1. El retículo endoplasmático

Es un sistema membranoso compuesto por una red de sáculos aplastados, sáculos globosos y tubos sinuosos que se encuentran esparcidos por todo el citoplasma. Se comunica con la membrana nuclear y sus funciones principales son la síntesis de proteínas y de lípidos.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

Está formado por sáculos aplastados comunicados entre sí mediante vesículas de transporte. Presenta proteínas encargadas de fijar ribosomas (riboforinas) y otras que forman canales para las proteínas sintetizadas por dichos ribosomas. Se comunica con el REL y con el espacio entre las membranas nucleares interna y externa.

Funciones del RER

• Síntesis de proteínas de secreción (glucoproteínas), fosfolípidos y proteínas que forman la membrana.
• El proceso de síntesis de proteínas se realiza de la siguiente manera: un ribosoma se acopla al ARNm; se sintetiza el extremo inicial de la proteína (péptido señal); la membrana del RER reconoce este péptido; la proteína es introducida en el lumen a través de proteínas transmembranales; finalmente, la proteína pierde el péptido de señalización y se le añade un oligosacárido (glicosilación).

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

Es una red de túbulos unidos al retículo endoplasmático rugoso. Carece de ribosomas, pero posee una gran cantidad de enzimas, principalmente para la síntesis de lípidos. El REL está especialmente desarrollado en células como las musculares, las células intersticiales de los ovarios y testículos, y los hepatocitos.

Funciones del REL

• Síntesis y almacén de lípidos.
• Transporte de lípidos.
• Participación en los procesos de detoxificación celular.
• Intervención en respuestas celulares específicas, como la contracción muscular.

2. Aparato de Golgi

Está formado por uno o varios dictiosomas (agrupaciones de entre cuatro y ocho sáculos discoidales apilados), acompañados de vesículas de secreción. Es un orgánulo fisiológicamente polarizado y presenta dos caras distintas:

• Cara cis o de formación: Orientada hacia el retículo endoplasmático. Tiene forma convexa, membrana fina y cisternas pequeñas.
• Cara trans o de maduración: Orientada hacia la membrana plasmática. Tiene forma cóncava.

Funcionamiento

1. La cara cis recibe las vesículas de transición provenientes del retículo endoplasmático.
2. Estas vesículas se incorporan al dictiosoma y su contenido avanza de cisterna en cisterna mediante vesículas intercisternas.
3. Al llegar a la cara trans, el material se empaqueta y almacena en el interior de vesículas de secreción o lisosomas.
4. Las vesículas se dirigen hacia la membrana plasmática, se fusionan con ella y vierten su contenido al medio externo (exocitosis), perdiendo su revestimiento de clatrina.

Funciones

• Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas provenientes del RE.
• Glicosilación de lípidos y proteínas.
• Síntesis de polisacáridos.

3. Lisosomas

Son vesículas originadas en el aparato de Golgi que contienen enzimas digestivas, conocidas como hidrolasas ácidas (entre las que destaca la fosfatasa ácida). Para mantener su funcionalidad, los lisosomas deben conservar un pH interno ácido (entre 3 y 6), lo cual logran bombeando protones (H+) hacia su interior.

Tipos de Lisosomas

• Lisosomas primarios: Contienen únicamente las enzimas digestivas.
• Lisosomas secundarios: Se forman por la unión de un lisosoma primario y una vacuola que contiene el sustrato a digerir. También se conocen como vacuolas digestivas.
  • Vacuola digestiva heterofágica: El sustrato procede del exterior celular.
  • Vacuola digestiva autofágica: El sustrato procede del interior de la propia célula.

La digestión puede ser de dos tipos: extracelular o intracelular.

4. Vacuolas

Son vesículas formadas por una membrana (tonoplasto) similar a la plasmática, con un interior de naturaleza acuosa. Tienen su origen en el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi o la propia membrana plasmática. Se forman a partir de áreas membranosas con la ayuda de la proteína filamentosa clatrina.

