Estructura celular

La estructura y función celular

 Como las células son las unidades o bloques de construcción de todos los seres vivos, es muy importante saber más de ellas. El saber cómo está constituida y cómo funciona cada una de sus estructuras, ha permitido a la humanidad comprender y poder resolver algunos problemas muy importantes para ella, por ejemplo, los relacionados con la alimentación, la salud, la enfermedad, el envejecimiento y la herencia biológica.
A continuación describiremos cada una de las estructuras de una célula eucariota, en el siguiente orden:

•  Membrana plasmática 
•  Núcleo 
•  Citoplasma (organelos citoplásmicos)

La membrana plasmática 

La membrana plasmática conocida anteriormente como membrana celular es una cubierta que envuelve y delimita a la célula separándola del medio externo. Funciona como una barrera entre el interior de la célula y su entorno ya que permite la entrada y salida de moléculas a través de ella. Este paso de moléculas es un fenómeno llamado permeabilidad. Pero la membrana no deja pasar facilmente a todas las moléculas, por lo que es selectivamente permeable. La membrana plasmática es muy delgada, mide de 7 a 10 nanómetros (nm) de grosor, por lo que el microscopio óptico no la detecta, sólo puede ser observada con el microscopio electrónico

Este modelo propone que la membrana está formada por dos capas (bicapa) de fosfolípidos en la que están incluidas numerosas proteínas; las que se localizan en la superficie exterior o en la interior de la bicapa lipídica se llaman proteínas periféricas, y las que penetran la bicapa son proteínas integrales. A veces las proteínas y los lípidos tienen carbohidratos unidos a ellas, formando glucoproteínas y glucolípidos, respectivamente.

Núcleo

El núcleo es el centro de control de la célula eucariota ya que dentro de él está el material genético o adn. Esta molécula posee la información necesaria para construir a la célula y dirigir las incontables reacciones químicas necesarias para la vida y la reproducción. La mayoría de las células tienen un núcleo (uninucleadas), pero algunas tienen dos núcleos (binucleadas) o más de dos (multinucleadas) como es el caso de las células musculares estriadas que constituyen nuestros músculos. La célula no puede sobrevivir si el núcleo se ha perdido o se ha da- ñado extensamente, aunque existen algunas 96 Unidad 3 UAS excepciones como la de los glóbulos rojos de los mamíferos, los cuales sobreviven durante algunos meses después de que pierden el núcleo durante el proceso de maduración, por eso se les llama células anucleadas. En las células uninucleadas el núcleo por lo general se localiza cerca del centro, pero se puede encontrar en cualquier parte de la célula; su forma puede ser esférica u ovalada. El núcleo está constituido de cuatro partes: la envoltura nuclear, el nucleoplasma, el nucléolo y la cromatina.

Organelos celulares

El material dentro de la membrana plasmática se divide en el núcleo y el citoplasma. El citoplasma a su vez está constituido por el citosol y los organelos restantes, estos organelos que se encuentran inmersos en el citosol serán descritos a continuación. 

El retículo endoplásmico (re) 

El retículo endoplásmico (re) descubierto en 1945 por Keith Porter, es un conjunto de sacos aplanados, tubos y canales membranosos interconectados en el citoplasma. El re forma una red que se extiende desde la membrana nuclear hasta la membrana celular. Existen dos tipos de retículo endoplásmico, rugoso y liso, los cuales son continuos uno con el otro. El re rugoso (rer) tiene numerosos ribosomas adheridos a su superficie externa, los cuales le dan un aspecto rugoso, de ahí su nombre. En cambio, el re liso (rel) carece de ribosomas. El rer participa principalmente en la síntesis de proteínas debido a su asociación con los ribosomas; las proteínas sintetizadas pasan al interior del re y pueden permanecer allí para ser utilizadas en el interior de la célula o finalmente pueden ser secretadas hacia el exterior. El rel está más bien relacionado con la síntesis y transporte de lípidos (grasas, fosfolípidos y esteroides) o en la destoxificación de una variedad de venenos. 

Los ribosomas 

 Los ribosomas son organelos no membranosos que están constituidos por dos subunidades, una grande y otra pequeña, cada una de las cuales está compuesta de arn ribosomal (arnr) y una gran cantidad de proteínas.
Son organelos contenidos dentro del retículo endoplásmico rugoso, aunque también pueden observarse de manera libre.Cuando se juntan las dos subunidades, forman una compleja máquina molecular. En las micrografías electrónicas, los ribosomas se observan como gránulos obscuros que se pueden encontrar libres en el citoplasma, ya sea aislados o en grupos (polirribosomas), o adheridos a la membrana del retículo endoplásmico y a la membrana externa del núcleo. Tienen un diámetro aproximado de 15 a 30 nanómetros. A pesar de que los ribosomas son muy pequeños, su función es muy importante ya que en ellos se lleva a cabo la síntesis de proteínas, por lo que se les conoce como las fábricas de proteínas de la célula. Los ribosomas son los organelos celulares más numerosos; una célula puede contener hasta medio millón de ribosomas, especialmente si está activa sintetizando proteínas. La distribución de los ribosomas en las células eucariotas está relacionada con la utilización de las proteínas ya sea dentro o fuera de la célula. Por ejemplo, en los glóbulos rojos inmaduros que fabrican hemoglobina, los ribosomas se distribuyen en todo el citoplasma; mientras que en células productoras de enzimas digestivas, hormonas o mucus que son liberados o exportados fuera de la célula, los ribosomas se encuentran en gran cantidad unidos al retículo endoplásmico. Tanto las células procariotas como las eucariotas poseen ribosomas, aunque en las primeras son más pequeños.

