Biodiversidad, taxonomía y estructura celular: clasificación y funciones de las células

Biodiversidad (parte 1)

La vida se manifiesta en una maravillosa variedad de formas, colores y tamaños. Como resultado de esto, nos encontramos con que existe una inmensa diversidad representada por miles de especies; esta diversidad es conocida como biodiversidad.

La cuestión con esta bellísima biodiversidad es que, al ser tan grande, su estudio resulta complicado. Por ello, para facilitarlo, la Biología se ocupa de compararlos y hallar entre ellos semejanzas y diferencias y armar así agrupaciones de organismos (como la que se observa en la imagen 2) que comparten más cosas en común entre sí que con otros grupos. La parte de la Biología que se encarga de ello recibe el nombre de Taxonomía, y lo que aprenderán en esta clase se corresponde con ella.

La biodiversidad y su clasificación (parte 2)

Clasificar es formar grupos teniendo en cuenta rasgos distintivos, y es de gran utilidad a la hora de organizar algo. Por ejemplo, en las tiendas de ropa se exponen los productos clasificados según ciertos criterios (sexo, edad, talle, temporada, etc.) y esto permite que el interesado encuentre con facilidad lo que está buscando. Por la misma razón, la Biología clasifica a los seres vivos; para facilitar su estudio.

Taxonomía y nombre científico

La Taxonomía es la rama de la Biología que se ocupa de clasificar a los seres vivos y de asignarles un nombre (tanto al organismo, a través del nombre científico; como a los grupos o categorías taxonómicas donde se lo incluye). Es Carlos Linneo (1707-1778) —naturalista— a quien debemos la invención de estos dos conceptos que mejoraron sustancialmente la clasificación de los seres vivos.

Veamos por qué:

• Antes de Linneo, cada especie era nombrada por un nombre común que variaba de un lugar a otro. Si bien esto sigue ocurriendo, además del nombre vulgar cada especie tiene un nombre científico (que es el nombre válido para la ciencia). Este nombre tiene ciertas características: está en latín, se compone de dos palabras (por ello se habla de nomenclatura binomial) y es universal (es válido en todo el mundo). Con respecto a su forma de escribir: la inicial de la primera palabra va con mayúscula, y se escribe en cursiva o subrayado. Ejemplo: Homo sapiens.
• Antes de Linneo, ya se clasificaba a los organismos; pero no en categorías jerárquicas. Por ejemplo, se los clasificaba en reino Animal y Vegetal y ya. Sin embargo, a él se le ocurrió que dentro de estos grandes grupos se podían formar subgrupos, que a su vez contuvieran a otros subgrupos y así sucesivamente para lograr una mejor organización y estudio de la diversidad.

Como puede notarse en el esquema del ejemplo anterior, cada recuadro representa una agrupación de elementos, y hay grupos más inclusores que otros (es decir, que incluyen a mayor cantidad de elementos). Por ejemplo, la categoría «Orden» es mayor que la de «Suborden», y esta a su vez es más inclusora que la categoría que le sigue... y así sucesivamente.

Cuando un grupo es más inclusor que otro, decimos que es de mayor jerarquía. A la inversa, si es menos inclusor (es decir que abarca a menos elementos) decimos que es de menor jerarquía. Por ejemplo, siguiendo el caso de arriba, el género es una categoría inferior a la de Familia y a la de Orden.

Teniendo en cuenta la jerarquía, el orden de las principales categorías taxonómicas resulta ser el siguiente:

Vemos en este gráfico un ejemplo:

A continuación se representa cómo quedarían agrupados en reinos los organismos de acuerdo con una de las clasificaciones más utilizadas actualmente:

Esta otra clasificación, aunque más antigua, también sigue utilizándose:

Clase 2: Características de los seres vivos

Introducción

Ser o no ser un ser vivo

Si te preguntaran «¿es fácil distinguir un ser vivo de un elemento sin vida?», seguramente dirías que sí: un ser vivo se mueve, se alimenta, respira; mientras que lo que no tiene vida no lo hace. Sin embargo, si lo piensas bien te darás cuenta de que las plantas no se desplazan ni «comen» como los animales. ¿Eso significa que no son seres vivos… o que esas no son las características que distinguen a lo que tiene vida?

