LA CÉLULA

Célula eucariota animal

Los dos componentes fundamentales de la célula son el núcleo y el citoplasma. El núcleo está separado del citoplasma por una membrana nuclear, y el citoplasma está separado de los líquidos circundantes por una membrana celular. La célula contiene estructuras físicas muy organizadas, muchas de las cuales se denominan organelas.

MEMBRANA CELULAR

Reviste la célula y es una estructura delgada, flexible y elástica con un grosor de 7.5 a 10 nm. Su composición aproximada es un 55% de proteínas, un 25% de fosfolípidos, un 13% de colesterol, un 4% de otros lípidos y un 3% de hidratos de carbono. Su estructura básica es una bicapa lipídica que consiste en una lámina de lípidos de sólo 2 moléculas de grosor que es continua a lo largo de la superficie celular. A lo largo de esta lámina se intercalan grandes moléculas de proteínas globulares.

La estructura básica de la bicapa lipídica son moléculas de fosfolípidos. Un extremo de cada una de las moléculas de fosfolípidos es hidrófilo (extremo fosfato) y el otro es hidrófo bo (extremo de ácido graso). Las porciones hidrófobas son repelidas por el agua y se atraen mutuamente, por lo que tienden a alinearse en el centro de la membrana. Las porciones hidrófitas cubren las dos superficies en contacto con el agua circundante. La capa lipídica en el centro de la membrana es impermeable a las sustancias hidrosolubles (iones, glucosa, urea), mientras que las liposolubles (oxígeno, dióxido de carbono, etanol) la atraviesan fácilmente. Gran parte de las proteínas membranales son glucoproteínas. Las proteínas integrales protruyen a través de toda la membrana, mientras que las proteínas periféricas están ancladas a la superficie membranal sin penetrarla.

Muchas de las proteínas integrales proporcionan canales estructurales (poros) a través de los cuales pueden difundir las moléculas de agua y las sustancias hidrosolubles entre los líquidos extracelular e intracelular. Otras proteínas integrales actúan como transportadoras para llevar sustancias que, de otra forma, no podrían penetrar la bicapa lipídica. Estas proteínas incluso transportan sustancias en contra del gradiente de concentración, por lo que se denomina transporte activo. Otras actúan como enzimas.

Las proteínas periféricas se encuentran principalmente en la cara interna de la membrana y frecuentemente están ancladas a una de las proteínas integrales.

Estas proteínas periféricas funcionan casi exclusivamente como enzimas u otro tipo de reguladores de la función intracelular. Los hidratos de carbono de la membrana se encuentran prácticamente siempre combinados con proteínas (glucoproteínas) y lípidos (glucolípidos). La mayor parte de las proteínas integrales son glucoproteínas y, aproximadamente, una décima parte de los lípidos membranales son glucolípidos. Las porciones hidrocarbonadas suelen sobresalir hacia el exterior de la célula, donde quedan suspendidas. Los compuestos hidrocarbonados llamados proteoglucanos (hidratos de carbono unidos a pequeños núcleos proteicos) a menudo se encuentran débilmente anclados a la superficie celular externa. De esta forma, toda la superficie celular externa suele tener un revestimiento flotante de hidratos de carbono llamado glucocálix. Las moléculas de hidratos de carbono ancladas a la superficie externa de la célula desempeñan distintas funciones:

  • Proporcionan una carga global negativa a la mayoría de las células, con lo que se repele a otros cuerpos con carga negativa.
  • El glucocáliz de una célula puede unirse al de otra, con lo que éstas logran unirse.
  • Muchos hidratos de carbono actúan como receptores que, al unirse a su ligando, activan a las proteínas internas y a una cascada de enzimas intracelulares.
  • Algunos hidratos de carbono participan en reacciones inmunitarias.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO

Es una red de estructuras tubulares y vesiculares aplanadas, interconectadas entre sí. Sus paredes están formadas por una bicapa lipídica que contiene grandes cantidades de proteínas y es similar a la membrana celular. El interior de los túbulos y vesículas está lleno de un medio acuoso diferente al del citosol circundante, llamado matriz endoplásmica. El espacio interno del retículo endoplásmico está conectado con el espacio existente entre las dos membranas de la envoltura nuclear. Las sustancias formadas en ciertas regiones de la célula penetran al espacio del retículo endoplásmico y son transportadas a otras zonas de la célula. La gran área superficial del retículo endoplásmico y los múltiples sistemas enzimáticos acoplados a sus membranas proporcionan la maquinaria para una compartición importante de las funciones metabólicas celulares.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO

Ancladas a las superficies externas de muchas regiones del retículo endoplásmico se encuentran numerosas partículas granulares pequeñas denominadas ribosomas. Estas zonas se denominan retículo endoplásmico rugoso o granular. Los ribosomas intervienen en la síntesis de nuevas moléculas proteicas en las células.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO

Corresponde a la parte del retículo endoplásmico que carece de ribosomas e interviene en la síntesis de sustancias lipídicas y en otros procesos enzimáticos celulares.

