Introducción
En el siglo XVII (1665) el científico
inglés Robert Hooke, logró perfeccionar
algunos instrumentos ópticos, desarrollando de este modo
el microscopio. Este aparato le permitió observar en
tejidos vegetales, la existencia de pequeños
compartimentos a los que llamó cells (por su
parececido a las habitaciones de los monjes llamadas celdas).
Hooke realizó el primer estudio sobre la estructura del
corcho. Nace de este modo la citología que es la rama de
la biología que estudia las células en lo que
concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la
complejidad de los seres vivos. Es la ciencia que se ocupa del
estudio de la célula aislada y constituye en definitiva la
base de todas las ciencias biológicas.
Robert Hooke quien acuñó el
término «célula»
Recién dos siglos después, en 1838 (cuando
se dispone de microscopios con una óptica más
desarrollada) se elabora la teoría celular de la
constitución de los seres vivos, según la cual
animales y plantas, sin importar su aspecto externo, están
compuestos por células. En 1838, el botánico
alemán Mathias Schleiden publicó los
resultados de sus investigaciones y concluyó que,
independientemente del aspecto particular del tejido, las
plantas estaban formadas por células y que el
embrión de la planta se derivaba de una célula
única. Theodor Schwann, colega de Scheleiden,
publicó en 1839 un trabajo más inteligente sobre
las bases celulares de la vida animal; también propuso que
todos los tejidos estaban formdos por células, ya sea que
fueran muscular, nervioso, córneo o elástico; y
todavía fue más lejos: concluyó que
todas las células de plantas y animales tenían
estructuras similares. Posteriormente, al descubrir el
protoplasma de las células se perfecciona esta
teoría. Debido a la importancia de lo publicado por estos
científicos alemanes, los descubrimientos posteriores no
fueron aceptados facilmente por el mundo científico, hasta
que en 1855, Robert Remark y Rudolph Virchow ampliaron
esta teoría. Establecieron que las células se
formaban sólo de otras células preexistentes y no
de la materia inanimada. OMNIS CELLULA E CELLULA. Toda
célula procede de otra célula – Ley de
Virchow 1858).
Teoría
celular
La célula es la unidad anatómica y
fisiológica de todos los seres vivos. Unidad
anatómica quiere decir que los organismos vivos
están formados por una o muchas células. Unidad
fisiológica significa que el conjunto del organismo
funciona porque todas las células funcionan.
Es la unidad básica más pequeña del
ser vivo. Es decir, la cantidad más pequeña de
materia viva que posee vida propia, que nace, crece, se reproduce
y muere.
Estructura de la
célula
Diagrama de una célula animal, 1.
Nucléolo; 2. Núcleo; 3. Ribosoma; 4.
Vesícula; 5. Retículo endoplasmático rugoso;
6. Aparato de Golgi; 7. Cito esqueleto (micro túbulos); 8.
Retículo endoplasmático liso; 9. Mitocondria; 10.
Vacuola; 11. Citoplasma; 12. Lisosoma; 13. Centriolos;
MEMBRANA PLASMATICA
La membrana plasmática es una delgada
lámina de unos 75 ångtröms (75
diezmillonésimas de milímetro) de espesor, que
envuelve completamente a la célula y la separa del medio
externo. Desde el punto de vista funcional, su misión no
es tanto separar la célula del exterior sino por el
contrario ponerla en contacto con él, para que a
través de ella se realice un intercambio de
sustancias.
Todas las células tienen biomembranas La
célula posee un medio interno celular muy estable que debe
mantenerse separado del entorno para evitar cambios
químicos que provoquen la destrucción de las
células, pues tanto la obtención de sustancias como
la secreción, son altamente específicas. Si el
medio interno de la célula quedase desprotegido como por
ejemplo por rotura de la membrana, la célula muere de
inmediato porque todos los compuestos presentes en la
célula se esparcen por el medio externo.