En este gráfico aparecen algunas otras características:

A continuación te brindo unas consignas a modo de ayuda para el estudio (recuerda que las ayudas no son para presentar, solo orientan en el estudio del tema y para socializar en el encuentro sincrónico):

• Lee el texto «¿Qué es la vida?», que se incluye como material de estudio de esta clase, y elabora tu propio listado de las características de la vida con ejemplos y definiciones.
• Reflexiona: ¿a qué se refiere el texto cuando dice «La cuestión de lo que significa estar vivo sigue sin resolverse»?

• ¿Los virus son seres vivos? ¿Por qué?

• Trabaja con la siguiente situación hipotética:

Una misión que retorna del planeta Marte trae para su estudio un pequeño cuerpo que resultó curioso para los científicos. Algunos sospechan que se trata de una forma de vida marciana. En el traslado de dicho cuerpo hasta nuestro planeta se han tomado todos los recaudos para mantener al probable organismo con vida, si es que acaso lo es.

Para determinar si se trata de un ser vivo tal como lo conocemos nosotros, los científicos hicieron las siguientes pruebas:

• Pesaron el cuerpo todos los días para ver si había cambio en su masa.
• Observaron si, al cabo de cierto tiempo, se originaban cuerpos otros similares a él.
• Analizaron si las sustancias químicas que estaban alrededor del cuerpo cambiaban con el tiempo.
• Observaron minuciosamente si el cuerpo realizaba algún tipo de movimiento.
• Comprobaron si reaccionaba al ser pinchado con un instrumento punzante.

¿Con qué características de los seres vivos puede relacionarse cada estudio?

¿Se te ocurre alguna otra acción para determinar si se trata de un ser vivo? ¿Cuál?

Célula: unidad de vida (texto 1)

Células más, células menos: todos las tenemos

Como ya se vio en la clase anterior, la presencia de células es un rasgo distintivo de los seres vivos. Resulta notable el hecho de que los seres vivos más diversos, desde las bacterias hasta las ballenas, están constituidos por la misma unidad elemental: la célula.

En esta clase se estudiará a la célula más en profundidad, sus estructuras, funciones y tipos celulares. También se verá cómo se fue construyendo progresivamente este conocimiento, a través de varios siglos y con el aporte de diferentes personas.

Un poco de historia

Recordemos que las células son estructuras muy pequeñas, tan pequeñas que no las podemos distinguir a simple vista. Por ello, saber de su existencia solo fue posible a partir de la invención del microscopio.

En 1665, Robert Hooke (científico inglés) describió la primera evidencia de la existencia de las células. Observó tejidos vegetales, como el corcho, con un microscopio rudimentario de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, las bautizó como elementos de repetición: «células» (del latín cellulae, celdillas). Pero Hooke solo pudo observar células muertas, por lo que no pudo describir las estructuras de su interior.

Ver las células fue apenas el primer paso para entender su importancia. En 1838, el botánico alemán Matthias Schleiden concluyó que las células y las sustancias que producen forman la estructura básica de las plantas y que el crecimiento vegetal se da por agregación de células nuevas. En 1839, el biólogo alemán Theodor Schwann (amigo y colaborador de Schleiden) llegó a conclusiones similares para las células animales. El trabajo de Schleiden y Schwann arrojó una teoría unificada de las células como unidades fundamentales de la vida. En 1855, el médico alemán Rudolf Virchow completó la teoría celular al concluir que todas las células provienen de células ya existentes. La teoría celular es un concepto unificador en la biología y comprende estos principios:

1. Los organismos están formados por una o más células, siendo las unidades morfológicas y funcionales de todos los seres vivos.
2. Las reacciones químicas de un organismo vivo tienen lugar dentro de las células.
3. Las células se originan de otras células.
4. Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte, y esta información pasa de célula progenitora a célula hija.

¿Cómo son las células?

Así como hay diversidad de seres vivos, hay diversidad de células; pero hay tres componentes que están presentes en todas ellas y que nos permiten identificarlas. Ellos son: la membrana celular, el material genético y el citoplasma.

Membrana plasmática

Delimita o engloba a la célula y facilita las interacciones de la célula con su ambiente. Cada célula está rodeada por una membrana fluida y extremadamente delgada llamada membrana plasmática.

