El fascinante mundo de la célula: una mirada en profundidad a sus componentes y funciones

Citoplasma

El citoplasma es la región celular comprendida entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está constituido por el citosol, el citoesqueleto, los orgánulos y las inclusiones.

Citosol

El citosol es el medio interno líquido del citoplasma, donde se llevan a cabo las principales reacciones metabólicas, como la gluconeogénesis, la glucogenolisis y la biosíntesis de aminoácidos. Contiene el citoesqueleto y los orgánulos. Está compuesto en un 85% por agua, en la cual se encuentran disueltas diversas moléculas. Puede presentar una consistencia de gel o sol, y sus cambios de forma permiten el movimiento ameboide.

Inclusiones

Las inclusiones son acumulaciones de sustancias hidrófobas. En las células animales, las inclusiones de reserva son el glucógeno (en células hepáticas y musculares) y los lípidos triglicéridos (en células adiposas). En las células vegetales, se encuentran gotas de grasa, látex y almidón.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red de filamentos que constituyen el andamio interno de la célula. Está compuesto por:

• Microfilamentos: Filamentos de actina enrollados en forma de hélice y miosina. Participan en la forma de la célula, la emisión de pseudópodos, la generación y estabilización de microvellosidades, y el movimiento contráctil de las células musculares.
• Filamentos intermedios: Incluyen neurofilamentos y filamentos de vimentina. Tienen una función estructural.
• Microtúbulos: Estructuras cilíndricas y huecas formadas por tubulina. Participan en el movimiento de la célula (cilios y flagelos), la estructuración del citoesqueleto, la determinación de la forma celular, la organización de la distribución interna de los orgánulos y la movilización de los cromosomas.

Centrosoma

El centrosoma es el centro dinámico de la célula que genera los microtúbulos. En las células con centriolos, se encuentra la matriz pericentrional (centro organizador), el áster (microtúbulos radiales que salen de la matriz pericentrional) y el diplosoma (dos centriolos con nueve grupos de tres microtúbulos).

Cilios y Flagelos

Los cilios y flagelos son estructuras que permiten el movimiento de la célula y la atracción de alimento. Están compuestos por:

• Tallo: Eje interno llamado axonema, formado por microtúbulos unidos a moléculas proteicas como nexina, fibras radiales y dineína.
• Zona de transición: Formada por dipletes, pero sin microtúbulos centrales ni membrana plasmática.
• Cinetosoma: Contiene tripletes de microtúbulos. La parte superior tiene la misma estructura que el centriolo, y la inferior se asemeja a una rueda de carro.
• Raíz: Conjunto de filamentos con función contráctil.

Ribosomas

Los ribosomas son estructuras globulares sin membrana que participan en la biosíntesis de proteínas. Están constituidos por proteínas asociadas a ARNr procedentes del nucléolo. El proceso de traducción se inicia cuando el ARNm se une a la subunidad pequeña del ribosoma, seguida de la unión de la subunidad grande. Una vez finalizada la traducción, las dos subunidades se separan. Las moléculas de ARNm son leídas por una serie de 5 a 40 ribosomas, formando polisomas.

Matriz Extracelular

La matriz extracelular es característica de las células animales. Actúa como nexo de unión entre las células de los tejidos y los tejidos de los órganos. Proporciona consistencia, elasticidad y resistencia a los tejidos, siendo muy abundante en los tejidos conectivos. Está compuesta por:

• Sustancia fundamental amorfa: Glucoproteínas hidratadas con una red de fibras proteicas.
• Fibras proteicas:
  • Colágeno: Proteína filamentosa formada por tres cadenas que forman una triple hélice. Proporciona estructura, resistencia y consistencia.
  • Elastina: Proteína con propiedades elásticas.
  • Fibronectina: Glucoproteína que participa en la adhesión celular.

Pared Celular

La pared celular es una estructura característica de las células vegetales. Proporciona forma y rigidez a la célula, evitando que se hinche hasta romperse. Está compuesta por una red de fibras de celulosa y una matriz. La célula secreta la celulosa, que se dispone en capas:

• Lámina media: Primera capa que se sintetiza, situada entre las paredes primarias de las células vecinas.
• Pared primaria: Segunda capa que se genera, delgada, flexible y elástica. Delimita externamente la célula vegetal.
• Pared secundaria: Tercera capa en producirse, más gruesa y rígida. Perdura tras la muerte celular.

Plasmodesmos y Punteaduras

Los plasmodesmos y las punteaduras son estructuras que permiten el intercambio de agua y solutos entre células vecinas.

