Estructura y Función de los Componentes Celulares: Citoplasma, Citoesqueleto y Ribosomas

El Citoplasma: Estructura y Funciones Esenciales

El Citoplasma es el espacio celular comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Se divide en dos componentes principales:

1. Citosol (Hialoplasma)

Es el medio interno líquido, delimitado por los sistemas membranosos celulares.

Estructura del Citosol

• Compuesto por 85% de agua y moléculas dispersas que forman una dispersión coloidal.
• Presenta dos estados: el citosol periférico (en forma de gel) y el interno (en forma de sol).
• Contiene moléculas disueltas como proteínas, glúcidos y nucleósidos.

Funciones del Citosol

• Mantenimiento del grado de pH constante (disolución tampón).
• Emisión de pseudópodos (implica el paso del citosol periférico de estado gel a estado sol).
• Sede de reacciones metabólicas debido a su alto contenido enzimático (ejemplos: glucólisis, glucogénesis, hidrólisis de grasas).

Inclusiones Citoplasmáticas

Son acumulaciones de sustancias en el citosol que carecen de membrana. Sirven principalmente como reserva:

• Naturaleza Glucídica: Gránulos de glucógeno (rodeados por enzimas que degradan la glucosa) en células animales.
• Naturaleza Lipídica: Gotas lipídicas (grasas) en plantas (células de semillas oleaginosas) y animales (adipocitos).

2. El Citoesqueleto: Soporte y Movimiento Celular

El Citoesqueleto es una red dinámica de filamentos proteicos que constituye un "andamio" interno con función esquelética.

Funciones del Citoesqueleto

• Determinar la forma de la célula.
• Desplazamiento celular.
• Contracción de la célula muscular.
• Transporte y organización de orgánulos.

Elementos del Citoesqueleto

a) Microfilamentos (Filamentos de Actina)

Constituidos principalmente por la proteína actina.

Funciones de los Microfilamentos

• Mantenimiento de la forma celular (constituyen el córtex).
• Emisión de pseudópodos (desplazamiento celular, fagocitosis).
• Creación y estabilización de prolongaciones citoplasmáticas (las microvellosidades se sostienen gracias a su estructura interna de actina).
• Movimiento contráctil de las células musculares (los filamentos de miosina provocan la aproximación de los microfilamentos de actina, acortando las microfibrillas).

b) Filamentos Intermedios

Constituidos por proteínas filamentosas. Son elementos estructurales estables.

Tipos de Filamentos Intermedios

• Neurofilamentos
• Filamentos de queratina
• Filamentos de vimentina
• Filamentos de desmina

c) Microtúbulos

Constituidos por tubulina. Se originan a partir del Centro Organizador de Microtúbulos (COMT).

• En animales, el COMT se denomina material pericentriolar.
• En vegetales, se denomina material birrefringente.

Estructura de los Microtúbulos

Están formados por polímeros de dos proteínas globulares unidas: alfa-tubulina y beta-tubulina. Estos dímeros forman protofilamentos. Cada microtúbulo está compuesto por 13 protofilamentos de tubulina.

Funciones de los Microtúbulos

• Crear estructuras estables.
• Formar elementos de corta duración (huso mitótico).
• Movilizar los cromosomas durante la mitosis.
• Determinar la forma celular y organizar la distribución interna de orgánulos.

3. El Centrosoma

El Centrosoma es una zona del citoplasma que alberga el Centro Organizador de Microtúbulos (COMT). Es el centro dinámico responsable de los movimientos internos y externos de la célula, y es fundamental para el citoesqueleto, ya que los microtúbulos son la base de su estructura.

Tipos de Centrosomas

a) Centrosoma con Centriolos

Presente en algas, protozoos y células animales. Los centriolos están rodeados por:

• Material Pericentriolar: El Centro Organizador de Microtúbulos (COMT).
• Áster: Conjunto de microtúbulos radiales que parten del material pericentriolar.
• Diplosoma: Conjunto de dos centriolos perpendiculares entre sí, inmersos en el material pericentriolar.

Estructura del Centriolo

Cada centriolo tiene una forma cilíndrica y está compuesto por 9 grupos de 3 microtúbulos (tripletes), manteniendo una estructura estable gracias a proteínas asociadas.

b) Centrosoma sin Centriolos

Presente en hongos, plantas angiospermas y algunos protozoos. Se localiza en zonas engrosadas, claras y sin límites definidos.

El huso acromático se forma a partir de estas zonas, que reciben el nombre de casquetes polares, y presentan una repartición circular de los microtúbulos.

4. Cilios y Flagelos: Prolongaciones Móviles

Son prolongaciones citoplasmáticas móviles que se encuentran en la superficie celular.

• Cilios: Más cortos y presentes en gran número.
• Flagelos: Más largos y presentes en menor número.

Estructura General (Patrón 9+2)

La estructura básica está compuesta por 9 dobletes de microtúbulos periféricos y 2 microtúbulos centrales.

a) Tallo (Axonema)

Es el eje interno del cilio o flagelo, rodeado por la membrana plasmática. Está constituido por:

• Dos microtúbulos centrales, rodeados por una vaina central.
• Nueve pares de microtúbulos periféricos (dobletes).
• Nexina: Proteína que une los dobletes entre sí.
• Fibras Radiales: Unen los dobletes a la vaina central.
• Dineína: Proteína motora que permite el movimiento entre los microtúbulos.

b) Zona de Transición

Formada por los dobletes, pero carece de los microtúbulos centrales. Presenta una porción sin membrana plasmática.

c) Corpúsculo Basal

Estructura de anclaje formada por tripletes de microtúbulos (estructura 9x3, idéntica a la de un centriolo).

• Zona Distal: Posee la misma estructura que los centriolos; en ella se organizan los microtúbulos del tallo.
• Zona Proximal: Presenta un eje central proteico del que salen láminas radiales hacia los tripletes, conocida como estructura de "rueda de carro".

d) Raíz

Compuesta por microfilamentos con función contráctil. En los cilios, estos microfilamentos coordinan el movimiento.

5. Ribosomas: La Maquinaria de Síntesis Proteica

Los Ribosomas son estructuras globulares sin membrana, constituidas por proteínas asociadas a ARN ribosómico (ARNr) procedente del núcleo.

Localización

Existen tanto en células procariotas (proc.) como eucariotas (euc.), siendo escasos en glóbulos rojos y espermatozoides.

• Células Eucariotas: Dispersos en el citosol o adheridos a la membrana del Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) gracias a las riboforinas.
• Orgánulos: Libres en la matriz de las mitocondrias y en el estroma de los cloroplastos.

Estructura y Composición

Son corpúsculos esféricos de textura porosa.

• Eucariotas: 200 Å de diámetro, coeficiente de sedimentación de 80S.
• Procariotas: Menor tamaño, coeficiente de sedimentación de 70S.

Están constituidos por dos subunidades que se unen para sintetizar proteínas:

Composición aproximada de un ribosoma: 70% H₂O, 18% ARNr, 12% proteínas.

Función: Biosíntesis de Proteínas

Los ribosomas son responsables de la biosíntesis de proteínas (traducción).

1. El ARN mensajero (ARNm) se une a la subunidad pequeña.
2. Posteriormente, se une la subunidad grande, iniciando la traducción del ARNm.
3. Una vez finalizada la síntesis, las subunidades se separan.

Cuando el ARNm es leído por una serie de 5 a 40 ribosomas distanciados unos 100 Å, esta cadena recibe el nombre de Polisomas.