Orgánulos de membrana de la célula

Orgánulos celulares

Los orgánulos (organelas) son microestructuras esenciales para todas las células y desempeñan ciertas funciones vitales. Se distingue entre orgánulos membranosos y no membranosos. Los orgánulos membranosos, separados del hialoplasma circundante por membranas, incluyen el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas, los peroxisomas y las mitocondrias.

Orgánulos de membrana de la célula

Todos los orgánulos de membrana se construyen a partir de membranas elementales, cuyo principio de organización es similar a la estructura de los citolemas. Los procesos citofisiológicos se asocian con la adhesión, fusión y separación constantes de membranas, mientras que la adhesión y la unificación solo son posibles en monocapas de membrana topológicamente idénticas. Así, la capa externa de la membrana de cualquier orgánulo que mira hacia el hialoplasma es idéntica a la capa interna del citolema, y la capa interna que mira hacia la cavidad del orgánulo es similar a la capa externa del citolema.

El retículo endoplasmático (reticulum endoplasmaticum) es una estructura continua única formada por un sistema de cisternas, túbulos y sacos aplanados. Las micrografías electrónicas distinguen entre el retículo endoplasmático granular (rugoso, granular) y no granular (liso, agranular). La cara externa del retículo granular está cubierta de ribosomas, mientras que la cara no granular carece de ribosomas. El retículo endoplasmático granular sintetiza (en los ribosomas) y transporta proteínas. El retículo no granular sintetiza lípidos y carbohidratos y participa en su metabolismo [por ejemplo, hormonas esteroides en la corteza suprarrenal y células de Leydig (sustenocitos) de los testículos; glucógeno en las células hepáticas]. Una de las funciones más importantes del retículo endoplasmático es la síntesis de proteínas de membrana y lípidos para todos los orgánulos celulares.

El aparato reticular interno, o complejo de Golgi (apparatus reticularis internus), es un conjunto de sacos, vesículas, cisternas, tubos y placas delimitados por una membrana biológica. Los elementos del complejo de Golgi están conectados entre sí por estrechos canales. Las estructuras del complejo de Golgi son donde los polisacáridos, complejos proteína-carbohidrato, se sintetizan y acumulan y se excretan de las células. Así es como se forman los gránulos secretores. El complejo de Golgi está presente en todas las células humanas excepto en los eritrocitos y las escamas córneas de la epidermis. En la mayoría de las células, el complejo de Golgi se encuentra alrededor o cerca del núcleo, en las células exocrinas, por encima del núcleo, en la parte apical de la célula. La superficie convexa interna de las estructuras del complejo de Golgi mira hacia el retículo endoplasmático, y la superficie cóncava externa mira hacia el citoplasma.

Las membranas del complejo de Golgi están formadas por el retículo endoplasmático granular y son transportadas por vesículas de transporte. Las vesículas secretoras brotan constantemente del exterior del complejo de Golgi, y las membranas de sus cisternas se renuevan constantemente. Las vesículas secretoras suministran material de membrana a la membrana celular y al glucocáliz. Esto asegura la renovación de la membrana plasmática.

Los lisosomas son vesículas con un diámetro de 0,2-0,5 μm que contienen alrededor de 50 tipos de diversas enzimas hidrolíticas (proteasas, lipasas, fosfolipasas, nucleasas, glicosidasas, fosfatasas). Las enzimas lisosomales se sintetizan en los ribosomas del retículo endoplasmático granular, desde donde se transfieren mediante vesículas de transporte al complejo de Golgi. Los lisosomas primarios se desprenden de las vesículas del complejo de Golgi. En los lisosomas se mantiene un ambiente ácido, con un pH que fluctúa entre 3,5 y 5,0. Las membranas de los lisosomas son resistentes a las enzimas que contienen y protegen al citoplasma de su acción. La violación de la permeabilidad de la membrana lisosomal provoca la activación de enzimas y graves daños a la célula, incluida su muerte.

En los lisosomas secundarios (maduros) (fagolisosomas), los biopolímeros se digieren en monómeros. Estos se transportan a través de la membrana lisosómica hasta el hialoplasma celular. Las sustancias no digeridas permanecen en el lisosoma, lo que lo transforma en un cuerpo residual de alta densidad electrónica.

Los peroxisomas (peroxisomas) son vesículas con un diámetro de 0,3 a 1,5 µm. Contienen enzimas oxidativas que destruyen el peróxido de hidrógeno. Participan en la degradación de aminoácidos, el metabolismo de lípidos, incluyendo el colesterol y las purinas, y la desintoxicación de numerosas sustancias tóxicas. Se cree que las membranas de los peroxisomas se forman por gemación del retículo endoplasmático no granular, y que las enzimas son sintetizadas por los polirribosomas.

Las mitocondrias, que son las "centrales energéticas de la célula", participan en los procesos de respiración celular y la conversión de energía en formas disponibles para la célula. Sus principales funciones son la oxidación de sustancias orgánicas y la síntesis de trifosfato de adenosina (ATP). Las mitocondrias son estructuras redondas, alargadas o con forma de bastón, de 0,5 a 1,0 μm de largo y 0,2 a 1,0 μm de ancho. Su número, tamaño y ubicación dependen de la función de la célula y sus necesidades energéticas. Existen numerosas mitocondrias grandes en los cardiomiocitos, fibras musculares del diafragma. Se ubican en grupos entre las miofibrillas, rodeadas de gránulos de glucógeno y elementos del retículo endoplasmático no granular. Las mitocondrias son orgánulos con membranas dobles (cada una de aproximadamente 7 nm de grosor). Entre las membranas mitocondriales externa e interna existe un espacio intermembrana de 10 a 20 nm de ancho. La membrana interna forma numerosos pliegues o crestas. Por lo general, las crestas se orientan a lo largo del eje longitudinal de la mitocondria y no alcanzan el lado opuesto de la membrana mitocondrial. Gracias a las crestas, el área de la membrana interna aumenta drásticamente. Así, la superficie de las crestas de una mitocondria de un hepatocito es de aproximadamente 16 μm. Dentro de la mitocondria, entre las crestas, existe una matriz de grano fino en la que son visibles gránulos con un diámetro de aproximadamente 15 nm (ribosomas mitocondriales) y finos filamentos que representan moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN).

La síntesis de ATP en las mitocondrias está precedida por etapas iniciales que ocurren en el hialoplasma. En este (en ausencia de oxígeno), los azúcares se oxidan a piruvato (ácido pirúvico). Simultáneamente, se sintetiza una pequeña cantidad de ATP. La principal síntesis de ATP ocurre en las membranas de las crestas mitocondriales con la participación del oxígeno (oxidación aeróbica) y enzimas presentes en la matriz. Durante esta oxidación, se genera energía para las funciones celulares y se liberan dióxido de carbono (CO₂ ₎ y agua (H₂O ₎. En las mitocondrias, las moléculas de información, transporte y ácidos nucleicos ribosomales (ARN) se sintetizan a partir de sus propias moléculas de ADN.

La matriz mitocondrial también contiene ribosomas de hasta 15 nm de tamaño. Sin embargo, los ácidos nucleicos mitocondriales y los ribosomas difieren de las estructuras similares de esta célula. Por lo tanto, las mitocondrias cuentan con su propio sistema necesario para la síntesis de proteínas y la autorreproducción. El aumento del número de mitocondrias en una célula se produce mediante su división en partes más pequeñas que crecen, aumentan de tamaño y pueden volver a dividirse.

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