Está compuesta fundamentalmente de
fosfolípidos (20% – 30%) y proteínas (50% – 70%) y
en menor proporción glúcidos o azúcares. En
1972 Singer y Nicolson propusieron el Modelo de Mosaico
Fluido, describen la estructura de la membrana plasmática
como una doble capa o bicapa lipídica en la que encuentra
incrustadas moléculas de proteína La bicapa
lipídica, es relativamente impermeable a la mayoría
de las moléculas contenidas en agua y constituye el
soporte de la membrana. La membrana lipídica es un ejemplo
sofisticado de un hecho muy bien conocido, que el agua y el
aceite no se mezclan. La molécula lipídica presenta
dos extremos un extremo polar (cabeza), con carga
eléctrica que contiene la porción fosfato y uno
apolar (cola), sin carga eléctrica compuesto por cadenas
de ácidos grasos hidrocarbonados.
La porción cefálica, polar (cabeza)
interacciona con moléculas de agua del exterior y del
interior de la célula, por eso se dice que es
hidrófila.
Las colas apolares, se encuentran enfrentadas
unas a otras orientadas hacia la parte interna de la membrana,
pero de forma asimétrica, estos extremos son
hidrófobicos ya que evitan la interacción con
moléculas de agua y partículas cargadas y solo lo
hacen con otras sustancias apolares.
Aproximadamente el 10 por 100 (10%) de las
moléculas de lípidos situadas en la parte externa
se unen a grupos de Hidratos de carbono, y se denominan
glucolipidos.
Las proteínas que componen la
membrana plasmática son de dos tipos:
Las que aparecen como unidades
globulares, adheridas a la superficie interna o externa de la
membrana.Las que atraviesan la membrana
completamente.
Las proteínas son las responsables de una gran
parte de las funciones especializadas de la membrana
plasmática. Existen diversos tipos de Proteínas que
pueden actuar como:
Elementos estructurales de la
membrana.Receptores para hormonas y otros
mensajeros químicos.Transportadores de nutrientes e iones a
través de la membrana.Enzimas catalizadores de reacciones en
al superficie de la membrana.Marcadores celulares que pueden ser
conocidos por el sistema inmunitario.
Según su asociación con la bicapa
lipídica las proteínas pueden ser.
Proteínas integrales e
intrínsecas: Se encuentran firmemente adosadas en
la bicapa lipídica atravesándolas parcial o
totalmente, estas últimas se denominan
proteínas transmembrana pues se extiende de un lado a
otro de la membrana haciendo protrusión por ambas
caras y son las más numerosas. Las proteínas
transmenbrana están implicadas en los procesos de
transporte, algunos se agregan para formar canales o poros a
través de los cuales las pequeñas
moléculas solubles en agua y los iones pueden cruzar
la membrana, de esta forma son una vía de paso para
aquellas moléculas incapaces de traspasar la
porción lipídica de la membrana. Otras
actúan como transportadores uniéndose a una
determinada sustancia, haciendo que se mueva de un lado a
otro de la membrana.Proteínas Periféricas o
Extrínsecas.- No se encuentran adosadas (unidas en
contacto) a la capa lipídica si no que son como
apéndices en la superficie externa o interna y
están unidas débilmente con los
fosfolípidos o con proteínas integrales ligadas
íntimamente con la membrana. Este tipo de
proteínas son las que desarrollan funciones
enzimáticas, mientras que otras se encuentran
implicadas en funciones mecánicas como por ejemplo,
cambios en la morfología celular.
El transporte de sustancias a través de la
membrana se realiza por diferentes mecanismos, de los cuales los
más importantes son:
Transporte pasivo
DIFUSION
Simple: mecanismo de transporte pasivo, sin
consumo de energía celular. A favor del gradiente de
concentración es decir desde el lugar de mayor
concentración hacia la zona de menor
concentración. Involucra a moléculas e iones.
Las sustancias liposolubles (que se mezclan con la grasa)
pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que
las concentraciones se equilibren a ambos lados de la bicapa.
Las moléculas hidrofóbicas (que no se mezclan
con el agua), de pequeño tamaño se difunden
más rápidamente.