La membrana plasmática y las demás membranas de la célula constan de una doble capa de moléculas de fosfolípidos y colesterol en la que están incrustadas numerosas proteínas. Entre las funciones importantes de la membrana plasmática se encuentran:

• Aislar el contenido de la célula del ambiente exterior.
• Regular la entrada y salida de materiales de la célula.
• Permitir la interacción con otras células y con el ambiente extracelular.

Citoplasma

Consta de todos los compuestos químicos y estructuras que están dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo. La parte fluida del citoplasma de células procariotas y eucariotas se llama citosol, que contiene agua, sales y una gran variedad de moléculas orgánicas, como proteínas, lípidos, carbohidratos, aminoácidos y nucleótidos. Casi todas las actividades metabólicas de las células, al igual que las reacciones bioquímicas que sustentan la vida, ocurren en el citoplasma.

Material genético

Toda célula contiene material genético, un plano heredado que guarda las instrucciones para fabricar otras partes de la célula y para producir nuevas células. El material genético de las células es el ácido desoxirribonucleico (ADN).

Tamaño

El tamaño de las células se expresa en micrómetros (µm). Un micrómetro o micra es la milésima parte de un milímetro (10^-3 mm), es decir, la millonésima parte de un metro (10^-6 m). Una célula eucariota típica mide entre 10 y 30 µm. Esto es cierto para las células que forman parte de un gusano y para las que componen un elefante. La diferencia es que en el elefante hay muchas más células. Pero hay células eucariotas que se escapan de las dimensiones más comunes y pueden ser muy pequeñas, como los espermatozoides, cuya cabeza puede medir menos de 4 µm de diámetro, mientras que otras, como los huevos de algunas aves o reptiles, pueden medir más de 10 centímetros (decenas de miles de µm) en su diámetro mayor; en esos casos solo la yema es la célula. Más pequeñas que las células eucariotas son las células procariotas, que suelen medir en torno a 1 o 2 µm de diámetro.

Forma

Tanto las células procariotas como las eucariotas muestran una gran variedad de formas celulares (redondas, alargadas, espiraladas, estrelladas, cuboides, entre otras).

Es común representar a las células animales con formas redondeadas, pero probablemente esa sea la forma menos común que adoptan en los organismos. La morfología de las células en los tejidos animales es diversa: puede variar desde redondeada a estrellada, desde multilobulada a filiforme. También las células vegetales presentan formas variadas condicionadas por su pared celular, aunque las formas cuboidales o prismáticas son las más comunes.

Esta variedad de formas es una de las causas por las que se tardó tanto en formular la teoría celular y darse cuenta de que todos los organismos vivos estaban formados por células con muy diversa morfología y tamaño. Estas diferencias de formas celulares están relacionadas con la función que cumplen cada una de ellas.

Hay dos tipos básicos de células: procariotas y eucariotas

Todas las formas de vida están compuestas por dos tipos diferentes de células. Las células procariotas («antes del núcleo») forman el cuerpo de bacterias y arqueas, que son las formas más simples de vida. Las células eucariotas («núcleo verdadero») son mucho más complejas y se encuentran en el cuerpo de animales, plantas, hongos y protistas.

Como se desprende de sus nombres, una diferencia sorprendente entre las células procariotas y eucariotas es que el material genético de las eucariotas está contenido dentro de un núcleo envuelto en membrana. En cambio, el de las procariotas no está dentro de una membrana. Otras estructuras envueltas por membranas, como los orgánulos, aumentan la complejidad estructural de las células eucariotas.

Las primeras células que aparecieron en la Tierra fueron las procariotas hace unos 3 500 millones de años. Su ADN no está encerrado en un compartimento membranoso. De hecho, estas células tienen una organización relativamente sencilla con una membrana que delimita un espacio interno donde se producen las reacciones químicas. Por fuera de la membrana pueden presentar cápsula y, en ocasiones, prolongaciones como flagelos (que permiten la movilidad) y pili (para el intercambio de material genético). Esta forma celular fue la única en los primeros años de la vida en la Tierra. Se conocen dos grandes grupos de procariotas: las bacterias y las arqueas.

