Definición de Biología Celular y Molecular

Ambas áreas pertenecen al abanico de las ciencias biológicas, focalizándose en los niveles de organización celular y molecular de la materia, respectivamente, no obstante, mantienen una estrecha relación, razón por la cual en muchos casos se las suele tratar como un conjunto, y quien se especializa en una, también lo suele hacer en la otra.

Biología Celular: Hallazgos y principios

La biología celular pudo surgir como disciplina gracias de la invención del microscopio en el siglo XVII por Antony van Leeuwenjoek (1632–1723). Gracias al uso y perfeccionamiento de esta herramienta, se abrió todo un mundo nuevo para los estudiosos e investigadores de las ciencias de la naturaleza: se abrieron las puertas del mundo microscópico. Así, numerosos naturalistas comenzaron a hacer observaciones e ilustraciones de lo que observaban a través de los lentes, realizando diferentes interpretaciones de acuerdo con los conocimientos y marcos teóricos de la época.

La definición original de "célula" le pertenece a Robert Hooke (1635 – 1703). Este científico inglés construyó su propio microscopio y comenzó a observar a través de él diferentes materiales con el objetivo de conocer más sobre la estructura de la materia. En sus observaciones, notó una especie de compartimientos separados por paredes en una muestra de corcho. Observó lo mismo en otros tejidos vegetales, y en su publicación "Micrographia" de 1665 llamó a estos compartimientos con el nombre de "células".

Pero en esa época no se entendía a la célula como se entiende hoy en día. De hecho, tuvieron que pasar 150 años hasta que el concepto de célula sea resignificado, a la luz de nuevos descubrimientos, como la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Así, en 1839, Mathias Jacob Schleiden (1804 – 1881) y Theodor Schwann (1810 – 1882) formularon lo que se conoce como "Teoría Celular". Esta teoría fue discutida por las comunidades científicas y fue sufriendo modificaciones a medida que aparecieron nuevos conocimientos.

La Teoría Celular, actualmente, postula que:

- Todos los seres vivos están formados por células,

- Toda célula proviene de una célula anterior (con excepción de la primera célula),

- Las células contienen la información hereditaria que es transmitida de generación a generación.

Bajo este marco conceptual, la biología celular se dedica a investigar y busca las respuestas a los problemas biológicos en el nivel celular de organización de los seres vivos. Así, estudia la organización estructural de las células, sus organelas, sus formas de comunicación, sus maneras de interactuar con el entorno, su reproducción, sus ciclos de vida, y su respuesta a diferentes estímulos. De esta manera, por ejemplo, un biólogo celular abordará el estudio del cáncer haciendo foco en las características y comportamientos de las células cancerosas y en las respuestas que pueda tener a diferentes tratamientos o frente a otras células de nuestro organismo.

Cabe destacar que en la mayoría de los casos (y no siempre se da), es necesaria una mirada multidisciplinaria para abordar un tema tan complejo, ya que también sería importante integrar los conocimientos celulares con el funcionamiento general del organismo, como así también con el entorno en el que se desarrolla para tener una visión más completa del problema. En nuestro ejemplo, el biólogo celular podría colaborar con fisiólogos, anatomistas, epidemiólogos, etc.

Biología Molecular: Áreas de estudio y diferencia

La biología molecular centra su atención en el nivel molecular de organización de la materia. Como mencionamos, se encuentra muy relacionada con la biología celular porque el estudio de la célula implica, en muchos casos, estudiar al mismo tiempo las interacciones moleculares que se llevan a cabo dentro de ella.

La biología molecular estudia las principales macromoléculas biológicas que forman a las células y sus interacciones. Estas son:

- Las proteínas: Formadas por millones de combinaciones diferentes de aminoácidos, cumplen una enorme diversidad de funciones dentro y fuera de las células.

- Los lípidos: Son moléculas grasas que, entre otras cosas, forman parte de las membranas celulares y también funcionan como reservas de energía.

- Los nucleótidos: Forman el ADN, que es la información hereditaria de la célula, y el ARN, que, al ser traducido, da lugar a las proteínas. También cumplen con funciones energéticas que permiten que se lleven a cabo todas las funciones celulares.
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- Los hidratos de carbono: Son la fuente primaria de energía para las células.

Como se podrá imaginar, las interacciones entre estos cuatro tipos de moléculas son infinitas dentro de las células, y la biología molecular busca comprender los problemas biológicos a la luz de estas interacciones.

Si consideramos el estudio del cáncer, un biólogo molecular se enfocará, por ejemplo, en descifrar la relación entre un receptor de membrana determinado que está implicado en la reproducción de las células cancerosas con la unión a determinada hormona que se encuentra aumentada en pacientes con la enfermedad.

Otro enfoque molecular podría ser la regulación de la transcripción de determinado gen que pueda estar alterado en las células cancerosas, por ejemplo. Todo dependerá de la pregunta inicial y de las hipótesis planteadas (los enfoques son infinitos).

Nuevamente, es importante tener en cuenta una mirada integral considerando otras disciplinas para poder abordar estas cuestiones de una forma más completa.

Ejemplos de aplicación de la biología celular y molecular

El estudio de la biología celular y molecular ha echado luz sobre muchas cuestiones que antes no tenían explicación, y ha abierto las puertas a múltiples aplicaciones en el área de la medicina general, medicina forense, identificación de personas, y la biotecnología, entre otras.

Por ejemplo, gracias a los descubrimientos en el área de la biología celular y molecular sobre el ADN, se puede determinar hoy en día su un niño es hijo o no de determinada persona (análisis de paternidad), se pueden obtener bases de datos con la información genética de criminales para contrastar muestras forenses, se pueden identificar personas a través de muestras que se rescatan de catástrofes, etc.

En el área de la medicina, los conocimientos desarrollados en estas disciplinas aportan las bases para el tratamiento de múltiples enfermedades, ya que la mayoría de los fármacos actúan a nivel molecular sobre las proteínas que se encuentran en las membranas de las células o dentro de las mismas. A su vez, entender el desarrollo y especialización de las células permite el avance de los tratamientos con células madre, por ejemplo.

Los conocimientos sobre el ADN y su herencia también permiten el diagnóstico de múltiples enfermedades, tanto genéticas como infecciosas, y en el área de la biotecnología, han permitido el desarrollo de nuevas características en especies de vegetales consumibles a través de la ingeniería genética, por ejemplo.

Las aplicaciones son muchas y muy diversas, y sin duda seguirán surgiendo más a medida que se profundicen los conocimientos en estas áreas.

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Referencias bibliográficas

• Curtis, H. y Cols. (2015). ‘’Invitación a la Biología en contexto social’’. Séptima edición. Buenos Aires: Médica Panamericana.

• Alberts, B. y Cols. (2004). ‘’Biología Molecular de la Célula’’. Cuarta edición. Barcelona. Ediciones Omega.

Autora

Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #103 de Definición MX , en 08/2021. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.

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