Citosol

El citosol es el medio interno de la célula donde se encuentran los organelos celulares y el núcleo. Representa el 55% del volumen celular y es un medio acuoso con gran cantidad de enzimas, nucleótidos, aminoácidos, etc. Está formado por un conjunto de filamentos proteicos que constituyen el citoesqueleto de la célula eucariota. Dispersas en el citosol se encuentran estructuras granulares sin membrana: las inclusiones y los ribosomas. En él se encuentran inmersos organelos con membranas como el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático, las mitocondrias, etc.

Ribosomas

Los ribosomas son complejos macromoleculares compuestos por proteínas, ARN ribosómico y gran cantidad de agua. Están presentes en todas las células, tanto procariotas como eucariotas, así como en las mitocondrias y cloroplastos. Pueden encontrarse asociados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER) o de la membrana nuclear, libres en el hialoplasma o bien unidos mediante una hebra de ARN mensajero constituyendo los polirribosomas. Su función es la síntesis de proteínas. Si las proteínas son fabricadas por ribosomas libres, estas pasan directamente al hialoplasma; mientras que en el caso de ribosomas asociados al RE, las proteínas pasan al interior de las cavidades para ser segregadas posteriormente.

Sistema de endomembranas

Es un complejo sistema de vesículas y sacos aplanados extensamente comunicados entre sí, que ocupan gran parte del citoplasma de todas las células eucariotas. Las endomembranas están constituidas por una bicapa lipídica con proteínas intrínsecas y periféricas. Los principales componentes de este sistema son el RE, el aparato de Golgi y la membrana nuclear.

Retículo endoplasmático

Está formado por un conjunto de membranas que limitan entre sí cavidades o canales que recorren la célula. Las membranas del RE pueden tener adosados ribosomas y recibe el nombre de RER. El RER está formado por unas cavidades aplanadas delimitadas por una membrana, llamadas cisternas. El RER es abundante en las células secretoras de proteínas, como las células del páncreas y las neuronas. El retículo que no posee ribosomas adosados a sus membranas se denomina REL. Está formado por un complejo entramado de estructuras tubulares.

Funciones

• Soporte mecánico: proporciona un sostén adicional para el citoplasma.
• Biosíntesis de fosfolípidos y colesterol en las membranas del REL.
• Órgano colector y sistema de transporte: a través de sus cavidades circulan las moléculas de unos lugares a otros de la célula.
• Acumulación y transformación de proteínas.
• Destoxificación: las toxinas procedentes del medio externo o las producidas por la propia célula son transformadas por una serie de enzimas localizadas en las membranas del REL.
• Almacenamiento y fraccionamiento del glucógeno (REL).

Aparato de Golgi

Organelo membranoso que forma un sistema de cavidades aplanadas dispuestas ordenadamente. Cada una de estas cavidades recibe el nombre de cisterna. El conjunto de cisternas apiladas recibe el nombre de dictiosoma. Los dictiosomas no son estructuras celulares fijas, sino que se están renovando constantemente. Esto significa que las cisternas de un mismo dictiosoma son diferentes. Se diferencia la cara cis (cóncava), la región intermedia y la cara trans (convexa).

Funciones

• Formación de lisosomas primarios y secreción.
• Glucosilación de proteínas:
  1. Las proteínas procedentes del RER se encapsulan en vesículas de transición que se desplazan hasta el aparato de Golgi, uniéndose a la parte del dictiosoma próxima al RER.
  2. Otras vesículas de transición transportan las proteínas a través de las cisternas medianas. Las proteínas se modifican de acuerdo con su destino.
  3. En el compartimento final, las proteínas se clasifican y empaquetan, y adquieren una envuelta membranosa constituyendo vesículas cuyo destino final puede ser formar lisosomas primarios, gránulos de secreción o colaborar en la renovación de la membrana celular.
• El aparato de Golgi también es responsable de la biosíntesis de glicoproteínas y participa en la formación de la placa celular en las células vegetales.

