El tamaño de las células

lo que quiero hacer en este vídeo es abordar el tema del tamaño de la célula muy bien vamos a abordar el tema del tamaño de célula ok vamos a abordar este tema y en particular vamos a discutir qué tan pequeñas pueden llegar a ser las células y también discutir cuáles pueden ser digamos algunos factores limitantes que restringen qué tan grande puede llegar a ser una célula y tengo algunas imágenes aquí por ejemplo en esta imagen de la derecha tenemos una una célula bacteriana esta es una célula bacteriana cada una de estas digamos estructuras que tienen forma de píldora es una célula bacteriana y algo muy interesante que tienen estas células es que tienen digamos un ancho o un grosor digamos de aproximadamente un micrómetro aunque tienen un micrómetro de ancho muy bien ahora también otra cosa interesante que podemos notar aquí es que la longitud digamos o el largo que tienen estas píldoras es de aproximadamente 5 micrómetros que quizás ahí no se ve muy bien pero esto es aproximadamente de 5 micrómetros muy bien y recordemos un micrómetro es una millonésima parte de un metro o si quieres puedes visualizarlo de otra forma como que es una milésima parte de un milímetro verdad quizás eso te sirva mucho más para distinguirlo ahora bien por ejemplo del lado izquierdo tenemos otro tipo de células estas son células que pueden que se pueden hallar en el cuerpo humano por ejemplo aquí tenemos un glóbulo rojo y este glóbulo rojo tiene digamos un diámetro aproximado de 7 micrómetros muy bien este tiene un diámetro de 7 micrómetros aquí por ejemplo tenemos una célula blanca esta célula digamos redonda que tenemos aquí es una célula blanca y tiene una escala muy similar digamos a la de la célula roja ok y bueno por ejemplo podemos observar otro tipo de células aquí pero bueno todas tienen una escala muy comparable verdad en esta otra imagen tenemos un espermatozoide humano que está a punto de penetrar un óvulo muy bien ahora bien los óvulos son son de las células más grandes que podemos hallar en el cuerpo humano de hecho tienen una forma esférica por ejemplo si continuáramos esta imagen del óvulo podríamos ver que tiene una forma esférica que hay más o menos el esférico verdad y los óvulos suelen tener digamos un diámetro aproximado de 100 micrómetros que entonces si te das cuenta es mucho más grande que estas bacterias o que estas otras células y está bien que todas las fotos se encuentren digamos casi a la misma escala pero pero la primera pregunta que nos podemos plantear es la siguiente qué tan pequeña puede ser una célula y si lo pensamos bien digamos una célula es es un ser vivo es sumamente complejo de poseer información verdad a través del adn se debe poder replicar de tener una maquinaria metabólica es bastante verdad así que por ejemplo he leído que la célula más pequeña que se conoce es del orden de 100 nanómetros y recordemos que 1000 nanómetros sería exactamente un micrómetro verdad que justamente es el ancho de esta bacteria que tenemos aquí así que por ejemplo si quisiéramos pintar esta célula que es la más pequeña que se conoce verdad más o menos sería digamos de este tamaño ahí tendríamos nuestra célula más pequeña que se conoce verdad y de hecho algunos investigadores han propuesto que esta célula puede llegar a ser la cota inferior o una cota inferior para el tamaño de una célula y recordemos una célula debe tener una maquinaria genética debe tener maquinarias metabólicas así que no puede ser tan chica verdad pero ahora por otro lado podemos preguntarnos qué ocurre con la cota superior es decir qué tan grande puede llegar a ser una célula y un factor limitante es la proporción que existe entre el volumen y la superficie ahora uno se puede preguntar bueno por qué tiene que ser tan importante es esa digamos ese factor verdad entonces pensemos por ejemplo que tenemos una célula digamos que es esta es una célula esférica muy bien tenemos una célula esférica y recordemos que la superficie esencialmente es digamos la la frontera verdad del área que ocupa la frontera de esta célula entonces por ejemplo digamos la superficie lo que lo que detecta es la entrada de los nutrientes verdad y también tiene que procesar la salida de los desechos así que en cada digamos unidad de área de esta de estas células de la superficie de esta célula debe procesar la entrada y la salida de sustancias verdad cada unidad de área procesa de esas entradas y salidas para digamos para un volumen dado ahora bien a medida que la célula crece el volumen tiene que crecer más rápido que la superficie verdad de hecho a medida que crece cada unidad de área ya no podría manejar tanta entrada de nutrientes y tanta salida de desechos si esta célula crece demasiado al menos o al menos no podría manejar lo suficientemente rápido verdad así que para hacer todos estos argumentos más tangibles veámoslo con un poquito de matemáticas así que pensemos que esta célula es esférica vamos a darle sus digamos una noción de tres dimensiones y digamos que tiene un radio r muy bien así que si nosotros queremos calcular el volumen de esta esfera eso se calcula con la siguiente fórmula verdad cuatro tercios de pi el radio al cubo ahora si queremos calcula calcular perdón la superficie de esta esfera tendría que ser 4 pi por el radio al cuadrado estas son fórmulas que conocemos para el volumen y el área de la superficie de esta esfera verdad entonces qué pasa si