La aparición de la célula eucariota fue un evento evolutivo ocurrido hace unos 1 500-2 000 millones de años, es decir, alrededor de 1 500 millones de años después de las primeras células procariotas. Su aparición supuso una transición evolutiva importante: introdujo novedades estructurales que abrieron nuevos caminos evolutivos. Las células eucariotas alcanzaron una complejidad morfológica y estructural mucho mayor, destacando un complejo sistema de compartimentos membranosos internos, incluidos el núcleo y el citoesqueleto. También fueron capaces de incorporar genomas completos (que dieron lugar a las mitocondrias y a los cloroplastos), desarrollaron la reproducción sexual y permitieron la aparición de organismos pluricelulares (fenómeno que ocurrió varias veces de forma independiente).

En el siguiente enlace https://www.youtube.com/watch?v=Wl7YY42rEoI, visualiza los primeros 5 minutos del video para conocer algunas diferencias entre procariotas y eucariotas.

Célula procariota

La mayoría de las células procariotas son pequeñas, de menos de cinco micras de diámetro (casi todas las células eucariotas miden de 10 a 100 micras de diámetro) y su estructura interna es simple en comparación con las células eucariotas. Casi todas las procariotas toman la forma de bacilos (bastones), espirilos (en espiral) o cocos (esféricas). En general, las células procariotas están rodeadas por una pared celular rígida que las protege y les da su forma característica. La pared celular de ciertas especies procariotas está cubierta de capas pegajosas de material viscoso protector, compuestas de polisacáridos o proteínas, que protegen a las células y las ayudan a fijarse a las superficies.

Aunque ninguna célula procariota posee cilios, algunas bacterias y arqueas se impulsan por flagelos de estructura diferente a los flagelos eucariotas.

Las bacterias cuentan con elementos superficiales con los que se adhieren a tejidos particulares de su huésped. Estos elementos incluyen cápsulas y capas gelatinosas, revestimientos de polisacáridos que algunas bacterias secretan a partir de su pared celular. Las cápsulas y capas gelatinosas también evitan la desecación de ciertas células procariotas.

Las pilosidades (pili, literalmente «cabello») son proteínas superficiales que sobresalen por las paredes de una célula procariota.

El citoplasma de la mayoría de las células procariotas tiene una apariencia homogénea comparada con las células eucariotas.

En la región central de la célula se encuentra una zona llamada nucleoide. Dentro del nucleoide, las células procariotas tienen un cromosoma circular único que consta de dos largas cadenas enrolladas de ADN que llevan la información genética esencial. El nucleoide no está separado del citoplasma por una membrana, así que no es un núcleo verdadero como el de las eucariotas. Casi todas las procariotas contienen también pequeños anillos de ADN llamados plásmidos, que se localizan fuera del nucleoide. Los plásmidos llevan genes que confieren a una célula propiedades especiales. Las células procariotas carecen de núcleo y de otros orgánulos encerrados en membranas, que sí poseen las células eucariotas.

Sin embargo, algunas procariotas usan membranas internas para organizar enzimas que participan en ciertas reacciones bioquímicas. Estas enzimas se encuentran sobre la membrana en una secuencia particular para inducir reacciones en un orden determinado. Por ejemplo, las bacterias fotosintéticas poseen membranas internas en las que proteínas que captan la luz y enzimas que catalizan la síntesis de moléculas energéticas están colocadas en un orden específico. En las células procariotas, las reacciones que captan energía de la degradación de los carbohidratos pueden ser catalizadas por enzimas ancladas en la membrana plasmática o flotando libremente en el citoplasma.

El citoplasma bacteriano contiene ribosomas. Aunque su función es semejante a la de los ribosomas eucariotas, los ribosomas bacterianos son más pequeños y contienen proteínas diferentes. Estos ribosomas se asemejan a los que se encuentran en las mitocondrias y cloroplastos eucariotas.

El citoplasma de las procariotas también contiene muchos gránulos alimentarios que almacenan moléculas energéticas, como el glucógeno, pero no están englobados por membranas.

Célula eucariota

Las células eucariotas difieren de las procariotas en muchas maneras. Por ejemplo, las eucariotas son más grandes que las procariotas, pues normalmente miden más de 10 µm de diámetro. En el citoplasma de las eucariotas se encuentra una variedad de orgánulos, estructuras envueltas en membranas como el núcleo y las mitocondrias, que realizan funciones específicas en la célula. El citoesqueleto, una red de fibras de proteína, confiere forma y organización al citoplasma de las células eucariotas. Muchos orgánulos están unidos al citoesqueleto.