Lisosomas

Vesículas membranosas que presentan formas y tamaños muy diferentes. Se originan a partir del RE o del aparato de Golgi. Constituyen el aparato digestivo de la célula. Las partículas procedentes del medio externo penetran en la célula mediante un proceso de invaginación de la membrana celular, que se separa de esta, formándose una vacuola alimenticia. Los lisosomas primarios se unen a esta vacuola, dando lugar a un organelo único, la vacuola digestiva, que contiene moléculas que va a digerir. Estas moléculas, una vez digeridas, pasan al citoplasma celular. Sin embargo, no todas las sustancias son digeridas y, por tanto, no pueden ser aprovechadas por la célula. A estas partículas no digeridas se les llama productos residuales, siendo expulsados al exterior de la célula después de que la vacuola digestiva se ha transformado en vacuola fecal. La vacuola fecal se fusiona con la membrana plasmática, vertiendo los desechos al exterior por exocitosis.

Peroxisomas y glioxisomas

Organelos membranosos redondeados presentes en todas las células eucariotas. Se forman a partir de la membrana del RE y suelen localizarse junto a él. Rompen grasas y aminoácidos en moléculas más pequeñas que pueden ser usadas por la mitocondria para producir energía. Las oxidasas utilizan oxígeno para oxidar diversos sustratos (RH₂ + O₂ → R + H₂O₂). La catalasa utiliza el peróxido de hidrógeno para oxidar diferentes sustancias, como alcoholes y fenoles (H₂O₂ + R’H₂ → R’ + 2H₂O). Los peroxisomas de las células hepáticas y renales intervienen en procesos de destoxificación de diversas moléculas que entran en la circulación. Por otra parte, si se produce un exceso de peróxido de hidrógeno, que es un agente oxidante y puede dañar a la célula, la catalasa lo transforma en agua y oxígeno (2H₂O₂ → 2H₂O + O₂). En las células de semillas grasas en germinación, aparece un tipo especial de peroxisoma denominado glioxisoma, cuya función es la de transformar los ácidos grasos de la semilla en azúcares necesarios para el desarrollo del embrión.

Vacuolas

Organelos de las células vegetales que derivan del RE y del aparato de Golgi. Suelen ser muy abundantes y su tamaño es variable. Los vegetales las utilizan para almacenar tanto nutrientes como productos de desecho, para realizar procesos de digestión y para dar turgencia a la planta.

Mitocondrias

Son organelos que se encuentran en todas las células eucariotas. Son los más grandes de la célula después del núcleo.

• Membrana externa: Es lisa, presenta proteínas que forman grandes canales acuosos que la hacen muy permeable y enzimas que activan los ácidos grasos para que sean oxidados en la matriz.
• El espacio intermembrana se localiza entre ambas membranas y tiene una composición similar al hialoplasma.
• La membrana interna es muy rica en proteínas, pero carece de colesterol. Es impermeable a los iones y a las moléculas grandes.
• La matriz está compuesta por ADN, ribosomas libres o adosados a la membrana interna, iones calcio y fosfato, ADP, ATP, coenzima A.

Funciones

• Oxidación respiratoria.
• Producción de moléculas que sirvan como precursores para la biosíntesis de macromoléculas en el hialoplasma.
• Síntesis de proteínas mitocondriales.

Cloroplastos

Organelos propios de las células eucariotas fotosintéticas. Contienen una serie de pigmentos, entre los que abundan las clorofilas, de color verde y que dan a las plantas su color característico. Las clorofilas son fundamentales para la captación de la luz, fase inicial de la fotosíntesis. Poseen forma ovoide. Son más grandes que las mitocondrias. Estos organelos están constituidos por una envoltura formada por una doble membrana: la externa separa el cloroplasto del hialoplasma, es lisa y muy permeable; y la interna, es lisa y delimita un espacio central denominado estroma. Entre ambas está el espacio intermembrana. Tilacoides del estroma, que se extienden a lo largo de todo el estroma, y tilacoides de los grana, cavidades aplanadas dispuestas una sobre otra a modo de pilas de monedas. En el estroma se localizan moléculas de ADN, ARN, ribosomas, inclusiones y enzimas que participan en la fase oscura de la fotosíntesis y enzimas que actúan en la replicación, transcripción y traducción del ADN. En las membranas de los tilacoides se encuentran los pigmentos captadores de luz y la cadena transportadora de electrones donde el ADP se fosforila y pasa a ATP. En los tilacoides se produce también la reducción del NADP que pasa a NADPH. La ATPasa es la encargada de catalizar la reacción de formación de ATP. Los cloroplastos son los encargados de transformar la materia inorgánica en materia orgánica, utilizando para ello energía luminosa (fotosíntesis).