El aparato de Golgi

Este organelo fue descubierto en 1898 por el citólogo italiano Camilo Golgi, quien le llamó aparatoreticular interno. Por esta aportación, Golgi recibió el premio Nobel en 1906. El nombre deaparato de Golgi le fué asignado en 1914 por el investigador español Santiago Ramón y Cajal enhonor a su descubridor. El aparato de Golgi es un conjunto de sacos aplanados membranosos que se originan a partir del retículo endoplásmico. Alrededor del aparato de Golgi hay pequeñas vesículas de 50 nanómetros o más de diámetro. Las proteínas y lípidos sintetizados por el retículoen doplásmico llegan al aparato de Golgi, donde algunas moléculas pueden ser modificadas, por ejemplo, agregándoles azúcares para hacer glucoproteínas y glucolípidos. Finalmente empaca estas sustancias en vesículas que son transportadas a otras partes de la célula o a la membrana celular para su exportación. Cuando las sustancias empacadas son enzimas digestivas, la vesícularecibe el nombre de lisosoma; resumiendo sus funciones son almacenar, modificar y empacar

las sustancias de secreción. Es especialmente notable en las células que participan activamente en el proceso de secreción. Las células de los animales suelen contener de 10 a 20 aparatos de Golgi y las de las plantas pueden tener varios centenares. La celulosa secretada por las células vegetales para formar la pared celular se sintetiza dentro del aparato de Golgi.

Los lisosomas 

Los lisosomas descubiertos en 1949 por Christian de Duve, son vesículas que contienen enzimas digestivas que pueden fragmentar por hidrólisis a las proteínas, grasas y carbohidratos en las subunidades que los constituyen. Las enzimas digestivas son sintetizadas por los ribosomas del retículo endoplásmico. Hasta la fecha, los investigadores han encontrado unas 50 enzimas digestivas en los lisosomas. Con algunas excepciones, los lisosomas se encuentran en todas las células animales, así como en muchos protistas y hongos y en una variedad de células vegetales. El tamaño de los lisosomas varía desde 0.5 micrómetros de diá- metro hasta varios micrómetros, en el caso de vesículas grandes.

Una de las funciones de los lisosomas es digerir los alimentos y otros materiales que entran a la célula por endocitosis. Por ejemplo, cuando un organismo unicelular como la amiba ingiere una “partícula alimenticia” por fagocitosis, esta queda dentro de un saco membranoso llamado vacuola alimenticia. Los lisosomas reconocen esta vacuola alimenticia y se fusionan o unen con ella. El contenido de las vesículas se mezcla y las enzimas lisosómicas intervienen en el catabolismo de las moléculas que constituyen a los alimentos convirtiéndolas en monómeros (aminoácidos, ácidos grasos y monosacáridos). Estas moléculas se difunden fuera de la vacuola hacia el citoplasma para nutrir la célula. De esta manera, también los glóbulos blancos de la sangre nos defienden de muchas enfermedades al fagocitar y digerir las bacterias patógenas o dañinas que penetran a nuestro organismo. Otra función de los lisosomas es digerir organelos defectuosos, dañados o viejos, como mitocondrias o cloroplastos. Los organelos defectuosos son incluidos en vesículas que se fusionan con los lisosomas. Este proceso permite que la célula vuelva a utilizar o recicle las sustancias que constituyen a estos organelos. También participan en la destrucción o autolisis de la célula. Cuando una célula muere, los lisosomas se revientan y sus enzimas degradan sus componentes, los cuales pueden ser utilizados como materia prima por otras células.

Las vacuolas 

Casi todas las células contienen vacuolas, estas son cuerpos parecidos a las burbujas, rodeados por una membrana cuyo contenido dependerá de la célula donde se encuentre. Las células vegetales maduras tienen una vacuola central, que puede llegar a ocupar hasta tres cuartas partes o más del volumen de la célula. 

La función de esta vacuola es almacenar diversas sustancias de reserva tales como almidón, proteínas, grasas y pigmentos. La vacuola, al hincharse, ejerce presión contra la pared celular proporcionando así a la célula un alto grado de firmeza o turgencia, lo cual permite que las hojas, flores y tallos tiernos de las plantas se mantengan firmes y no marchitos.

Las mitocondrias 

Son organelos membranosos (de doble membrana), “cuya capa externa lisa sirve de límite exterior, mientras que la interna aparece plegada una y otra vez en placas o láminas paralelas que se extienden por el centro de la cavidad de la mitocondria  pudiendo encontrarse y fusionarse con pliegues procedentes del lado opuesto. Cada membrana constituye una unidad de membrana y consta de una capa media doble de moléculas de fosfolípido con una capa de moléculas de proteína en cada lado. Los pliegues internos en forma de anaquel o entrepaño, llamados crestas contienen las enzimas del sistema de transporte de electrones, de primera importancia en la transformación de la energía potencial de los alimentos en energía biológicamente útil para las actividades celulares. El material semilíquido del compartimiento interior, la matriz, contiene las enzimas del ciclo del ácido cítrico de Krebs. Las mitocondrias cuya función primordial es la liberación de energía han sido atinadamente denominadas la central eléctrica de la célula.