Hay estructuras que se encuentran en las células animales y vegetales (aunque no toda célula posee todos los elementos representados en el cuadro anterior). Si bien tienen muchas estructuras comunes, otras son propias de un tipo u otro. Por ejemplo, las células vegetales están rodeadas por una pared y contienen cloroplastos, plástidos y una vacuola central, que no se encuentran en las células animales. Algunas células animales contienen centriolos y lisosomas, que faltan en las células vegetales. Muchas células animales también llevan cilios, que casi nunca aparecen en las células vegetales.

La célula (del latín cellula, diminutivo de cella, ‘hueco’) es la unidad estructural o morfológica, funcional y de origen de todo ser vivo. Es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.

Estructuras celulares

Para sobrevivir, las células deben obtener energía y nutrientes de su entorno, sintetizar proteínas y otras moléculas necesarias para crecer y repararse, y eliminar los desechos. Muchas células deben interactuar con otras. Para asegurar la continuidad de la vida, las células también deben reproducirse. Estas actividades se logran en partes especializadas de las células.

Pared celular

Algunas células eucariotas están sostenidas por paredes celulares. La superficie exterior de plantas, hongos y algunos protistas está recubierta por una capa inerte y más bien rígida llamada pared celular que sostiene y protege a la delicada membrana plasmática. Las protistas unicelulares que viven en el mar pueden tener paredes hechas de celulosa, proteína o sílice vítreo. Las paredes celulares de los vegetales están compuestas por celulosa y otros polisacáridos, mientras que las de los hongos están hechas de quitina. Las células procariotas también tienen paredes, pero están hechas de otros polisacáridos. Las paredes celulares son producidas por las células a las que rodean. Las células vegetales producen celulosa a través de sus membranas plasmáticas, a partir de la cual se forma la pared. Las paredes de células adyacentes están unidas por la «laminilla media», una capa hecha principalmente del polisacárido pectina que tiene una textura gelatinosa. Las paredes celulares sostienen y protegen a las células frágiles. Por ejemplo, gracias a las paredes celulares, las plantas y musgos resisten las fuerzas de la gravedad y el viento, y se mantienen verticales sobre la tierra. Las paredes celulares son porosas, permitiendo que las moléculas de oxígeno, dióxido de carbono y agua se difundan fácilmente a través de ellas. La estructura que rige las interacciones entre una célula y su entorno es la membrana plasmática, situada debajo de la pared celular (cuando hay una pared).

Citoesqueleto

El citoesqueleto da forma, sostén y movimiento. Los orgánulos y otras estructuras de las células eucariotas no flotan al azar en el citoplasma, sino que están unidas a la red de fibras de proteínas que forman el citoesqueleto. Incluso enzimas individuales, que suelen ser parte de vías metabólicas complejas, pueden estar unidas en secuencia al citoesqueleto, de modo que las moléculas pasen de una enzima a la siguiente en el orden correcto en una transformación química. El citoesqueleto está compuesto por tres tipos de fibras de proteína: microfilamentos delgados, filamentos intermedios de tamaño mediano y microtúbulos gruesos. El citoesqueleto cumple las siguientes funciones importantes:

• Forma de la célula. En las células sin pared celular, el citoesqueleto, particularmente las redes de filamentos intermedios, determina la forma de la célula.
• Movimiento de la célula. El movimiento celular se produce cuando los microfilamentos o los microtúbulos se ensamblan, se desensamblan y se deslizan unos con otros. Ejemplos: protistas unicelulares impulsados por cilios, espermatozoides y células musculares.
• Movimiento de los orgánulos. Los microtúbulos y microfilamentos mueven a los orgánulos dentro de la célula. Por ejemplo, el citoesqueleto guía las vesículas surgidas del retículo endoplasmático hacia el aparato de Golgi.
• División celular. Los microtúbulos y microfilamentos son esenciales para la división de las células eucariotas.

