Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos membranosos de forma esférica o alargada que se encuentran en el citoplasma.

Estructura

Las mitocondrias poseen una membrana externa con complejos de proteínas; a continuación, existe un espacio intermembranal y, posteriormente, una membrana interna con prolongaciones hacia el interior que aumentan la superficie, denominadas crestas mitocondriales. En estas crestas también se localizan complejos de proteínas. En el interior se halla la matriz mitocondrial, que contiene ribosomas de 70 S y ADN circular.

Funciones

Su función principal es la producción de energía (ATP) mediante una serie de procesos de oxidación que forman parte de la respiración celular, tales como:

• La descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico.
• El ciclo de Krebs.
• El transporte de electrones en la cadena respiratoria.
• La fosforilación oxidativa.
• La β-oxidación de ácidos grasos (que ocurre en la matriz).

Además, las mitocondrias desempeñan otras funciones como el almacenamiento de sustancias y la síntesis de ácidos grasos.

Localización

Se encuentran en el citoplasma de todas las células eucarióticas (incluidas las vegetales) y son especialmente abundantes en aquellas células con una alta demanda energética.

Cloroplastos

Los cloroplastos son orgánulos membranosos exclusivos de las células vegetales. Pueden clasificarse en varios tipos según la sustancia que contengan:

• Amiloplastos: si están llenos de almidón.
• Proteoplastos: si almacenan proteínas.
• Oleoplastos: si almacenan aceites.
• Cromoplastos: si contienen pigmentos (grupo al que pertenecen los cloroplastos).

Tienen forma ovalada y un característico color verde debido a la clorofila.

Estructura

Están formados por una membrana externa, un espacio intermembranoso y una membrana interna con proteínas transportadoras. En su interior existe un sistema de membranas llamadas tilacoides, muchas de ellas con forma de disco, que contienen pigmentos fotosintéticos y complejos proteicos. Estos discos se apilan formando conjuntos denominados granas. El espacio interior del cloroplasto se llama estroma y contiene enzimas, ribosomas de 70 S, ADN de doble cadena circular y granos de almidón.

Función

En las membranas de los tilacoides se lleva a cabo la fotólisis del agua, la fotofosforilación y la fotorreducción, procesos que constituyen la fase luminosa de la fotosíntesis. En el estroma ocurre la fase oscura, donde se transforma el CO₂ en glucosa.

Localización

Se localizan exclusivamente en el citoplasma de las células vegetales autótrofas.

Sistema de Endomembranas

Es el conjunto integrado por el retículo endoplasmático rugoso, el retículo endoplasmático liso y el aparato de Golgi.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

Consiste en una red de membranas que forman cavidades aplanadas llamadas sáculos. En su cara externa presenta ribosomas adosados.

• Funciones: Las proteínas sintetizadas en los ribosomas pasan al interior del RER a través de canales, donde pueden ser modificadas, almacenadas y transportadas hacia otros destinos celulares mediante vesículas.
• Localización: Se extiende por gran parte del citoplasma, conectando con la envoltura nuclear y el retículo endoplasmático liso. Está muy desarrollado en células con alta actividad de síntesis proteica.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

Es una red de membranas en forma de tubos ramificados que carece de ribosomas adosados.

• Funciones: Síntesis de lípidos (colesterol, fosfolípidos, glucolípidos, etc.) y su transporte mediante vesículas. También realiza la detoxificación de sustancias tóxicas, la liberación de glucosa a partir de glucógeno (en el hígado) y el almacenamiento de Ca²⁺ (en células musculares).
• Localización: Se encuentra en el citoplasma unido al RER. Es prominente en células que sintetizan lípidos, como las del hígado, ovarios y testículos.

Aparato de Golgi

Orgánulo formado por cavidades aplanadas y curvadas llamadas cisternas, apiladas de forma paralela y sin ribosomas. El conjunto de cisternas y vesículas se denomina dictiosoma. Presenta una polarización estructural:

• Cara cis (proximal): Recibe vesículas de la envoltura nuclear y del retículo endoplasmático.
• Cara trans (distal): De donde se desprenden las vesículas de secreción tras el paso del contenido por las cisternas intermedias.

Funciones

Sintetiza glúcidos y procesa lípidos y proteínas provenientes del retículo mediante la glucosilación (formando glucolípidos y glucoproteínas). Estos compuestos se transportan a la membrana plasmática, al medio extracelular o forman lisosomas.

Localización

Suele ubicarse cerca del núcleo y es abundante en células secretoras.

El proceso de secreción de proteínas

Comienza en el núcleo, donde la información de un gen (ADN) se transcribe a ARNm. El ARNm viaja al citoplasma y se une a los ribosomas para la síntesis proteica. Las proteínas entran al RER, se transportan al aparato de Golgi para su maduración (glucosilación) y, finalmente, se empaquetan en vesículas de secreción para ser expulsadas al exterior celular.

Citosol o Hialoplasma

Es la fracción líquida del citoplasma que alberga al citoesqueleto y los orgánulos.

• Composición química: Formado por agua y una gran cantidad de biomoléculas disueltas. Puede presentarse en estado de gel (viscoso) o sol (fluido).
• Funciones: En él ocurren reacciones metabólicas fundamentales como la glucólisis.

Ribosomas

Son orgánulos sin membrana de tamaño reducido (80 S en eucariotas y 70 S en procariotas, mitocondrias y cloroplastos).

• Localización: Se fabrican en el nucléolo. Pueden estar libres en el citosol, unidos al RER o a la envoltura nuclear, y también dentro de mitocondrias y cloroplastos.
• Composición química: Formados por ARNr (ARN ribosómico) y proteínas.
• Estructura: Compuestos por una subunidad menor y una subunidad mayor.
• Función: Realizan la síntesis de proteínas. Cuando varios ribosomas se unen a una cadena de ARNm, forman un polirribosoma.

Citoesqueleto

Entramado proteico citoplasmático que otorga forma a la célula y facilita el movimiento celular. Está compuesto por:

• Microfilamentos de actina: Filamentos delgados que actúan como armazón y participan en la contracción muscular.
• Filamentos intermedios: Proteínas de diámetro intermedio que aportan resistencia estructural; su naturaleza varía según el tipo de tejido.
• Microtúbulos: Tubos de tubulina que intervienen en el transporte interno y forman estructuras como centriolos, cilios, flagelos y el huso acromático.

Vacuolas

Cavidades rodeadas por una membrana. En células vegetales son de gran tamaño, mientras que en animales son pequeñas (vesículas).

• Función: Almacenamiento de sustancias y regulación de la presión osmótica (especialmente en vegetales) para mantener la homeostasis hídrica.

Lisosomas

Vesículas citoplasmáticas que contienen enzimas hidrolasas.

• Origen: Las enzimas se sintetizan en el RER, pasan al aparato de Golgi para su activación y se empaquetan en los lisosomas.
• Estructura: Poseen una membrana protegida internamente por glucoproteínas para evitar la autodigestión.
• Funciones: Digestión de materia orgánica. Se denomina heterofagia si el material proviene del exterior (fagocitosis) y autofagia si se degradan componentes propios de la célula.