La Célula: Estructura, Transporte y Funciones de sus Organelos Clave

Transporte de Moléculas a Través de la Membrana Celular

La membrana celular regula el paso de sustancias. Las moléculas se clasifican según su capacidad para atravesarla:

• Moléculas no polares de pequeño tamaño, polares sin carga o solubles en lípidos: Pasan directamente a través de la bicapa lipídica.
• Moléculas con carga (iones, ácidos orgánicos, aminoácidos): Requieren la ayuda de proteínas transportadoras específicas.

Tipos de Transporte

Transporte Pasivo

No requiere gasto de energía y sigue el gradiente electroquímico.

• Difusión Simple: Paso directo a través de la membrana o con la ayuda de proteínas de canal.
• Difusión Facilitada: Requiere proteínas transportadoras.
  • Uniporte: Transporte de una sola sustancia.
  • Contratransporte: Transporte de dos sustancias simultáneamente.
    • Simporte: Ambas sustancias se mueven en el mismo sentido.
    • Antiporte: Ambas sustancias se mueven en sentidos opuestos.

Transporte Activo

Requiere gasto de energía (ATP) y puede mover sustancias en contra de su gradiente electroquímico.

Organelos Celulares y sus Funciones

Retículo Endoplasmático (RE)

Es una red de membranas interconectadas que se extiende por el citoplasma.

• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER):
  • Posee ribosomas adheridos a su cara citoplasmática.
  • Función principal: Síntesis y modificación de proteínas destinadas a la secreción, inserción en membranas o a otros orgánulos.
  • Almacena proteínas en su lumen, a menudo unidas a chaperonas.
  • Transporta proteínas y algunas sufren modificaciones postraduccionales (excepto en glóbulos rojos).
• Retículo Endoplasmático Liso (REL):
  • Carece de ribosomas.
  • Funciones:
    • Síntesis de lípidos y derivados lipídicos.
    • Detoxificación de numerosos productos tóxicos liposolubles.
    • Almacenamiento y liberación de iones de calcio (Ca²⁺), esencial para la contracción muscular.

Complejo de Golgi

Formado por dictiosomas (sacos membranosos aplanados) y presenta dos caras:

• Cara cis (de formación): Orientada hacia el núcleo y el RER.
• Cara trans (de maduración): Genera vesículas o gránulos de secreción.

Funciones:

• Modifica y completa la maduración de proteínas sintetizadas en el RER.
• Secreta proteínas en vesículas de secreción o vesículas revestidas.
• Participa en la formación del glicocálix y la pared celular vegetal.
• Relacionado con el tránsito de lípidos.
• Interviene en la génesis de los lisosomas.

Lisosomas

Son vesículas que contienen enzimas hidrolíticas, conocidas como hidrolasas lisosómicas.

• Lisosomas Primarios: De reciente formación, aún no fusionados con sustratos.
• Lisosomas Secundarios: Se forman por la fusión de un lisosoma primario con otra vesícula.
  • Fagolisosomas (o vacuolas digestivas): Fusión con un fagosoma.
  • Autofagolisosomas (o cuerpos multivesiculares): Fusión con una vesícula que contiene componentes celulares propios para degradación.
  • También existen cuerpos residuales (o telolisosomas): Contienen material no digerido.

Vacuolas

Orgánulos de contenido hídrico con diversas funciones:

• En células vegetales:
  • Contribuyen a la turgencia celular.
  • Incrementan la superficie celular.
  • Almacenan glúcidos, iones, aminoácidos, proteínas, pigmentos, enzimas lisosómicas, entre otros.
• Vacuolas contráctiles o pulsátiles: Presentes en algunos protistas, ayudan a expulsar el exceso de agua que entra por ósmosis.

Mitocondrias

Son los centros de la respiración celular aerobia. Su estructura incluye:

• Membrana mitocondrial externa: Lisa y permeable.
• Espacio intermembranoso (o perimitocondrial).
• Membrana mitocondrial interna: Posee una estructura trilaminar típica con invaginaciones llamadas crestas mitocondriales.
  • Carece de colesterol.
  • Contiene ATPasas y cadenas de transporte de electrones.
  • En las crestas se encuentran las partículas elementales F1 (ATP sintasa).
• Matriz mitocondrial: Contiene ADN mitocondrial circular, ARN, ribosomas y enzimas responsables del Ciclo de Krebs (o Ciclo del Ácido Cítrico) y la producción de NADH.

Funciones principales:

• En la matriz:
  • Beta-oxidación de los ácidos grasos.
  • Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico para generar acetil-CoA y moléculas reducidas.
  • Ciclo de Krebs.
  • Síntesis de proteínas específicas para la mitocondria.
• En la membrana mitocondrial interna:
  • Fosforilación oxidativa (producción de ATP).

Peroxisomas

Orgánulos implicados en reacciones de oxidación de compuestos orgánicos.

• Generan peróxido de hidrógeno (H₂O₂).
• La catalasa, una enzima peroxisomal, detoxifica el H₂O₂ convirtiéndolo en H₂O y O₂.

Cloroplastos

Son plastidios que provienen de proplastidios (como leucoplastos y cromoplastos).

Estructura:

• Membrana plastidial externa e interna.
• Espacio intermembranoso.
• Estroma: Fluido interno donde se realiza el Ciclo de Calvin. A veces contiene pirenoides (ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa rodeada de almidón).
• Tilacoides: Sacos membranosos aplanados, agrupados en grana.
  • En las membranas tilacoidales se localizan los fotosistemas (centros de reacción y pigmentos antena), las cadenas de transporte de electrones y las ATPasas de la fosforilación.

Función principal: Realizar la fotosíntesis oxigénica, utilizando la luz como fuente de energía y el CO₂ como fuente de carbono.

• Fase Lumínica (en la membrana tilacoidal):
  • Reacciones de conversión de la energía lumínica en energía química (ATP).
  • Generación de poder reductor (NADPH + H⁺) en presencia de pigmentos fotosintéticos.
• Fase Oscura (en el estroma):
  • El CO₂ se fija en moléculas orgánicas mediante el Ciclo de Calvin.
  • Se almacena como polisacáridos de reserva.

Las proteínas necesarias para la función plastidial se sintetizan tanto en el ADN plastídico como en el núcleo celular.