Núcleo

El ADN de una célula guarda toda la información necesaria para formar la célula y dirigir las innumerables reacciones químicas que se requieren para la vida y la reproducción. La célula usa selectivamente la información genética del ADN, dependiendo de su etapa de desarrollo, su entorno y la función de la célula en un organismo multicelular. En las células eucariotas, el ADN está alojado en el núcleo. El núcleo es un orgánulo (el más grande de la célula) compuesto por tres partes principales: envoltura nuclear, cromatina y nucléolo. El núcleo está aislado del resto de la célula por una envoltura nuclear que consiste en una membrana doble (membrana interna y externa separadas por un espacio perinuclear). La membrana está perforada por poros diminutos revestidos de proteínas que permiten la entrada y salida de sustancias como agua, iones y pequeñas moléculas; también de moléculas grandes (principalmente proteínas, pre-subunidades de ribosoma y ARN). La cromatina consta de ADN asociado con proteínas. El ADN de los eucariotas y sus proteínas forman largas concatenaciones llamadas cromosomas. Cuando las células se dividen, cada cromosoma se enreda sobre sí mismo, se engruesa y se acorta; los cromosomas condensados se ven fácilmente incluso en un microscopio óptico. Los genes del ADN proporcionan un «código molecular» para sintetizar una enorme variedad de proteínas. Los núcleos de las células eucariotas tienen por lo menos un nucléolo. El nucléolo es el centro de la síntesis de los ribosomas. Consta de ARN ribosomal (ARNr), proteínas, ribosomas en varias etapas de síntesis, y el ADN que contiene los genes que codifican el ARN ribosomal.

Ribosomas

Son pequeñas partículas compuestas de ARN ribosomal y de proteínas que funcionan como «mesas de trabajo» para la síntesis de diversas proteínas en el citoplasma de la célula. En el microscopio electrónico, los ribosomas se ven como gránulos.

Centríolo

Los centriolos son orgánulos tubulares (en pares) constituidos por proteínas, que se encuentran en el citoplasma de las células animales, cerca del núcleo. Su función es intervenir en la reproducción celular. Los centriolos están compuestos por microtúbulos y son muy importantes para la división celular: cuando la célula se prepara para dividirse, los centriolos viajan hacia polos opuestos del huso mitótico.

Sistemas de membranas

Todas las células eucariotas tienen un elaborado sistema de membranas que engloban la célula y crean compartimentos internos en el citoplasma. Regiones especializadas del citoplasma, delimitadas por membranas, separan diversas reacciones bioquímicas y procesan tipos diferentes de moléculas. La cualidad fluida de las membranas les permite fusionarse unas con otras, de modo que los compartimentos internos pueden conectarse, intercambiar partes de membrana y transferir contenido a otros compartimentos. Sacos llamados vesículas trasladan membranas y contenidos especiales entre distintas regiones del sistema. Las vesículas también pueden fusionarse con la membrana plasmática y exportar así su contenido fuera de la célula. El sistema de membranas de la célula comprende: membrana plasmática, membrana nuclear, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, vesículas y vacuolas.

Retículo endoplasmático

El retículo endoplasmático (RE) consiste en una serie de membranas interconectadas que forman un laberinto de sacos aplanados y canales dentro del citoplasma (retículo = «red», endoplasmático = dentro del citoplasma). La membrana del retículo endoplasmático compone hasta el 50% de las membranas de la célula. Entre sus muchas funciones está servir como centro para la síntesis de proteínas de membrana y fosfolípidos. El RE se fusiona y transporta constantemente al aparato de Golgi, lisosomas y la membrana plasmática. Las células eucariotas presentan dos formas de retículo endoplasmático: rugoso y liso. Algunas partes del RE rugoso continúan en la membrana nuclear, así como parte del RE liso continúa en el rugoso.

Retículo endoplasmático liso: no tiene ribosomas y está especializado en diferentes actividades según la célula en que se encuentre; en algunas células elabora grandes cantidades de lípidos.

Retículo endoplasmático rugoso: posee ribosomas en su superficie y es centro de síntesis de proteínas. Estas proteínas pueden ser exportadas por la célula o almacenadas y, cuando son sintetizadas, se empaquetan en vesículas que transportan su carga al aparato de Golgi.

