Orgánulos membranosos

Son compartimentos delimitados por una membrana lipídica y especializados en realizar funciones concretas para la célula eucariota. Son: Retículo endoplasmático, complejo o aparato de Golgi, Lisosomas, Vacuolas, mitocondrias, Peroxisomas y Cloroplastos.

Retículo endoplasmático

Sistema de sáculos (o cisternas) y túbulos conectados entre sí y que participa en la síntesis de proteínas y lípidos destinados a la secreción. El espacio interno se denomina lumen o luz del retículo.

Comunicado con la membrana nuclear y el complejo de Golgi. Dos tipos de retículo según su estructura:

1 Retículo endoplasmático rugoso (REG)

Sistema de cisternas aplanadas con ribosomas adheridos en su cara citoplasmática. Membrana ligeramente más fina y más fluída que la membrana plasmática.

Sus funciones son:

• Almacenamiento de proteínas sintetizadas por los ribosomas
• Modificaciones postraduccionales de las proteínas (adición de glúcidos, etc.)
• Control del plegamiento de las proteínas mediante chaperonas
• Ensamblaje de proteínas multiméricas (formadas por varias cadenas polipeptídicas)

2 Retículo endoplasmático liso (REL)

Sistema de túbulos conectados entre sí y sin ribosomas asociados. Sus funciones son:

• Síntesis de lípidos y derivados. Todos los lípidos, menos los lípidos mitocondriales y los ácidos grasos, y hormonas lipídicas en ciertas células.
• Detoxificación. Eliminación de productos tóxicos liposolubles (medicamentos, sustancias tóxicas, drogas, etc.)
• Metabolismo de carbohidratos. Hidrólisis de polisacáridos almacenados (glucógeno)
• Almacén de Ca2+ para la contracción muscular. En el retículo sarcoplasmático. Se libera Ca2+ tras un estímulo nervioso.

Complejo o aparato de Golgi

Conjunto de sáculos o cisternas apilados y comunicados entre sí (dictiosomas) rodeados de vesículas membranosas. Se diferencian dos caras (polaridad):

• -Cara de formación o cara cis. Más próxima al núcleo y conectada al RER
• -Cara de maduración o cara trans. Orientada hacia la membrana plasmática. De ella se originan las vesículas de secreción
• -Cisternas intermedias. En medio de ambas

Las funciones del complejo de Golgi son:

• Modificación de proteínas sintetizadas en el RER. Aquí terminan de madurar las proteínas procedentes del RER (adición de glúcidos, proteolisis o rotura, adición de grupos fosfato o fosforilación, etc.)
• Transporte y secreción de proteínas y lípidos. Transporte desde la cara cis hacia la cara trans, En la cara trans se forman las vesículas de secreción (revestidas o no), Las vesículas de secreción al exterior viajan y se fusionan con la membrana plasmática, Las vesículas de transporte interno viajan a diferentes orgánulos y El tráfico de vesículas puede ser continuo o desencadenarse bajo determinados estímulos (por ejemplo, los gránulos de zimógeno)
• Sistema RE-complejo de Golgi; Implicados en importantes procesos celulares, entre los que destaca la formación de la pared celular y el glicocálix o la formación de lisosomas

Lisosomas

Pequeñas vesículas membranosas que contienen abundantes enzimas hidrolíticas para llevar a cabo la digestión celular.

Hidrólisis = Reacción química entre una molécula de agua y una macromolécula en la cual la molécula de agua rompe uno o más enlaces químicos y la transforma en moléculas más sencillas

Existen dos tipos de lisosomas:

• Lisosomas primarios. Los lisosomas recién formados que contienen las hidrolasas. Proceden del Golgi.
• Lisosomas secundarios. Se forman por la fusión de lisosomas primarios a una vesícula de endocitosis. Realizan la digestión celular.

La función de los lisosomas es intervenir en los procesos de digestión celular. Dependiendo de cómo actúen en dichos procesos tenemos:

• -Fagolisosomas. Fusión de un lisosoma primario con una vesícula fagocítica que contiene sustancias nutritivas.
• -Autofagolisosomas. Fusión con una vesícula autofagocítica, es decir, contiene restos de la propia célula que deben ser eliminados.
• -Cuerpos multivesiculares. Lisosoma que contiene diversas vesículas o varios lisosomas englobados por una membrana

Vacuolas

Orgánulos membranosos con elevado contenido en agua que realizan funciones muy diversas para la célula.

1 Vacuola vegetal

Orgánulo de gran tamaño (puede llegar a ocupar el 90% del volumen celular) rodeado por una membrana llamada tonoplasto. Sus funciones son:

• Contener enzimas hidrolíticas para la digestión
• Mantener la turgencia
• Almacenar diversas sustancias (agua, sales, azúcares, pigmentos, sustancias tóxicas o de desecho, sustancias de defensa, etc.)

2 Vacuola contráctil o pulsátil

Orgánulo acuoso presente en ciertos protistas que lleva a cabo la regulación osmótica: expulsa agua que entra en la célula.