Las moléculas como el oxígeno,
dióxido de carbono atraviesan directamente la bicapa por
ser solubles en grasa o lo que es lo mismo, por su
liposolubilidad. Esto también se ve favorecido por las
concentraciones a uno y otro lado de la membrana. El oxigeno al
estar siempre en mayor concentración en la sangre que en
las células, se mueve continuamente hacia el interior de
las mismas. Mientras que el dióxido de carbono (CO2) con
una mayor concentración intracelular se mueve desde las
células hacia la sangre
Facilitada: mecanismo pasivo a favor del
gradiente de concentración que facilita el transporte
de determinadas sustancias que en general son insolubles en
lípidos. Esta difusión es mediada por un
transportador o carriers. El ejemplo más claro tenemos
con la glucosa. Las moléculas como la glucosa son
insolubles en lípidos y además son demasiado
grandes para cruzar la membrana plasmática a
través de sus poros. Sin embargo son capaces de
moverse de un lado a otro de la membrana rápidamente
gracias a un proceso de transporte pasivo denominado
difusión facilitada que consiste básicamente en
su combinación con proteínas liposolubles, las
cuales actúan como transportadoras localizados en la
membrana plasmática y liberan estas partículas
en el citoplasma de la célula, es decir el
transportador facilita la difusión de la sustancia al
otro lado de la membrana. La difusión facilitada se
realiza como se dijo anteriormente a favor del gradiente de
concentración y en el caso de la glucosa generalmente
se encuentra en mayor concentración en la sangre que
en la célula.Transporte Activo
Es el transporte de un soluto (moléculas o iones)
en contra de un gradiente de concentración, no puede
producirse espontáneamente, requiere de una fuente de
energía para conducir una sustancia a través de la
membrana celular desde un compartimento de baja
concentración a uno de alta concentración. Es
necesaria la participación de proteínas integrales
o intrínsecas de la membrana.
Son básicamente 2 tipos:
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Es parecida a la difusión facilitada en el
sentido de que ambos procesos requieren proteínas
transportadoras de membrana que se combinan
específicamente y reversiblemente con la sustancia
transportadora.
Se realiza por transportadores proteicos o bombas de
soluto, lo hacen en contra de los gradientes de
concentración de los solutos (en comparación con la
difusión facilitada ésta se desarrolla a favor de
los gradientes de concentración) El transporte activo
primario permite que las células capten nutrientes e iones
que son incapaces de pasar por otros medios y son necesarios para
los procesos que se desarrollan en el interior de la
célula. La incapacidad de atravesar la membrana
plasmática puede deberse no sólo a la solubilidad
sino también al gradiente de concentración. Tal es
el caso de los iones sodio (Na) y potasio (K). Las
concentraciones de sodio son bajas en el interior de las
células y altas en el exterior, lo inverso ocurre con el
potasio (altas concentraciones en el interior de las
células y bajas en el exterior), por lo que el transporte
de estos iones a través de la membrana debe necesariamente
realizarse mediante los transportadores proteicos que en este
caso se denominan bombas de sodio y potasio.
TRANSPORTE EN MASA
Es el mecanismo empleado por las grandes
partículas y macromoléculas para atravesar la
membrana plasmática y como las bombas también
necesitan de energía. Se conocen diferentes
tipos:
Exocitosis: Proceso por el cual las
sustancias son trasladadas desde el interior de la
célula al espacio extracelular LEC. La sustancia es
envuelta dentro de un saco o vesícula membranosa, la
cual emigra hacia la membrana plasmática y se une con
ella, entonces la zona de unión se rompe, vaciando su
contenido hacia el exterior de la célula, de este modo
se produce la secreción de hormonas, liberación
de neurotransmisiones, secreción de moco, y algunas
veces expulsión del material de desecho.
Endocitosis. Donde las sustancias son
trasladadas desde el exterior hacia el interior de la
célula: Para ello la membrana envuelve la sustancia
progresivamente hasta formar un saco membranoso que a
continuación se desprende de la membrana quedando en
el interior de la célula (LIC). Existen varios tipos
de endocitosis: Fagocitosis: Parte de la membrana
plasmática y del citoplasma se expanden y rodean la
partícula hasta formar el fagosoma que luego se
desprende de la membrana y pasa a unirse con los lisosomas
citoplasmáticas (LIC), en cuyo interior existe enzimas
que digieren el contenido fagocítico.
Pinocitosis: Se efectúa por invaginación
de la membrana plasmática y luego se unen los
extremos, dando lugar a una vesícula pinocitica que
encierra una pequeña porción de líquido
generalmente agua.