APARATO DE GOLGI

Está íntimamente relacionado con el retículo endoplásmico, posee membranas similares a las del retículo endoplásmico liso y suele estar compuesto por cuatro o más capas apiladas de vesículas cerradas, planas y delgadas próximas al núcleo. Actúa en asociación con el retículo endoplásmico fusionándose con las vesículas que este emite, procesando las sustancias contenidas en las vesículas para posteriormente formar lisosomas, vesículas secretoras u otros componentes citoplasmáticos.

LISOSOMAS

Son organelas vesiculares formadas a partir del aparato de Golgi que se encuentran dispersas por el citoplasma. Proporcionan un “sistema digestivo” intracelular que permite a la célula degradar estructuras celulares dañadas, partículas alimentarias ingeridas por la célula y partículas intrusas como las bacterias. Están delimitados por una membrana de bicapa lipídica y contienen grandes cantidades de gránulos (agregados proteicos de hasta 40 hidrolasas diferentes). La membrana que rodea a los lisosomas evita que las enzimas hidrolíticas contenidas entren en contacto con otras sustancias celulares.

PEROXISOMAS

Son parecidos físicamente a los lisosomas, pero se cree que los peroxisomas se forman por auto-replicación (o quizá por gemación a partir del retículo endoplásmico liso) en lugar de provenir del aparato de Golgi. Además, contienen oxidasas en vez de hidrolasas. Varias de estas oxidasas son capaces de combinar el oxígeno con hidrogeniones a partir de distintos compuestos químicos celulares para formar peróxido de hidrógeno, una sustancia muy oxidante que actúa junto con la catalasa para oxidar muchas sustancias (como el etanol) que de otro modo envenenarían a la célula.

VESÍCULAS SECRETORAS

Contienen a las sustancias sintetizadas en el retículo endoplásmico y modificadas en el aparato de Golgi, almacenándolas hasta el momento en que son secretadas.

MITOCONDRIAS

Se encuentran en todas las regiones del citoplasma, pero el número total en cada célula varía dependiendo de la cantidad de energía requerida. Se concentran en las regiones celulares que más contribuyen a su metabolismo energético. La estructura básica de la mitocondria consiste en dos membranas de bicapa lipídica (membrana externa y membrana interna). Numerosas invaginaciones de la membrana interna forman crestas sobre las que se disponen las enzimas oxidativas. La cavidad mitocondrial está llena con una matriz que contiene grandes cantidades de enzimas disueltas, necesarias para la extracción de energía a partir de los nutrientes. Las enzimas disueltas y las de las crestas oxidan los nutrientes, produciendo dióxido de carbono y agua al tiempo de liberar energía, la cual es empleada en la síntesis de trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es transportado fuera de la mitocondria y se difunde por la célula para liberar su energía donde sea requerida para la realización de las funciones celulares. Las mitocondrias pueden replicarse a sí mismas cuando la célula aumenta sus requerimientos energéticos.

ESTRUCTURAS FILAMENTOSAS Y TUBULARES DE LA CÉLULA

Las proteínas fibrilares celulares suelen estar organizadas en filamentos o túbulos, los cuales se originan en forma de moléculas proteicas precursoras sintetizadas por los ribosomas en el citoplasma. Las moléculas precursoras se polimerizan para formar filamentos.

En todas las células existe un tipo especial de filamento rígido compuesto por moléculas de tubulina polimerizada, que se emplea para construir estructuras tubulares muy resistentes llamadas microtúbulos. Los centriolos y los husos mitóticos de las células en mitosis están compuestos por microtúbulos rígidos. Una función primordial de los microtúbulos es la de actuar como citoesqueleto, proporcionando estructuras físicas rígidas para determinadas regiones de la célula.

NÚCLEO

Contiene los genes que determinan las características de las proteínas celulares y controlan la reproducción.

MEMBRANA NUCLEAR

Denominada también envoltura nuclear, consiste en dos capas de bicapa independientes, dispuestas una dentro de la otra. La membrana externa se encuentra en continuidad con el retículo endoplásmico y el espacio entre las dos membranas nucleares se continúa con el espacio del retículo endoplásmico. La membrana nuclear es atravesada por varios miles de poros nucleares, en cuyos bordes se anclan grandes complejos moleculares proteicos; a través de los poros pueden salir fácilmente moléculas con un peso molecular de hasta 44,000 daltons.

NUCLÉOLO

Es un cúmulo de grandes cantidades de ARN y proteínas de los tipos encontrados en los ribosomas que carece de una membrana limitante; el nucléolo aumenta su tamaño cuando la célula sintetiza proteínas de forma activa. La mayor parte del ARN sintetizado es transportado al citoplasma a través de los poros nucleares para combinarse con proteínas específicas y conformar los ribosomas, mientras que el resto se almacena en el nucléolo.