Pared Celular de Hongos

La pared celular de los hongos tiene una composición distinta a la de las células vegetales. Está compuesta por polisacáridos como la quitina. Puede servir como indicador taxonómico. Presenta gran plasticidad e interacción con el medio.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

El RER participa en la síntesis de proteínas que forman la membrana celular y de secreción, así como en la síntesis de fosfolípidos que forman la membrana. El proceso de síntesis de proteínas se inicia en el citosol. Cuando el ribosoma se ha acoplado a un ARNm, comienza la formación de una proteína que tiene en su extremo inicial un péptido de señalización. Este péptido es reconocido por la membrana del RER, y la proteína en formación es introducida en el lumen, donde pierde el péptido. En el lumen, se añade un oligosacárido a la proteína.

El RER presenta ribosomas en su cara citoplasmática y está formado por cisternas comunicadas entre sí y con vesículas de transporte. Contiene proteínas, como las riboforinas, que fijan los ribosomas.

Aparato de Golgi

El Aparato de Golgi participa en el transporte, la maduración, la acumulación y la secreción de proteínas, la glucosilación de lípidos y proteínas, y la síntesis de polisacáridos. Está formado por agrupaciones de cisternas que tienen una cara cis (próxima al RER y convexa) y una cara trans (hacia la membrana citoplasmática, cóncava). El transporte de proteínas a través del Golgi se realiza mediante vesículas:

1. Las vesículas de transición se unen a la cara cis del dictiosoma.
2. El contenido molecular se incorpora al dictiosoma.
3. Las vesículas intercisternas pasan el contenido de una cisterna a otra, y al llegar a la cara trans, se concentra y se acumula en el interior de las vesículas.
4. Las vesículas de secreción se dirigen hacia la membrana plasmática, se fusionan con ella y vierten su contenido al medio externo.
5. La superficie de las vesículas que se forman está revestida de clatrina.

Vacuolas

Las vacuolas son orgánulos que acumulan agua para mantener la turgencia celular mediante ósmosis, almacenan reservas y productos de desecho, y transportan sustancias entre orgánulos y el medio interno. Se forman a partir del RE, del Aparato de Golgi o por invaginaciones de la membrana plasmática.

Lisosomas

Los lisosomas son vesículas procedentes del Aparato de Golgi que contienen enzimas digestivas. Estas enzimas se forman en el RER, pasan al Aparato de Golgi donde se activan y concentran. Los lisosomas tienen una membrana con proteínas de la cara interna muy glucosiladas que impiden que las enzimas hidrolasas ataquen la membrana interna del lisosoma. Los lisosomas digieren materia orgánica. Un ejemplo de lisosoma primario es el acrosoma del espermatozoide, que almacena enzimas para digerir la membrana folicular del óvulo.

Peroxisomas

Los peroxisomas participan en la oxidación de sustancias que en exceso son perjudiciales, utilizando O₂ y produciendo H₂O₂, y en la degradación de ácidos grasos en moléculas más pequeñas.

Glioxisomas

Los glioxisomas se encuentran en células vegetales. Contienen enzimas responsables del ciclo del ácido glioxílico, que permite sintetizar glúcidos a partir de lípidos.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos que obtienen energía mediante la respiración celular. Tienen una doble membrana:

• Membrana externa: Lisa, delimita la mitocondria. Contiene una doble capa lipídica y proteínas asociadas. Es muy permeable.
• Membrana interna: Presenta crestas mitocondriales que incrementan su superficie. Contiene la cadena respiratoria. Es muy impermeable y contiene moléculas para la respiración mitocondrial.

Entre las dos membranas se encuentra el espacio intermembranoso, con un contenido parecido al citosol. La matriz mitocondrial es el medio interno de la mitocondria, rico en enzimas.

La respiración mitocondrial se realiza en dos etapas:

• Ciclo de Krebs: Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Se desprende CO₂.
• Cadena respiratoria: Se lleva a cabo en la membrana interna. Se junta el H procedente de la materia orgánica con el O₂ y se libera energía que se almacena en ATP.

En la matriz mitocondrial también se llevan a cabo la beta-oxidación de los ácidos grasos, la fosforilación oxidativa (fosforilación de ADP para transformarlo en ATP), la duplicación del ADN mitocondrial y la síntesis de proteínas.

Cloroplastos

Los cloroplastos son orgánulos que contienen clorofila y realizan la fotosíntesis. Tienen una cubierta de doble membrana que no contiene clorofila y entre cuyos lípidos no hay colesterol. La membrana plastidial externa es muy permeable y la interna es casi impermeable.

El estroma es el espacio interior del cloroplasto, que contiene componentes como el ADN plastidial, plastorribosomas y enzimas. Los tilacoides son sáculos aplanados que se encuentran en el estroma o formando grana. En ellos se lleva a cabo la fotosíntesis, que consta de dos fases:

• Fase luminosa: Se realiza en los tilacoides. Mediante pigmentos fotosintéticos se capta la energía luminosa para romper moléculas de agua y obtener H⁺ y electrones. El O₂ se libera al exterior.
• Fase oscura: Se realiza en el estroma. Se captan moléculas de CO₂ del aire a las que se añaden los H⁺ obtenidos en la fase luminosa gracias a la energía de los ATP, generándose así materia orgánica.