Estructura y Función de los Organelos Celulares

Retículo Endoplasmático (RE)

El **retículo endoplasmático** es un sistema de sáculos y túbulos aplanados interconectados que delimitan un espacio interno denominado **lumen**. Se comunica con el **complejo de Golgi** y la membrana nuclear externa. Su función principal es la **síntesis de proteínas y lípidos** destinados a la secreción.

Tipos de Retículo Endoplasmático

• **RE Rugoso (RER):** Constituido por un sistema de cisternas aplanadas con **ribosomas** adheridos a la cara citoplasmática de la membrana. Su función es la síntesis de proteínas que se almacenan en el lumen y son transportadas a otros orgánulos.
• **RE Liso (REL):** Sistema de túbulos membranosos no asociados a ribosomas e interconectados entre sí. Sus funciones incluyen:

1. **Síntesis de lípidos y derivados:** Esencial para la biosíntesis de componentes importantes de las membranas celulares. Los lípidos sintetizados son transportados a otros sistemas membranosos en pequeñas vesículas.
2. **Detoxificación:** Inactiva y elimina productos tóxicos liposolubles procedentes del exterior.
3. **Almacenamiento de calcio:** Importante para la contracción muscular, acumulando calcio en el interior y liberándolo en respuesta a un estímulo nervioso.
4. **Metabolismo de los carbohidratos.**

Aparato de Golgi

El **aparato de Golgi** forma parte del sistema membranoso celular, constituido por sáculos o cisternas apilados (**dictiosomas**). Presenta polaridad, diferenciándose dos caras:

• **Cara de formación (cis):** Cisternas convexas conectadas al RER.
• **Cara de maduración (trans):** Orientada a la membrana plasmática.

Función: Transporte y secreción de proteínas y lípidos. En la cara trans se forman las **vesículas de secreción** que liberan el contenido selectivamente en el exterior o interior. Algunas vesículas están recubiertas de proteínas específicas (**vesículas recubiertas o revestidas**).

Lisosomas

Los **lisosomas** son pequeñas vesículas que contienen una gran variedad de **enzimas hidrolíticas** que actúan a pH ácido. La membrana lisosómica protege a la célula de las enzimas.

• **Lisosomas primarios (L1):** Recién formados.
• **Lisosomas secundarios (L2):** Participan en procesos de digestión celular.

Al contener enzimas hidrolíticas, participan activamente en la **digestión celular**. Se clasifican en:

• **Fagolisosomas:** Formados por la unión de un L1 con una vacuola fagocítica. Frecuentes en amebas y esenciales en ciertas células del sistema inmunitario.
• **Autofagolisosomas:** Se fusionan con vacuolas autofagocíticas para eliminar restos celulares, como orgánulos dañados por sustancias tóxicas.

Vacuolas

• **Vacuolas vegetales:** Poseen una vacuola de gran tamaño que contribuye al mantenimiento celular y sirve de almacén de reserva.
• **Vacuolas contráctiles:** Con contenido acuoso, regulan la presión osmótica.

Mitocondrias

En las **mitocondrias** se realiza el **metabolismo respiratorio aerobio**, cuya finalidad es obtener energía. Presentan formas y tamaños variables.

Estructura Mitocondrial

• **Membrana mitocondrial externa (MME):** Con un elevado número de canales transmembranales, es muy permeable.
• **Espacio intermembranoso:** Entre las membranas mitocondriales, ocupado por una matriz.
• **Membrana mitocondrial interna (MMI):** Con numerosas **crestas mitocondriales** que pueden ser aplanadas o tubulares.
• **Matriz mitocondrial (MM):** Contiene ADN, ARN y ribosomas 70S, como en las bacterias.

Funciones: En la MM tiene lugar:

• La **β-oxidación de ácidos grasos**.
• El **ciclo de Krebs**.
• La **síntesis de proteínas mitocondriales**.

En la MMI se realiza el transporte de electrones a través de la **cadena respiratoria**.

Cloroplastos, Cromoplastos y Leucoplastos

• **Cloroplastos:** Orgánulos de color verde donde tiene lugar la **fotosíntesis**, proceso metabólico por el que la célula obtiene energía a partir de la luz y la convierte en energía química.
• **Cromoplastos:** Contienen abundantes pigmentos carotenoides.
• **Leucoplastos:** Incoloros.

