterias que lo enferman. Entonces, ¿por qué no puedes verlos?

Tamaño de células

Las células son microscópicas, lo que significa que no se pueden ver a simple vista. Aunque pueda parecer lógico que un organismo esté hecho de una célula gigante, nuestras células están especializadas: tienen funciones únicas en el cuerpo. Además, existen límites fisiológicos para el tamaño de una célula. La escala , o el tamaño de una célula en comparación con otros objetos, es increíblemente pequeña. Las células son microscópicas principalmente debido a esta limitación. En esta lección, nuestro objetivo es investigar por qué esta propiedad es verdadera y cómo funciona.

Existe una explicación lógica para la estructura y función de todos los seres vivos, y las células no son diferentes. La razón por la que las células pueden crecer solo hasta un cierto tamaño tiene que ver con su área de superficie a la relación de volumen . Aquí, el área de superficie es el área del exterior de la célula, llamada membrana plasmática. El volumen es cuánto espacio hay dentro de la célula. La relación es el área de la superficie dividida por el volumen. Esto indica cuánta superficie está disponible en comparación con el tamaño de la célula. Si la relación entre el área de la superficie y el volumen es pequeña, la célula es muy grande. Si la relación es grande, el área de la superficie es mayor que el volumen y la célula es pequeña. Por ejemplo, imagina un globo. El aire en el interior es el volumen y el látex en el exterior es el área de la superficie. A medida que un globo se hace más grande, el volumen se expande, pero hay un límite en el tamaño de la superficie.

Es posible que todavía se pregunte por qué esto es importante. Importa porque la eficiencia de una célula depende de su tamaño. Por ejemplo, consideremos la difusión y observemos que la membrana plasmática tiene un propósito importante aquí. Es la barrera de la célula y donde la célula interactúa con su entorno. Los desechos se difunden fuera de la célula aquí, y los nutrientes importantes y el oxígeno se difunden hacia adentro. La célula también recibe señales de otras células sobre qué hacer, cuándo reproducirse y dónde moverse. Estas señales también deben moverse por el interior de la célula. Sin embargo, esto llevará mucho más tiempo si la célula es grande o tiene una pequeña proporción de área de superficie a volumen.


A medida que una célula crece, se vuelve más difícil transportar materiales.
relación superficie / volumen

¿Qué son los orgánulos?

Entonces, ¿cómo manejan las células este problema sin dejar de tener el tamaño correcto para hacer su trabajo? Las células más grandes tienen orgánulos que les ayudan a funcionar. Cuando la relación entre el área de la superficie y el volumen se vuelve demasiado pequeña, la célula ya no puede crecer y necesita orgánulos para ayudar a transportar los materiales alrededor de la célula. Los orgánulos son pequeños compartimentos que garantizan que la célula ya no tenga que depender del prolongado proceso de difusión. Con orgánulos, la célula puede enviar materiales activamente dentro de la célula y al mundo exterior de manera eficiente. Así como las células están especializadas, también lo son estos compartimentos. Veamos algunos ejemplos de orgánulos.

Un orgánulo llamado retículo endoplásmico rugoso es como la fábrica de una célula. En cooperación con otro orgánulo llamado ribosoma , el retículo endoplásmico rugoso inicia el proceso de envío. Trabajando juntos, estos dos orgánulos producen pequeñas moléculas llamadas proteínas, que son bloques de construcción celular.

Luego, las proteínas se trasladan al aparato de Golgi , que es el centro de envío de la célula. Empaqueta todos los materiales necesarios y los envía a donde deben ir. Este es un proceso activo y se mueve mucho más rápido que la difusión, lo que permite una relación de superficie a volumen mayor que la que existiría sin orgánulos. Otros orgánulos incluyen el núcleo , que contiene el ADN como un ayuntamiento contiene instrucciones. Las mitocondrias son como la planta de energía de la célula: crean energía. Todos los orgánulos de la célula trabajan juntos como partes de una ciudad para que todo funcione sin problemas.


Organelos de una célula animal
orgánulos

Cada tipo de célula de su cuerpo tiene un trabajo diferente y, por lo tanto, una selección diferente de orgánulos y una forma específica. Por ejemplo, su hígado desintoxica su cuerpo, limpiando toxinas. Las células del hígado están repletas de un retículo endoplásmico liso (diferente del retículo endoplásmico rugoso que produce proteínas), que es necesario para eliminar las toxinas de la célula. Las células del corazón están llenas de mitocondrias que producen energía para mantener su corazón latiendo. Otras células, como el epitelio intestinal, tienen una membrana invaginada, o una membrana con muchos pliegues, para crear un área de superficie más grande para la absorción de nutrientes sin expandir mucho el volumen.

Todas estas funciones no serían posibles sin orgánulos. Según la relación entre el área de la superficie y el volumen, nuestras células serían demasiado grandes para llevar a cabo estas funciones complejas de manera oportuna. Este mismo principio evita que nuestras células crezcan mucho más de lo que ya crecen.

Resumen de la lección

La relación entre el área de la superficie y el volumen es igual al área de la superficie del borde exterior de una célula, llamada membrana plasmática , dividida por el espacio interior o volumen . Una gran proporción de área de superficie a volumen indica que la célula puede ser eficiente para mover nutrientes y desechos usando solo difusión; pero a medida que aumenta el volumen, la proporción disminuye y las células no podrán realizar su trabajo. Para superar este obstáculo, algunos tipos de células, como las de nuestro cuerpo, han desarrollado orgánulos o pequeños compartimentos que realizan funciones específicas para la célula. Los orgánulos como el retículo endoplásmico rugoso y el aparato de Golgi construyen y envían materiales. Otros orgánulos incluyen la producción de energía.mitocondrias y desintoxicantes como el retículo endoplásmico liso .

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