CITOPLASMA
Antiguamente los biólogos pensaban que las
células estaban formadas por una sustancia gelatinosa
uniforme que llamaban protoplasma. Con la microscopía
electrónica y otras herramientas modernas de
investigación, se ha extendido la percepción del
mundo con respecto a las células. En la actualidad sabemos
que la célula tiene un alto nivel de organización y
que es sorprendentemente compleja: tiene su propio centro de
control, su sistema de transporte interno, fuente de
energía, fábricas para procesar la materia que
requiere, plantas de empaquetamiento e incluso un sistema de
autodestrucción. En nuestros días el término
protoplasma ya casi no se utiliza. El citoplasma es la
parte de la célula que se encuentra entre el núcleo
celular y la membrana plasmática. Consiste en una
emulsión gelatinosa muy fina de aspecto granuloso el
llamado citosol (en células vegetales) o hialoplasma
(en células animales). Químicamente está
constituido por agua (80%), sales minerales (2%), grasas y
proteínas. Su función es albergar los
orgánulos celulares y contribuir al movimiento de
éstos. El citosol es la sede de muchos de los procesos
metabólicos que se dan en las células. En el
citoplasma se encuentran varios nutrientes que lograron atravesar
la membrana plasmática, llegando de esta forma a los
orgánulos de la célula. Está subdividido por
una red de membranas (retículo endoplasmático liso
y retículo endoplasmático rugoso) que sirven como
superficie de trabajo para muchas de sus actividades
bioquímicas. Cada uno de los organelos delimitados por sus
membranas forman uno o más compartimientos independientes
dentro del citoplasma.
Existe en el citoplasma una red de filamentos proteicos,
que le confieren forma y organización interna a la
célula y permiten su movimiento. A estos filamentos se le
denomina citoesqueleto. Existen varios tipos de filamentos: i)
Microfilamento o filamentos de actina, típicos de las
células musculares; ii) Microtúbulo, que aparecen
dispersos en el hialoplasma o forman estructuras más
complejas, el huso acromático; iii) Filamentos intermedios
como los filamentos de queratina típicos de las
células epidérmicas. Estas estructuras mantienen
una relación con las proteínas y originan otras
estructuras más complejas y estables. Asimismo, son
responsables del movimiento citológico.
MITOCONDRIAS
Son organelos citoplasmáticos que a la
observación con el microscopio electrónico
presentan forma de salchicha o de gusano, delimitados por dos
membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta
pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la
mitocondria. Como se asemejan a las bacterias en numerosos
aspectos, se cree que provienen de bacterias que fueron
incorporadas por la célula, en una relación de
simbiosis en el que el huésped (la célula) y el
organismo incorporado (la mitocondria) se ayudan para sobrevivir
y reproducirse. Puede ser hallado en todas las células
aunque en células muy especializadas pueden estar
ausentes. El número de mitocondrias varía
según el tipo celular. Gozan de cierta autonomía
dentro de la célula, se multiplican independientemente por
división y pueden coexistir centenares dentro de una misma
célula, e incluso hay pruebas de que no les falta su
genética propia. Las mitocondrias no permanecen
estáticas en la célula, al contrario, se
mueven, cambian de tamaño y forma, se fusionan con otras
mitocondrias o se dividen en otras más
pequeñas
La función de la mitocondria es producir la mayor
cantidad de energía útil para el trabajo que debe
realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía
contenida en ciertas moléculas como la glucosa, realizando
la descomposición total de la misma. Estas etapas finales
consisten en el consumo de oxígeno y la producción
de dióxido de carbono y liberación de
energía en forma de Adenosin Tri Fosfato (ATP), en un
proceso denominado respiración celular por su similitud
con la respiración pulmonar.
RETICULO ENDOPLASMATICO
El retículo endoplasmático es un complejo
sistema de membranas dispuestas en forma de sacos aplanados y
túbulos que están interconectados entre sí
compartiendo el mismo espacio interno. Sus membranas se
continúan con las de la membrana nuclear y se pueden
extender hasta las proximidades de la membrana plasmática,
llegando a representar más de la mitad de las membranas de
una célula. El retículo organiza sus membranas en
regiones o dominios que realizan diferentes funciones. Los dos
dominios más fáciles de distinguir son el
retículo endoplasmático rugoso, con sus
membranas formando túbulos más o menos rectos, a
veces cisternas aplanadas, y con numerosos ribosomas
asociados, y el retículo endoplasmático liso, sin
ribosomas asociados y con membranas organizadas formando
túbulos muy curvados e irregulares. La parte externa de la
membrana nuclear se puede considerar como parte del
retículo endoplasmático puesto que es una
continuación física de él. El
retículo endoplasmático interviene en
funciones relacionadas con la síntesis de proteínas
y el metabolismo de lípidos, así como el transporte
intracelular. 