Estructura del Cloroplasto

• **Envoltura plastidial:** Estructura continua que delimita el cloroplasto, separadas por un espacio intermembranoso.
• **Estroma:** Matriz del cloroplasto donde se encuentran los **tilacoides** y **grana**.
• **Tilacoides:** Algunos se apilan formando grupos (**grana**), otros atraviesan el estroma y conectan los grana entre sí.

Funciones:

• **Fase luminosa (FL):** En la membrana tilacoidal (MT) se producen reacciones de conversión de energía lumínica en química, imprescindibles la luz y los pigmentos fotosintéticos.
• **Fase oscura (FO):** En el estroma se fija el CO₂ en moléculas orgánicas y se almacenan en forma de polisacáridos de reserva (almidón).

Núcleo Interfásico

• **Envoltura nuclear:** Doble membrana, externa e interna. La externa se continúa con el RER, conectando el lumen y el espacio perinuclear entre las membranas. Presenta **poros nucleares** para el intercambio y transporte de grandes moléculas entre el interior del núcleo y el citoplasma. Entre el **nucleoplasma** y la MNI se encuentra la **lámina nuclear**, con función de soporte.
• **Cromatina:** Compuesta por ADN asociado a **histonas**. La unidad estructural elemental de la cromatina es la **fibra elemental**.
  • **Tipos de cromatina:**
    • **Eucromatina:** Zonas donde se produce la transcripción activa.
    • **Heterocromatina:**
      • **Constitutiva:** ADN que no se transcribe.
      • **Facultativa:** Se transcribe en unas células y en otras no dentro del mismo organismo.
• **Nucléolo:** Constituido por proteínas y ácidos nucleicos.
• **Nucleoplasma:** Medio interno acuoso donde se encuentran inmersos los componentes nucleares, integrado por proteínas, ADN y ARN.

Núcleo Mitótico

Durante la formación del núcleo mitótico, la cromatina aumenta su grado de estructura y condensación.

Estructura de los Cromosomas

El nivel más elevado de empaquetamiento del ADN se da en la **metafase**. El cromosoma está constituido por **dos cromátidas** unidas por el **centrómero**. Según su posición, los cromosomas se clasifican en: **metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos**. Los extremos, o **telómeros**, son secuencias repetitivas de ADN cuya función es evitar la pérdida de información genética.

Ciclo Celular

El **ciclo celular** es el periodo desde que la célula nace hasta que muere.

• **G1:** Biosíntesis de proteínas y material celular, así como procesos de reparación del ADN. Entre G1 y S existe un **punto de restricción** donde la célula puede o no entrar en fase de síntesis.
• **S:** Síntesis y replicación del ADN.
• **G2:** Preparación para la división celular.
• **Mitosis (M):**
  • **Profase (P):** Duplicación del par de centriolos y de la información genética. En G2 se produce la reorganización del citoesqueleto celular.
  • **Prometafase (PM) nuclear:**
    • Condensación de la cromatina.
    • Cromosomas en la periferia nuclear.
    • Desaparece el nucléolo.
    • Formación del huso mitótico.
  • **Metafase (M):** Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación y se sitúan en el plano ecuatorial del huso mitótico, constituido por microtúbulos polares.
  • **Anafase (A):** Las cromátidas hermanas se separan por el centrómero y migran a los polos opuestos.
  • **Telofase (T):** Fase final. Los cromosomas hijos alcanzan los polos. Se produce la descondensación de los cromosomas, se forma la envoltura nuclear y aparecen los nucléolos.

Meiosis

• **Profase I (PM1):** En el **paquiteno**, cuando se completa el apareamiento y la condensación de los cromosomas homólogos, tiene lugar el **sobrecruzamiento**. Estos puntos, o **nódulos de recombinación**, contienen las enzimas necesarias para intercambiar genes entre cromátidas.
• **Metafase I (MM1):** Las parejas de cromosomas homólogos se disponen en el plano ecuatorial.
• **Anafase I (AM1):** Se separan y cada cromosoma, formado por dos cromátidas, migra a los polos.
• **Telofase I (TM1):** Se forman dos núcleos hijos, aparece el nucléolo y la membrana nuclear.

Tinción de Gram

La **tinción de Gram** tiñe las bacterias de formas distintas en función de la composición y estructura de la pared celular.

• **Gram positivas:** Se tiñen de color morado. Su pared celular está compuesta principalmente de **peptidoglicano**.
• **Gram negativas:** Se decoloran con alcohol y se tiñen de rosa con **safranina**.