La biología celular es la disciplina académica que estudia la unidad básica de los seres vivos, las células. Las células son la unidad más pequeña que funciona de forma independiente en la estructura de un organismo y suelen estar formadas por un núcleo rodeado de citoplasma y encerrado por una membrana. La biología celular examina, a nivel microscópico y molecular, las propiedades fisiológicas, la estructura, los orgánulos (como los núcleos y las mitocondrias), las interacciones, el ciclo vital, la división y la muerte de estas unidades básicas de los organismos. 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 pluricelulares, como los animales y las plantas.
El campo de la biología celular se ha centrado tradicionalmente en las cuestiones relativas a cómo funcionan los distintos orgánulos y cómo trabajan juntos, cómo se regulan estos procesos celulares y cómo se comunican entre sí las distintas células del organismo. Comprender la composición de las células y su funcionamiento es fundamental para todas las ciencias biológicas y médicas. Examinar las similitudes y diferencias entre los tipos de células es especialmente importante para los campos de la biología celular y molecular, porque los principios aprendidos al estudiar un tipo de célula pueden generalizarse a otros tipos de células. La investigación en biología celular está estrechamente relacionada con la genética, la bioquímica, la biología molecular y la biología del desarrollo.
Las estructuras y funciones dentro de una célula suelen compararse con actividades similares en una ciudad típica. Las mitocondrias son las plantas de energía de la célula, los cloroplastos de las plantas son las plantas de energía solar, los cromosomas contienen los planos originales de la ciudad, el retículo endoplásmico representa el sistema vial, el aparato de Golgi es la oficina de correos y el núcleo es el ayuntamiento. Las proteínas, sin embargo, participan en prácticamente todas las funciones de la ciudad celular, es decir, son los ladrillos y la madera, los mensajeros, las fotocopiadoras, los recicladores de residuos y mucho más. Cada célula suele contener cientos de tipos diferentes de proteínas que funcionan juntas para generar el comportamiento 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 diferentes lugares dentro de las células o se segregan de ellas.
La mayoría de las proteínas son sintetizadas por los ribosomas en el citoplasma. Este proceso también se conoce como biosíntesis de proteínas o traducción de proteínas. Algunas proteínas, como las que se incorporan a las membranas (proteínas de membrana) son transportadas al retículo endoplásmico (RE) durante la síntesis y procesadas posteriormente en el aparato de Golgi. Desde el Golgi, las proteínas de membrana pueden pasar a la membrana plasmática o a otros compartimentos subcelulares, o pueden ser secretadas de la célula. Hay un movimiento regular de proteínas a través de estos compartimentos. Las proteínas residentes en el RE y el Golgi se asocian con otras proteínas pero permanecen en sus respectivos compartimentos. Otras proteínas pasan a través del RE y del Golgi a la membrana plasmática.
La mayor parte de la información genética de la célula reside en el núcleo y está contenida en los cromosomas (las mitocondrias también llevan algo de ADN propio). El estudio de las etapas microscópicamente visibles de la división celular durante la mitosis y la meiosis generalmente se considera parte de la biología celular, mientras que la actividad submicroscópica real de la replicación del ADN y la síntesis de proteínas se considera parte de la biología molecular.
Subdisciplinas de la biología celular
Transporte activo y pasivo
Se trata del movimiento de las moléculas dentro y fuera de las células.
Adhesión celular
Es la forma en que las células y los tejidos se mantienen unidos.
División celular
Es el estudio de cómo se duplican las células.
Señalización celular
Es la regulación del comportamiento celular mediante señales moleculares procedentes del exterior de la célula.
Metabolismo celular
Son los procesos implicados en la creación y el gasto de energía.
Disciplinas relacionadas
Bioquímica
Es el estudio de los procesos y transformaciones químicas en los organismos vivos.
Biología del desarrollo
Es el estudio de los procesos por los que los organismos crecen y se desarrollan.
Genética
Es la ciencia de los genes, la herencia y la variación de los organismos.
Biología molecular
Es el estudio de las interacciones de las moléculas entre los distintos sistemas de una célula, incluyendo la interrelación del ADN, el ARN y la síntesis de proteínas y cómo se regulan estas interacciones.
Biología estructural
Es el estudio de la arquitectura y la forma de las macromoléculas biológicas -proteínas y ácidos nucleicos en particular- y lo que hace que tengan las estructuras que tienen.