El retículo endoplasmático rugoso se
encuentra unido a la membrana nuclear externa mientras que el
retículo endoplasmático liso es una
prolongación del retículo endoplasmático
rugoso. Éste tiene esa apariencia debido a los numerosos
ribosomas adheridos a su membrana. Está muy desarrollado
en las células que por su función deben realizar
una activa labor de síntesis, como las células
hepáticas o las células del páncreas. El
retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y
participa en el metabolismo de lípidos.
RETICULO ENDOPLASMATICO
RUGOSO
El dominio rugoso del retículo
endoplasmático se caracteriza por organizarse en una trama
de túbulos alargados o sacos aplanados y apilados,
más o menos regulares en su forma, con numerosos ribosomas
asociados a sus membranas. La configuración más
frecuente es de sacos aplanados y no de túbulos. En las
células nerviosas es también conocido como cuerpos
de Nissl.
La principal misión del retículo
endoplasmático rugoso es la síntesis de
proteínas que irán destinadas a diferentes
lugares:
El exterior celular, del RER pasan al aparato de
Golgi donde serán empaquetadas y liberadas luego al
exterior de la célula para cumplir sus funciones ya
sean hormonales o enzimáticas.El interior de otros orgánulos donde
formarán parte integral de las membranas.El retículo endoplasmático rugoso
sintetiza proteínas para sí mismo, las
denominadas proteínas residentes.La membrana plasmática: las proteínas
integrales (aquellas que la atraviesan la membrana
plasmática total o parcialmente) se sintetizan
también en el retículo
endoplasmático.
El RER ayuda a mantener el medio interno celular de
forma estable al evitar que proteínas sean liberadas al
citoplasma, consiguiendo de esta forma que dichas
proteínas no interfieran con el correcto funcionamiento de
la célula y sean liberadas sólo cuando sea
necesario, de otra manera, si por ejemplo quedaran libres en la
célula proteínas enzimáticas (encargadas de
la degradación de sustancias), las mismas
destruirían completamente componentes vitales de la
célula.
Otra de las importantes funciones del retículo
endoplasmático rugoso consiste en realizar un control de
la calidad de las proteínas sintetizadas, de modo que
aquellas que tienen defectos son sacadas al citoplasma y
eliminadas.
La diferenciación del retículo
endoplasmático rugoso está relacionada con el tipo
de célula. En las células secretoras existen
numerosas cadenas de retículo endoplasmático rugoso
en paralelo, con una distancia mínima para poder
sintetizar muchas vesículas de secreción. Es
particularmente desarrollado en células con alta actividad
secretora de proteínas como son los hepatocitos o
células hepáticas, las células
pancreáticas, etc.
RETICULO ENDOPLASMATICO
LISO
Es una red constituida por finos túbulos
interconectados, y cuyas membranas se continúan con las
del RETICULO ENDOPLASMATICO RUGOSO, pero sin llevar
ribosomas adheridos. Participa en el transporte celular y en la
síntesis de ciertas sustancias como por ejemplo los
lípidos, triglicéridos, y esteroides.
También dispone de sustancias que actúan para
desintoxicar compuesto como el alcohol y otras sustancias
químicas.
La mayor parte de las células tienen un
retículo endoplasmático liso escaso, pero es
particularmente abundante en las células musculares
estriadas (de la musculatura estriada o esquelética y en
la musculatura cardiaca) donde forma el retículo
sarcoplasmático, en las células del ovario y de los
testículos y en las células del
hígado.
El retículo endoplasmático liso
está involucrado en una serie de importantes procesos
celulares de los que se pueden destacar:
Síntesis de lípidos: Las
membranas del retículo endoplasmático liso
producen la mayoría de los lípidos requeridos
para la elaboración de las nuevas membranas de la
célula. Así mismo interviene en la
elaboración de lípidos que se encuentran en las
hormonas sexuales (estrógenos, testosterona), en el
cortisol (hormona segregada por la glándula
suprarrenal), y en la producción de colesterol
(componente fundamental de la membrana plasmática).
