Orgànuls Cel·lulars: Estructura i Funcions Principals

Reticle Endoplasmàtic

El reticle endoplasmàtic és un sistema membranós l'estructura del qual consisteix en una xarxa de sàculs aplanats o cisternes, sàculs globosos o vesícules i túbuls sinuosos que s'estenen per tot el citoplasma i comuniquen amb la membrana nuclear externa. Dins d'aquests sacs aplanats hi ha un espai anomenat lúmen que emmagatzema les substàncies. Hi ha dues classes de reticle endoplasmàtic: RE rugós (amb ribosomes adherits) i RE llis (lliure de ribosomes associats). La seva funció primordial és la síntesi de proteïnes, la síntesi de lípids constituents de membrana i la participació en processos de detoxificació de la cèl·lula.

Aparell de Golgi

L'Aparell de Golgi forma part del sistema membranós cel·lular. Està format per una estructura de sacs aplanats o cisternes (dictiosoma) acompanyats de vesícules de secreció. Se situa proper al nucli i, en cèl·lules animals, envoltant el centríol. Les cisternes tenen una cara cis i una altra trans, amb orientacions diverses. La cara cis s'orienta cap al RER i la trans cap a la membrana citoplasmàtica. Les connexions entre cisternes es realitzen per vesícules de transició.

Les funcions de l'Aparell de Golgi són diverses:

• Té un paper organitzador dins de la cèl·lula.
• Participa en el transport, maduració, classificació i distribució de proteïnes.
• S'hi acaba la glucosilació de lípids i proteïnes.
• Sintetitza mucopolisacàrids de la matriu extracel·lular de cèl·lules animals i substàncies com pectina, cel·lulosa i hemicel·lulosa que formen la paret de les vegetals.

Lisosomes

Els lisosomes són vesícules procedents de l'Aparell de Golgi que contenen enzims digestius com hidrolases àcides. Tenen una estructura molt senzilla, basada fonamentalment en una membrana plasmàtica que emmagatzema al seu interior les proteïnes. La cara interior de la membrana està molt glucosilada per impedir l'atac dels propis enzims del seu contingut intern. La seva funció consisteix a realitzar la digestió de la matèria orgànica, trencant enllaços fosfoestèrics i alliberant grups fosfat amb el seu enzim principal, la fosfatasa àcida. Necessiten un pH d'entre 3 i 6, per tant introdueixen protons cap al seu interior gastant ATP.

Vacúols

Els vacúols tenen diverses funcions:

• Acumular aigua, augmentant el volum de la cèl·lula sense augmentar la mida del citoplasma ni la seva salinitat.
• Emmagatzemar substàncies energètiques, tòxiques, verins, substàncies de rebuig, etc.

Peroxisomes

Els peroxisomes són orgànuls similars als lisosomes però que contenen, en comptes d'hidrolases, enzims oxidases com la peroxidasa i la catalasa. La seva funció és participar en reaccions metabòliques d'oxidació com les dels mitocondris; si bé, en els peroxisomes l'energia resultant es dissipa en forma de calor i no d'energia de síntesi d'ATP.

Glioxisomes

Els glioxisomes són una classe de peroxisomes que només existeixen en cèl·lules vegetals. Posseeixen enzims del cicle de l'àcid glioxílic, que és una variant del cicle de Krebs dels mitocondris que permet sintetitzar sucres a partir de greixos. Són indispensables en llavors en germinació.

Mitocondris

Els mitocondris són orgànuls cel·lulars que s'encarreguen de l'obtenció de l'energia mitjançant la respiració cel·lular, procés d'oxidació en què intervenen les ATP-sintetases. L'energia obtinguda es guarda en forma d'ATP. És un orgànul comú a cèl·lules animals i vegetals.

Estructura: són orgànuls polimorfs, esfèrics o com a bastonets. Posseeixen una doble membrana (externa i interna), separada per un espai intermembranós. La membrana interior es plega i produeix unes crestes mitocondrials. A l'interior del mitocondri hi ha un gel anomenat matriu mitocondrial. A la membrana interna, en les crestes mitocondrials, se situen les ATP-sintetases. En el seu interior posseeix un cromosoma independent del que posseeix el nucli cel·lular.

Funcions:

• Realitzen la respiració cel·lular o mitocondrial.
• En la matriu s'efectua el cicle de Krebs, l'oxidació dels àcids grassos, la biosíntesi de proteïnes en els ribosomes i la duplicació de l'ADN mitocondrial.

Cloroplasts

Els cloroplasts són orgànuls típics i exclusius de les cèl·lules vegetals que posseeixen clorofil·la. Gràcies a ells les plantes són capaces de realitzar el procés de fotosíntesi, procés que transforma l'energia lluminosa en energia química continguda en les molècules d'ATP. Com els mitocondris, també produeixen energia.

