Saber cómo funcionan las células es fundamental en el campo de la genética. Todos los seres vivos consisten en uno o ambos tipos de células: procariotas y eucariotas. Las biologías básicas de los procariotas y los eucariontes son similares pero no idénticas, por lo que es importante comprender las diferencias y similitudes entre ellos.

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El proceso de pasar material genético de una generación a la siguiente depende completamente de cómo crecen y se dividen las células. Para reproducirse, un organismo simple como las bacterias o la levadura simplemente copia su ADN (a través de un proceso llamado replicación) y se divide en dos. Pero los organismos que se reproducen sexualmente pasan por una complicada danza que incluye mezclar y emparejar hebras de ADN (un proceso llamado recombinación) y luego reducir la cantidad de ADN en células sexuales especiales para llegar a combinaciones genéticas completamente nuevas para su descendencia.

Existen dos tipos básicos de organismos: los que tienen un núcleo y los que no lo tienen (un compartimento lleno de ADN rodeado por una membrana llamada envoltura nuclear):

• Procariotas: Organismos cuyas células carecen de núcleo y por lo tanto tienen ADN flotando libremente en el centro líquido de la célula. Los procariotas se dividen, y por lo tanto se reproducen, por simple mitosis.

• Eucariontes: Organismos que tienen un núcleo bien definido para albergar y proteger el ADN. Los eucariotas se dividen por meiosis para la reproducción sexual.

Procariotas: Células sin núcleo

Los organismos compuestos de células sin núcleo se clasifican como procariotas, que significa «antes del núcleo». Los procariotas son las formas de vida más comunes en la tierra. Estás, en este mismo momento, cubierto y habitado por millones de células procarióticas: bacterias. Gran parte de su vida y de los procesos de su cuerpo dependen de estos arreglos; por ejemplo, la digestión que se lleva a cabo en sus intestinos está parcialmente impulsada por bacterias que descomponen los alimentos que usted come. La mayoría de las bacterias en su cuerpo son completamente inofensivas para usted. Otras especies de bacterias, sin embargo, pueden ser viciosas y mortales, causando enfermedades de transmisión rápida como el cólera.

Todas las bacterias, independientemente de su temperamento, son simples organismos procariotas unicelulares. Ninguno tiene núcleos celulares y todos son células pequeñas con cantidades relativamente pequeñas de ADN.

El exterior de una célula procariótica está encapsulado por una pared celular que sirve como la única protección de las bacterias del mundo exterior. Una membrana plasmática (las membranas son láminas o capas delgadas) regula el intercambio de nutrientes, agua y gases que nutren la célula bacteriana. El ADN, generalmente en forma de una sola pieza en forma de aro (segmentos de ADN como éste se llaman cromosomas), flota dentro de la célula. El interior líquido de la célula se llama citoplasma. El citoplasma proporciona un hogar acolchado y acuoso para el ADN y otra maquinaria celular que lleva a cabo el negocio de la vida. Los procariotas se dividen, y por lo tanto se reproducen, por simple mitosis.

Eucariontes: Células con núcleo

Los organismos que tienen células con núcleos se clasifican como eucariotas (que significa «núcleo verdadero»). Los eucariotas varían en complejidad, desde simples animales y plantas unicelulares hasta complejos organismos multicelulares como tú. Las células eucariotas son bastante complicadas y tienen numerosas partes de las que hacer un seguimiento. Al igual que los procariotas, las células eucariotas se mantienen unidas por una membrana plasmática y, a veces, una pared celular rodea la membrana (las plantas, por ejemplo, tienen paredes celulares). Pero ahí es donde terminan las similitudes.

La característica más importante de la célula eucariota es el núcleo – el compartimiento rodeado de membrana que alberga el ADN que se divide en uno o más cromosomas. El núcleo protege el ADN del daño durante la vida cotidiana. Los cromosomas eucariotas suelen ser segmentos de ADN largos, en forma de cuerdas, en lugar de los cromosomas en forma de aro que se encuentran en los procariotas. Otro sello distintivo de los eucariontes es la forma en que el ADN está empaquetado: Los eucariotas suelen tener cantidades mucho mayores de ADN que los procariotas, por lo que para que todo ese ADN encaje en el diminuto núcleo de la célula, debe estar bien enrollado alrededor de proteínas especiales.

A diferencia de los procariotas, los eucariotas tienen todo tipo de partes celulares, llamadas organelos, que ayudan a llevar a cabo el negocio de la vida. Los orgánulos se encuentran flotando en el citoplasma acuoso fuera del núcleo.

Dos de los orgánulos más importantes son los siguientes:

• Mitocondrias: Las potencias de la célula eucariótica, las mitocondrias, bombean energía convirtiendo la glucosa en ATP (trifosfato de adenosina). El ATP actúa como una especie de batería, almacenando energía hasta que se necesita para la vida diaria. Tanto los animales como las plantas tienen mitocondrias.

• Cloroplastos: Estos orgánulos son únicos de las plantas. Procesan la energía de la luz solar en azúcares que luego son utilizados por las mitocondrias de las plantas para generar la energía que nutre a las células vivas.

Las células eucariotas son capaces de llevar a cabo comportamientos que los procariotas no pueden. Por ejemplo, los eucariontes unicelulares a menudo tienen apéndices, como colas largas (llamadas flagelos) o proyecciones parecidas al pelo (llamadas cilios) que funcionan como cientos de pequeñas paletas, para ayudarlos a moverse. Además, sólo las células eucariotas son capaces de ingerir líquidos y partículas para la nutrición; los procariotas deben transportar materiales a través de sus paredes celulares, un proceso que limita severamente sus opciones culinarias.

En la mayoría de los eucariotas multicelulares, las células vienen en dos variedades básicas: células del cuerpo (llamadas células somáticas) y células sexuales (o gametos). Los dos tipos de células tienen funciones muy diferentes y se producen de maneras muy diferentes.

Eucariontes multicelulares: Células somáticas

Las células somáticas son producidas por una simple división celular llamada mitosis. Las células somáticas de organismos multicelulares como usted se diferencian en tipos especiales de células. Por ejemplo, las células de la piel y las células musculares son células somáticas, pero si se examinan las células de la piel bajo el microscopio y se comparan con las células musculares, se verá que sus estructuras son muy diferentes. Las diferentes células que componen su cuerpo tienen todos los mismos componentes básicos (membrana, orgánulos, etc.), pero la disposición de los elementos cambia de un tipo de célula a otra, de modo que pueden llevar a cabo diversas tareas como la digestión (células intestinales), el almacenamiento de energía (células grasas) o el transporte de oxígeno a sus tejidos (células sanguíneas).

Eucariontes multicelulares: Células sexuales (gametos)

Las células sexuales son células especializadas que se utilizan para la reproducción. Sólo los organismos eucarióticos participan en la reproducción sexual. La reproducción sexual combina material genético de dos organismos y requiere una preparación especial en forma de reducción de la cantidad de material genético asignado a las células sexuales, un proceso llamado meiosi. En los humanos, los dos tipos de células sexuales son los óvulos y los espermatozoides.