También se sintetizan lípidos que serán
almacenados en el propio retículo (este proceso es muy
activo en los adipocitos o células grasas, que
almacenan estos lípidos para reserva alimentaria y
como aislante térmico).Reservorio de calcio: El REL en las
células musculares que toma el nombre de
retículo sarcoplásmico (RS) adoptando una
conformación muy especializada. Actúan como
reservorio de iones calcio (Ca2+). Cuando se produce la
contracción muscular ser produce la liberación
de los iones calcio almacenados en el retículo
sarcoplásmico hacia el citoplasma. Estos iones de Ca2+
citoplasmáticos ponen en marcha la contracción
muscular. Cuando los iones de calcio retornan son
transportados activamente al RS (transporte mediado por la
acción de una bomba de calcio situada en la membrana
del RS) produciendose la relajación.Detoxificación o desintoxicación y
glucógenolisis: El REL en las células
hepáticas (células del hígado)
está involucrado en dos funciones:
detoxificación y glucogenólisis. La
detoxificación consiste en la transformación de
drogas y otros compuestos nocivos o dañinos en
compuestos más simples que puedan ser excretados por
orina. En el hígado las enzimas del RE liso llevan a
cabo reacciones químicas que disminuyen la toxicidad
de los compuestos extraños y facilita su transporte
fuera de la célula y del cuerpo del
organismo.
Además el RE está involucrado en el
proceso de glucógenolisis la ruptura del glucógeno
para liberar glucosa. La gluosa de los alimentos es aprovechada
en gran parte por el organismo. Aquella glucosa que no es
utilizada se almacena en el organismo de formas: grasa (en las
células adiposas) y glucógeno (en el
hígado). Cuando el cuerpo necesita aportes de glucosa
extra libera primero el glucógeno del hígado en un
proceso denominado glucógenolisis. Este proceso es
realizado en el REL del hepatocito o célula
hepática.
RIBOSOMAS
Los ribosomas son complejos macromoleculares de
proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se
encuentran en el citoplasma, en las mitocondrias y en
retículo endoplasmático. Están formados por
dos porciones o subunidades, una pequeña y una grande, que
al acoplarse dejan entre ambas un canal por el que se desliza el
ARN mensajero. Los ribosomas no se definen como
orgánulos, ya que no existen endomembranas en su
estructura.
Los ribosomas se elaboran en el núcleo pero
desempeñan su función de síntesis en el
citoplasma.
La información necesaria para la síntesis
proteica se encuentra en el núcleo y más
específicamente en el Acido desoxirribonucleico
(ADN), el cual contiene el código con el cual se
formarán las proteínas. Este código pasa al
citoplasma a través de los poros de la membrana nuclear en
forma de Acido ribonucleico (ARN) que en este caso se
denomina ARN mensajero (ARNm). Una vez en el citoplasma el ARNm
se asocia a los ribosomas entre las dos subunidades. El ribosoma
lee el ARN mensajero y ensambla los aminoácidos proceso
conocido como traducción o síntesis de
proteínas. Todas las proteínas están
formadas por aminoácidos. Entre los seres vivos se han
descubierto hasta ahora 20 aminoácidos. Estos se combinan
siguiendo la secuencia presente en el ARNm para formar los
distintos tipos de proteínas, las que posteriormente
tienen diferentes destinos de acuerdo al ribosoma donde se
sintetizan. Existen por tanto dos tipos de ribosomas:
Ribosomas adheridos a membrana: adheridos al
lado citoplasmático del retículo
endoplasmático rugoso. Las proteínas
aquí sintetizadas, luego de pasar al REr, son enviadas
al Golgi, a la membrana plasmática o bien forman parte
de vesículas secretoras o de los lisosomas.Ribosomas libres: No están unidos a
ninguna membrana Sintetizan otras proteínas
codificadas en el DNA nuclear que tendrán destinos
como el núcleo, las mitocondrias o los
peroxisomas.