Estructura: són polimorfs i de color verd per l'acumulació de clorofil·la. La seva forma més freqüent és lenticular, ovoide o esfèrica. També presenten una doble membrana (externa i interna) i entre elles un espai intermembranós. L'interior s'omple per un gel anomenat estroma. Presenten un ADN independent del nucli i plastoribosomes. Immersos en l'estroma hi ha uns sacs aplanats anomenats tilacoides o lamel·les, l'interior dels quals s'anomena lúmen. Els tilacoides poden estendre's per tot l'estroma o apilar-se formant paquets anomenats grana. A la membrana dels grana o tilacoides s'ubiquen els sistemes enzimàtics que capten l'energia del sol i efectuen el transport d'electrons per formar ATP.

Funció: la més important és la realització de la fotosíntesi en la qual, a part de la transformació energètica, hi ha una transformació de matèria inorgànica a orgànica, utilitzant l'ATP sintetitzat a partir de la llum solar. Al cloroplast es produeix la fase lluminosa i fosca de la fotosíntesi, a més de la biosíntesi de proteïnes i la duplicació del seu propi ADN.

Nucli

El nucli és una estructura constituïda per una doble membrana, anomenada embolcall nuclear, que envolta l'ADN de la cèl·lula separant-lo del citoplasma. El medi intern s'anomena nucleoplasma i en ell estan submergides, més o menys condensades, les fibres d'ADN que s'anomenen cromatina i corpuscles formats per ARN coneguts com a nuclèols.

Embolcall Nuclear

L'embolcall nuclear presenta una estructura basada en una doble membrana. Entre la membrana externa i interna d'aquest embolcall hi ha un espai intermembranós, anomenat espai perinuclear. Sota la membrana interna hi ha una capa de proteïnes fibril·lars anomenada làmina fibrosa. L'origen de la membrana nuclear és el reticle endoplasmàtic. Presenta una sèrie de porus que comuniquen ambdós sistemes. Aquests porus tenen una complexa estructura basada en l'organització d'una sèrie de proteïnes que formen el complex del porus nuclear.

Les funcions d'aquest embolcall són:

• Separar el citoplasma del nucleoplasma.
• Mantenir separats els processos metabòlics de tots dos medis.
• Regular l'intercanvi de substàncies a través dels porus.
• La làmina nuclear permet la unió amb les fibres d'ADN per formar els cromosomes.

Nucleoplasma

El nucleoplasma és el medi intern del nucli. És una estructura formada per una dispersió col·loïdal en forma de gel composta per proteïnes relacionades amb la síntesi i empaquetament dels àcids nucleics. També posseeix nucleòtids, ARN, ADN, aigua i ions. Existeix en el seu si una xarxa de proteïnes fibril·lars similar a les del citoplasma. La seva funció és ser el si en el qual es produeix la síntesi de diferents ARN i la síntesi de l'ADN nuclear. A més, amb la seva xarxa de proteïnes, evita la formació de nusos a la cromatina.

Nuclèol

El nuclèol és una estructura esfèrica sense membrana que es visualitza en la cèl·lula en interfase. Està format per ARN i proteïnes. La seva funció fonamental consisteix a ser una fàbrica d'ARN ribosòmic, imprescindible per a la formació de ribosomes.

Cromatina

La cromatina és la substància fonamental del nucli cel·lular. La seva constitució química és simplement filaments d'ADN en diferents graus de condensació. Aquests filaments formen cabdells. Hi ha tants filaments com cromosomes presenta la cèl·lula en el moment de la divisió cel·lular. La cromatina es forma quando els cromosomes es descondensen després de la divisió cel·lular o mitosi. Hi ha diversos tipus de cromatina segons el grau de condensació de l'ADN. Aquest ADN s'enrotlla al voltant d'unes proteïnes específiques, les histones, formant els nucleosomes (vuit proteïnes històniques + una fibra d'ADN de 200 parells de bases). Cada nucleosoma s'associa a un tipus diferent d'histona, la H1, i es forma la cromatina condensada.

La funció de la cromatina és:

• Proporcionar la informació genètica necessària perquè els orgànuls cel·lulars puguin realitzar la transcripció i síntesi de proteïnes.
• Conservar i transmetre la informació genètica continguda en l'ADN, duplicant l'ADN en la reproducció cel·lular.

Cromosomes

Els cromosomes són estructures en forma de bastó que apareixen en el moment de la reproducció cel·lular, en la divisió del nucli o citocinesi. Estan constituïts químicament per ADN més histones, ja que són simplement cromatina condensada. El seu nombre és constant en totes les cèl·lules d'un individu però varia segons les espècies. Un cromosoma està format per dues cromàtides (dos brins d'ADN idèntics) que romanen unides per un centròmer. El cromosoma pot presentar constriccions primàries (centròmer), que originen els braços del cromosoma, i secundàries, que es produeixen en els braços i originen satèl·lits. Al voltant del centròmer hi ha una estructura proteica, anomenada cinetocor, que organitza els microtúbuls que facilitaran la separació de les dues cromàtides en la divisió cel·lular. La funció dels cromosomes consisteix a facilitar el repartiment de la informació genètica continguda en l'ADN de la cèl·lula mare a les filles.