Peroxisomas

Orgánulos implicados en reacciones de oxidación, el mismo tipo de reacción que ocurre en las mitocondrias. Las características generales de este orgánulo son:

• Vesículas membranosas semejantes a los lisosomas
• Matriz densa de aspecto granular
• Puede contener inclusiones cristalinas
• Una de las enzimas oxidativas más características de los peroxisomas es la catalasa.

1 Funciones de los peroxisomas

-Reacciones oxidativas. Oxidación de compuestos orgánicos. y Detoxificación. Enzimas que eliminan productos tóxicos como el peróxido de hidrógeno (catalasa) o el etanol.

Mitocondrias

Orgánulos membranosos donde se realiza el metabolismo respiratorio aerobio para la obtención de energía. En general, las características básicas de este orgánulo son:

• Forma cilíndrica y alargada
• Tamaño entre 0,5 y 1 μm
• Número variable dependiendo del tipo celular.

1 Estructura y composición de las mitocondrias

La mitocondria consta de los siguientes elementos:

• Membrana mitocondrial externa. De composición semejante a la del resto de orgánulos. Contiene numerosos canales transmembranales (porinas).
• Membrana mitocondrial interna. Estructura típica de las membranas celulares, con abundantes proteínas, sin colesterol, más impermeable a los iones y con numerosas crestas mitocondriales.
• Espacio intermembranoso. Espacio entre las dos membranas de composición semejante al citoplasma.
• Matriz mitocondrial. Contiene el ADN mitocondrial, ARN, ribosomas 70S y diversas enzimas implicadas en el metabolismo.

2 Funciones de las mitocondrias

La obtención de energía para la célula es un proceso compartimentalizado:

• En la matriz mitocondrial. Oxidación de los ácidos grasos (β-oxidación), Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, Ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos y Síntesis de las proteínas mitocondriales.
• En la membrana mitocondrial interna. Transporte de electrones por la cadena respiratoria para la síntesis de ATP

3 Génesis de las mitocondrias

En los organismos con reproducción sexual, las mitocondrias son de origen materno → Uso del ADN mitocondrial para estudios evolutivos

En el interior celular, las mitocondrias se dividen de forma independiente → Mecanismo de bipartición y mecanismo de gemación

Teoría de la endosimbiosis

Teoría propuesta por Lynn Margullis en 1970. Explica el origen de la célula eucariota como resultado de sucesivos eventos de fagocitosis y posterior desarrollo de una relación simbiótica entre el organismo fagocítante y el organismo fagocitado (simbiogénesis). A partir de la simbiogénesis evolucionaron mitocondrias y cloroplastos.

El organismo fagocitado (endosimbionte) aporta ventajas; Pérdida de autonomía del endosimbionte y

evolución hacia orgánulo

Pruebas a favor de la endosimbiosis; Tamaño de las mitocondrias, ADN bicatenario circular cerrado en mitocondrias y cloroplastos, Doble membrana en ambos orgánulos, Ribosomas 70S en ambos orgánulos, División independiente y por fisión binaria, como en procariotas y Complejos proteicos encargados de obtener energía situados en la membrana, como en procariotas.

Cloroplastos

Orgánulos vegetales de color verde o pardo y compartimentalizados donde se realiza la fotosíntesis. La célula vegetal contiene diferentes tipos de plastos o plastidios: Cloroplastos, Cromoplastos. Abundantes pigmentos carotenoides y los Leucoplastos. Plastos incoloros que almacenan sustancias de reserva.

Las características generales de este orgánulo son: Formas y número muy variables dependiendo del organismo y Son más grandes que las mitocondrias (2-10 μm)

1 Estructura de los cloroplastos

Principales compartimentos del cloroplasto:

• -Envuelta; Delimitado por la membrana plastidial externa (con porinas) y la interna (con proteínas transportadoras específicas), similares a la del RER y Espacio intermembranoso entre ellas.
• -Estroma; Matriz del cloroplasto, Contiene los tilacoides y la grana, Contiene: ADN plastidial, ribosomas 70S, gránulos de almidón, inclusiones lipídicas y proteicas y Ribulosa-1-5-bifosfato carboxilasa
• -Tilacoides y grana; Tilacoides interconectados forman un compartimento interno, el espacio tilacoidal.

2 Función de los cloroplastos

Llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica, donde se distinguen dos fases:

• Fase lumínica. En la membrana tilacoidal. Transformación de energía lumínica en energía química (ATP) y poder reductor.
• Fase oscura. En el estroma. Fijación de CO2 en moléculas orgánicas (ciclo de Calvin)

-Otras reacciones anabólicas: biosíntesis de ácidos grasos, biosíntesis de proteínas del cloroplasto

-La energía de la fase lumínica también permite otras reacciones anabólicas en el estroma:

• Biosíntesis de ácidos grasos
• Biosíntesis de proteínas del cloroplasto

3 Génesis de los cloroplastos

Durante el desarrollo, los protoplastos se transforman en cloroplastos gracias a la luz. En etapa adulta, a partir de otros cloroplastos por escisión binaria.