APARATO DE GOLGI
El aparato de Golgi es un orgánulo
presente en todas las células excepto los glóbulos
rojos y las células epidérmicas. Pertenece al
sistema de endomembranas del citoplasma celular. Se compone de
una serie de estructuras denominadas cisternas. Éstas se
agrupan en número variable, habitualmente de 4 a 8,
apilándose unas encima de otras y rodeadas de membrana,
formando lo que se denomina el dictiosoma y cuya
función es completar la fabricación de algunas
proteínas. Presentan conexiones tubulares que permiten el
paso de sustancias entre las cisternas. Funciona como una planta
empaquetadora, modificando las vesículas provenientes del
retículo endoplasmático rugoso. Dentro de las
funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la
modificación de proteínas, selección,
destinación, de lípidos, almacenamiento y
distribución de lisosomas y la síntesis de
polisacáridos de la matriz extracelular. Debe su nombre a
Camillo Golgi, Premio Nobel de Medicina en 1906 junto a Santiago
Ramón y Cajal.
El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones
funcionales:
Región Cis-Golgi: es la más
interna y próxima al retículo
endoplasmático. De él recibe las
vesículas, que son sáculos con proteínas
que han sido sintetizadas en la membrana del retículo
endoplasmático rugoso (RER).Región medial: es una zona de
transición.Región Trans-Golgi: es la que se
encuentra más cerca de la membrana plasmática.
De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una
composición similar.
Las vesículas provenientes del retículo
endoplasmático se fusionan con el cis-Golgi, atravesando
todos los dictiosomas hasta el trans-Golgi, donde son
empaquetadas y enviadas al lugar que les corresponda. Cada
región contiene diferentes enzimas que modifican
selectivamente las vesículas según donde
estén destinadas. Sin embargo, aún no se han
logrado determinar en detalle todas las funciones y estructuras
del aparato de Golgi.
La célula sintetiza un gran número de
diversas macromoléculas necesarias para la vida. El
aparato de Golgi se encarga de la modificación,
distribución y envío de dichas
macromoléculas en la célula. Modifica
proteínas y lípidos (grasas) que han sido
sintetizados previamente tanto en el retículo
endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para
enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la
célula. Las principales funciones del aparato de Golgi
pueden resumirse en las siguientes:
Modificación de sustancias sintetizadas en
el RER: En el aparato de Golgi se transforman las
sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden
ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir la
estructura definitiva y así adquirir su
conformación activa o funcional. Por ejemplo, en el
RER de las células acinosas del páncreas se
sintetiza la proinsulina que debido a las
transformaciones que sufre en el aparato de Golgi,
adquirirá la forma o conformación definitiva de
la insulina. Las enzimas que se encuentran en el
interior de los dictiosomas son capaces de modificar las
macromoléculas mediante glicosilación
(adición de carbohidratos) y fosforilación
(adición de fosfatos). Las proteínas
también son marcadas con secuencias señal que
determinan su destino final.Secreción celular: las sustancias
atraviesan todos los sáculos del aparato de Golgi y
cuando llegan a la cara trans del dictiosoma, en forma de
vesículas de secreción, son transportadas a su
destino fuera de la célula, atravesando la membrana
citoplasmática por exocitosis.Producción de membrana
plasmática: los gránulos de
secreción cuando se unen a la membrana en la
exocitosis pasan a formar parte de esta, aumentando el
volumen y la superficie de la célula.Formación de los lisosomas
primarios.
APARATO DE GOLGI
LISOSOMAS
Son organelas que funcionan como el sistema digestivo de
las células, sirviendo tanto para degradar material
proveniente del exterior de la célula, así como
componentes obsoletos de la misma célula.
Son orgánulos relativamente grandes, formados por
el retículo endoplasmático rugoso (RER) y luego
empaquetadas por el complejo de Golgi. Los lisosomas son
compartimentos encerrados por una única membrana, que
contienen enzimas (sustancias que producen destrucción o
lisis de otras sustancias) utilizadas para la digestión
intracelular de moléculas grandes o macromoléculas
de proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y
lípidos. Los productos finales de la digestión de
las estas macromoléculas, tales como aminoácidos,
azúcares y nucleótidos, son transportados hacia el
citoplasma desde donde pueden ser excretados o reutilizados por
la célula. Son verdaderas bolsas de enzimas, las cuales si
se liberan y pasan al citoplasma producirían la
destrucción total de la célula. Por ello la
membrana de los lisosomas debe estar intacta y protegida de la
acción de estas enzimas. Las enzimas más
importantes del lisosoma son:
Lipasas: que digieren los
lípidos.Glucosidasas que digieren los
carbohidratos.Proteasas: que digieren las
proteínas.Nucleasas: que digieren los
ácidos nucleicos.