Aparato de Golgi

Es un conjunto especializado de membranas derivadas del retículo endoplasmático. Tiene el aspecto de una pila de sacos aplanados interconectados. La función principal del aparato de Golgi es modificar, clasificar y empacar proteínas producidas por el RE rugoso. En los compartimentos del Golgi algunas proteínas sufren nuevas modificaciones; por ejemplo, se pueden agregar carbohidratos para formar glucoproteínas. Algunas proteínas grandes se dividen en fragmentos más pequeños. Por último, del lado opuesto del aparato de Golgi brotan vesículas que trasladan los productos terminados para usar en la célula o expulsar al exterior.

Lisosomas

Los lisosomas son el aparato digestivo de la célula. Algunas proteínas elaboradas en el RE y enviadas al Golgi son enzimas digestivas que degradan proteínas, lípidos y carbohidratos en sus unidades básicas. En el Golgi estas enzimas se empaquetan en vesículas llamadas lisosomas. Una función importante de los lisosomas es digerir partículas alimenticias, que van desde proteínas sueltas hasta microorganismos completos. Los lisosomas también digieren orgánulos gastados o defectuosos englobados en vesículas que se fusionan con los lisosomas para exponer tales orgánulos a enzimas digestivas que los degradan en moléculas reutilizables.

Vacuolas

Las vacuolas cumplen muchas funciones, incluyendo la regulación del agua, sostén y almacenamiento. Casi todas las células contienen una o más vacuolas (sacos de membrana llenos con líquido que contiene varias moléculas). Algunas vacuolas, como las vacuolas alimentarias que se forman durante la fagocitosis, son temporales. Sin embargo, muchas células contienen vacuolas permanentes que regulan el contenido de agua y contribuyen al mantenimiento de la integridad celular. Vacuolas de las células vegetales: tienen vacuolas centrales que ocupan tres cuartas partes o más del volumen de muchas células vegetales. La vacuola central está llena básicamente de agua y participa en el equilibrio hídrico de la célula. También actúa como un «vertedero» para desechos peligrosos que la célula no puede excretar. Algunas células vegetales almacenan venenos en las vacuolas para disuadir a los herbívoros. Las vacuolas también pueden guardar carbohidratos y aminoácidos. Los pigmentos azules o morados almacenados en vacuolas centrales causan el color de muchas flores. Dentro de la vacuola, la presión del agua (turgencia) empuja el citosol contra la pared celular. Las paredes son algo flexibles, así que la forma y rigidez de la célula dependen de la turgencia interior; así, la turgencia sostiene las partes no leñosas de las plantas.

Mitocondrias

Las mitocondrias poseen un par de membranas: la membrana externa es lisa, mientras que la interna forma pliegues profundos llamados crestas. Las mitocondrias contienen dos compartimentos llenos de líquido: el espacio intermembranoso y la matriz. Algunas reacciones de degradación de moléculas energéticas ocurren en la matriz; otras se realizan por medio de enzimas unidas a la membrana de las crestas. Las mitocondrias producen ATP con la energía almacenada en las moléculas de alimento. Todas las células eucariotas contienen mitocondrias, que se describen a menudo como la «central energética» de la célula: extraen energía de las moléculas alimentarias y la almacenan en enlaces energéticos del ATP. La degradación de moléculas alimentarias comienza en el citosol sin consumir oxígeno (fermentación anaeróbica) y continúa en las mitocondrias con reacciones aeróbicas (respiración celular).

Cloroplasto

La fotosíntesis, que captura energía solar y aporta la energía para impulsar la vida en la Tierra, ocurre en los cloroplastos de células eucariotas fotosintéticas. Los cloroplastos son orgánulos rodeados por una membrana doble. La membrana interna contiene un fluido llamado estroma. En el estroma hay sacos membranosos llamados tilacoides y apilamientos de tilacoides denominados grana. La membrana de los tilacoides contiene clorofila y otros pigmentos. En la fotosíntesis la clorofila captura energía del sol y la transfiere a otras moléculas en las membranas de los tilacoides; estas moléculas transfieren la energía al ATP y a otros transportadores, que difunden por el estroma y facilitan la síntesis de glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. Los cloroplastos son un tipo de plástido presentes en plantas y algunos protistas fotosintéticos; otros plástidos actúan como depósitos de pigmentos y otros compuestos.