nosotros calculamos la proporción que hay entre el volumen y la superficie bueno pues esto simplemente lo podemos sustituir verdad esto será cuatro tercios de pi por el radio al cubo dividido entre la superficie que será 4 y r cuadrada y esto para suerte nuestra es fácil de calcular verdad 4 entre 4 se hace uno y entre pi se hace una verdad y r cúbica entre r cuadrada en realidad sólo nos queda r verdad y entonces nuestra fórmula final del para la proporción entre el volumen y la superficie será r entre 3 verdad es decir el radio dividido entre 3 bueno en términos de unidades por ejemplo si quisiéramos hacer claros serían unidades cúbicas entre unidades cuadradas verdad y en realidad no importa qué unidades estamos hablando podríamos hablar de micrómetro dos milímetros en fin de lo que sea ok entonces vamos a utilizar esto que hemos descubierto para pensar qué ocurre si las células se vuelve cada vez más grande así que por ejemplo consideremos esta célula blanca de la que hablábamos hace unos minutos verdad y digamos que esta célula blanca tiene un radio de vamos a ponerlo con un color que se vea tiene un radio de 3 micrómetros verdad más o menos es un radio de 3 micrómetros muy bien entonces si nosotros calculamos la proporción que hay entre el volumen y la superficie pues eso nos dice que es el radio dividido entre 3 pero el radio son 3 micrómetros verdad dividido entre 3 y eso nos da nos da perdón exactamente 1 1 entonces las unidades que hay que considerar si digamos vamos a escribirlo así van a ser micrómetros cúbicos que es la del volumen dividido entre micrómetros cuadrados que son las unidades del área verdad y eso nos está diciendo algo muy importante digo si lo simplificamos nos da simplemente micrómetros pero esta expresión nos dice algo muy importante nos dice cada micro metro cuadrado tiene que manejar un micro metro cúbico así que si por ejemplo aquí tenemos un micro metro cuadrado eso maneja un micro metro cúbico de la célula verdad ahora ven ahora bien vamos a vamos a teorizar un poco vamos a hacer una teoría qué pasaría si tuviéramos una célula mucho más grande que esto verdad qué pasaría si tuviéramos digamos una célula digo no lo voy a pintar a la escala adecuada así que vamos a pintar solo una célula más grande verdad ahí tenemos una célula más grande y digamos que ahora el radio de esta célula fuera de 3000 micrómetros es decir es mil veces más grande que nuestra digamos célula blanca verdad y esto recordemos que 3000 micrómetros no es algo muy exagerado simplemente serían tres milímetros ok y por supuesto que esta célula sería visible al ojo humano de hecho se estima que el límite digamos de la visibilidad humana es de 100 micrómetros que justamente coincide con el diámetro de esta de esta célula que es un óvulo verdad entonces de hecho 100 micrómetros son exactamente una décima parte de un milímetro entonces más o menos podrías ver lo digamos en una regla verdad este sería limitado el límite de la visibilidad humana digamos un óvulo sería apenas visible para el ojo humano entonces si nosotros tenemos esta célula mucho más grande cuál sería la proporción entre él y la superficie bueno pues esa proporción sería el radio dividido entre 3 que sería 3000 verdad 3000 micrómetros dividido entre 3 y eso simplemente nos da 1000 micrómetros verdad serían 1000 micrómetros mil micro metros cúbicos / micro metros cuadrados es decir cada unidad de área cada micro metro cuadrado tiene que manejar mil mil micro metros cúbicos verdad ahora tiene que manejar mucho más volumen si aquí teníamos digamos nuestro micro metro cuadrado ahora tiene que manejar muchísimo muchísimo más volumen que antes cierto entonces ahora no va a poder intercambiar los nutrientes o los gases o los desechos suficientemente rápido como para que la célula funcione adecuadamente así que la proporción entre el volumen y la superficie es un factor muy importante para las células y podríamos ver otras proporciones interesantes por ejemplo cómo se relaciona con la masa o con otro tipo de cosas pero bueno digamos vamos a quedarnos con esta proporción la proporción entre volumen y superficie que es bastante interesante verdad entonces otro factor importante digamos es que a medida que la célula crece el transporte debe atravesar de distancias más largas por supuesto el transporte de sustancias verdad y esto puede volverse un verdadero problema de hecho la razón por la que hemos hablado principalmente de células esféricas es porque puede haber células más largas células más largas como por ejemplo las células nerviosas por ejemplo digamos tenemos aquí una en una caricatura digamos de una célula célula nerviosa verdad que tiene ahí está digamos esta parte y digamos tiene esta otra que se puede ver así verdad entonces esta es una célula nerviosa y estas células nerviosas tienen la característica de ser más largas y más delgadas verdad y de esta forma están maximizando la superficie pero bueno no tendrían nada más que ser así por ejemplo podríamos pensar en células que a lo mejor tengan estas estructuras que salen digamos de ellas verdad y quizás de esta forma están maximizando también la superficie verdad así que las células no siempre tienen que ser esféricas pero en general en general modelar las células como una esfera no es necesariamente una locura y además podemos ver por qué las células humanas si las modelamos como una esfera no tienden a pasar el tamaño de un óvulo