El proceso de digestión celular y
formación de lisosomas puede resumirse del siguiente
modo:
El material proveniente del exterior celular ingresa
al interior de la célula por endocitosis o por
fagocitosis.Una vez incorporadas al citoplasma reciben el nombre
de endosoma temprano (si procede de la endocitosis) o
fagosoma (si procede de la fagocitosis).Una vesícula brota del aparato de Golgi, con
un contenido de enzimas hidrolíticas (hidrolasas) el
denominado lisosoma primario.El lisosoma primario se fusiona con el enodosoma
temprano o con el fagosoma, formando el lisosoma secundario o
endosoma tardío. En esta estructura se liberan las
enzimas que actúan sobre los diferentes componentes o
sustratos. Las lipasas sobre los lípidos, las
proteasas sobre las proteínas, etc.Lo que queda del lisosoma secundario después
de la absorción es un cuerpo residual. Los
cuerpos residuales contienen desechos no digeribles que en
algunos casos se exocitan y en otros no, acumulándose
en el citoplasma a medida que la célula
envejece.Los lisosomas también son responsables de la
autofagia, un proceso en el que se eliminan las partes
obsoletas de la célula. El primer paso de la autofagia
parece ser el secuestro de una organela o parte celular en
una membrana derivada del RE. La vesícula resultante
(autofagosoma) se fusiona luego con un lisosoma, y sus
contenidos son digeridos (1). Este proceso es altamente
regulado y los componentes celulares seleccionados pueden de
alguna manera ser marcados para su destrucción
lisosomal.
NUCLEO
El componente más notorio y evidente cuando se
observa la célula al microscopio es el núcleo. Si
bien su tamaño es variable, está generalmente
relacionado con el tamaño de la célula a la que
pertenece. Ocupa aproximadamente el 10% del total del volumen
celular.
Es el centro de control celular y encierra la
información genética que le otorga a cada
célula las características morfológicas,
fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es
imprescindible para la sobrevida de la célula.
En el período interfásico (período
en el que la célula no se está dividiendo), el
núcleo no presenta en general cromosomas
visibles.
La forma del núcleo puede ser
regular o irregular
Regular: esférica, ovoide,
cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la
célula. Es decir que la forma del núcleo
coincide generalmente con la de la célula.Irregular: como en los glóbulos
blancos polimorfonucleares, su morfología polilobulada
y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al
núcleo.
El número de núcleos por célula
también es variable, suele ser uno en la mayoría de
las células pero puede haber dos como en algunos
hepatocitos. También hay ocasiones en los que se
encuentran muchos núcleos como en las fibras musculares
estriadas. Otros como los glóbulos rojos carecen de
núcleo.
La posición del núcleo varía
según el tipo de célula considerada y según
la materia acumulada en la célula. Cada célula
tiene el núcleo en una posición
característica en casi todas las células animales
es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las
fibras musculares estriadas esqueléticas es
excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona
basal.
ENVOLTURA NUCLEAR Y POROS
La envoltura nuclear también conocida como
membrana nuclear se compone de dos membranas una interna y otra
externa, dispuestas en paralelo la una sobre la otra. Evita que
las macromoléculas difundan libremente entre el
nucleoplasma y el citoplasma. La membrana nuclear externa es
continua con la membrana del retículo endoplásmico
rugoso (RER), y está igualmente tachonada de ribosomas. El
espacio entre las membranas se conoce como espacio perinuclear y
es continuo con la luz del RER. Su importancia radica en que el
proceso de transcripción de ARN, a partir de ADN
está físicamente separado tanto en el tiempo como
en el espacio del sitio de la síntesis proteica. La
composición química es de tipo lipoproteica. Posee
múltiples poros que le permiten una cierta
comunicación con el citoplasma. El número y
tamaño de los poros varía con el tipo de
célula. Se cree que en los mamíferos estos poros
ocupan el 10% con relación a la superficie total. Por
dichos poros pueden pasar macromoléculas y las unidades
ribosomales pero el intercambio es selectivo, su
función es impedir la entrada de los ribosomas activos en
el núcleo. La envuelta nuclear no aísla al
núcleo, sino que es un punto de regulación en el
transporte de moléculas (proteínas y ácidos
nucleicos, subunidades ribosomales, iones, etc.) entre el
núcleo y el citoplasma.
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