Vacuolas en Células Animales y Vegetales

En células animales

Las vacuolas son generalmente pequeñas y se denominan vesículas. Cumplen diversas funciones:

• Función nutritiva: A través de vacuolas fagocíticas y pinocíticas.
• Función reguladora de la presión osmótica: Mediante vacuolas pulsátiles o contráctiles.

En células vegetales

Suelen ser muy grandes, ocupando gran parte del volumen celular (una o dos por célula). Su membrana recibe el nombre de tonoplasto. La fusión de vesículas derivadas del RE y del aparato de Golgi da lugar a una gran vacuola central que conforma el vacuoma.

Funciones de las Vacuolas

• Acumular una gran cantidad de agua para alcanzar la turgencia celular (función estructural).
• Almacenar sustancias específicas como reservas energéticas, productos de desecho o pigmentos.
• Transportar sustancias entre orgánulos del sistema endomembranoso y entre estos y el medio exterior.

5. Peroxisomas y Glioxisomas

Son orgánulos que contienen enzimas oxidativas.

Peroxisomas

Pueden proceder tanto del RE como de la división de peroxisomas preexistentes. Contienen diferentes tipos de enzimas oxidativas.

Actividad Oxidativa de los Peroxisomas

Gracias a la enzima oxidasa, se producen reacciones de oxidación de sustancias orgánicas que, en exceso, podrían resultar perjudiciales. Este proceso emplea oxígeno (O₂) y genera peróxido de hidrógeno (H₂O₂), una sustancia tóxica para la célula. Para neutralizarlo, actúa la enzima catalasa de dos maneras:

• Si hay otras sustancias tóxicas, la catalasa las utiliza para reaccionar con el H₂O₂ y así eliminar ambos compuestos.
• Si no hay otras sustancias tóxicas, la catalasa descompone el H₂O₂ en agua (H₂O) y oxígeno (O₂).

Funciones de los Peroxisomas

• Detoxificación: Degradan sustancias tóxicas.
• Degradación de ácidos grasos: Los descomponen en moléculas más pequeñas que luego pasan a las mitocondrias para completar su oxidación.

La energía producida en estas reacciones se disipa en forma de calor. Se cree que evolutivamente surgieron antes que las mitocondrias.

Glioxisomas

Presentes en plantas y algunos hongos filamentosos. Contienen las enzimas del ciclo del ácido glioxílico, lo que les permite sintetizar glúcidos a partir de lípidos.

6. Las Mitocondrias

Son los orgánulos encargados de generar energía química (ATP) mediante el proceso de respiración celular, una oxidación en la que intervienen enzimas como las ATP sintasas. Son muy abundantes en las células eucariotas, especialmente en aquellas con una alta demanda energética. El conjunto de mitocondrias de una célula se denomina condrioma.

Estructura de la Mitocondria

• Membrana mitocondrial externa: Es una doble capa lipídica con muchas proteínas transmembrana que actúan como canales.
• Membrana mitocondrial interna: Presenta numerosos repliegues llamados crestas mitocondriales. Contiene las proteínas clave para la respiración mitocondrial, como permeasas, citocromos y ATP sintasas.
• Espacio intermembranal: Es el espacio situado entre las dos membranas, con una composición similar a la del citosol.
• Matriz mitocondrial: Es el medio interior, rico en enzimas. Aquí tienen lugar la replicación del ADN mitocondrial y la síntesis de proteínas mitocondriales.

Función: Respiración Mitocondrial

La función principal es la respiración mitocondrial, un proceso que combina materia orgánica y oxígeno para obtener energía en forma de ATP. Se divide en dos etapas principales:

Ciclo de Krebs

Ocurre en la matriz mitocondrial. En este ciclo, el carbono y el oxígeno de las moléculas orgánicas se desprenden en forma de dióxido de carbono (CO₂).

Fosforilación Oxidativa

Tiene lugar en la membrana mitocondrial interna. El hidrógeno se une con el oxígeno para formar agua (H₂O), y la energía liberada durante este proceso se utiliza para sintetizar y almacenar ATP.