Fisiología Celular: Lisosomas, Mitocondrias y Procesos de Digestión y Energía

Lisosomas: Centros de Reciclaje Celular

Vesículas pequeñas formadas en el aparato de Golgi que contienen enzimas digestivas en su interior. La membrana de los lisosomas, una unidad de membrana, permite, mediante mecanismos como la difusión simple, difusión facilitada, ósmosis y bombeo activo, el intercambio de sustancias, facilitando la incorporación de productos digeridos al citosol.

Digestión Celular: Un Proceso Vital

La digestión celular es un proceso fundamental para la célula, que le permite degradar y reciclar macromoléculas, así como eliminar desechos. Se lleva a cabo en varias etapas:

1. Endocitosis: Las sustancias sólidas (fagocitosis) o líquidas (pinocitosis) son ingresadas a la célula.
2. Vacuola Digestiva: Se forma a partir de la endocitosis y permanece en el citoplasma.
3. Lisosoma Primario: Es la vesícula formada en el aparato de Golgi, rica en enzimas hidrolíticas.
4. Lisosoma Secundario (Fagolisosoma): Se forma de la unión del lisosoma primario con la vacuola digestiva.

La cara luminal del lisosoma realiza un bombeo activo de iones H+, acidificando drásticamente el medio en su interior (pH muy ácido, aproximadamente 4.5-5.0). Esto favorece la actividad óptima de las enzimas hidrolíticas, permitiendo la digestión de oligopéptidos, polisacáridos, lípidos y otras sustancias. Aunque algunas de estas sustancias ya hayan sido parcialmente procesadas por el aparato digestivo extracelular, aún es necesaria una digestión molecular a nivel intracelular para su total aprovechamiento.

Mecanismos de Transporte y Eliminación Post-Digestión

Una vez completada la digestión en el lisosoma secundario, los productos resultantes son gestionados de diversas maneras:

• Difusión de Productos Degradados

  Los productos degradados dentro del lisosoma secundario (como aminoácidos, monosacáridos, nucleótidos) son difundidos al citosol para su aprovechamiento metabólico por la célula.

• Transitosis: Transporte a Través de la Célula

  Es posible que el lisosoma secundario se dirija hacia otro extremo de la célula para liberar, mediante exocitosis, los nutrientes a otra célula o al medio extracelular, un proceso conocido como transitosis.

• Exocitosis: Eliminación de Residuos

  Una vez difundido lo necesario, la vacuola residual (cuerpo residual) es transportada hacia el borde de la membrana plasmática para que sus residuos no digeribles sean eliminados al líquido extracelular (LEC).

• Vesículas Recicladoras: Mantenimiento de la Membrana

  El retículo endoplasmático liso (REL) y rugoso (REG) formarán vesículas de unidad de membrana para reparar o reponer las partes de la membrana plasmática que se invaginaron durante la endocitosis o se fusionaron durante la exocitosis.

Puede ocurrir que las sustancias no se difundan completamente y que sean incorporadas al sistema vascular para su redirección y almacenamiento en caso de exceso en el citoplasma o de no lograrse la difusión. Además, los lisosomas también son cruciales en la autofagia, un proceso mediante el cual la célula degrada y recicla sus propios componentes dañados u obsoletos.

Inclusiones Celulares: Almacenes Temporales

Gránulos o vacuolas de distintos tamaños que se encuentran en el citoplasma. Son estructuras variables y no imprescindibles para la supervivencia celular inmediata, ya que su presencia depende del estado metabólico de la célula. Por ejemplo, en las células adiposas, las inclusiones de grasa (gotas lipídicas) pueden ocupar casi todo el espacio citoplasmático, sirviendo como reserva energética.

Mitocondrias: Las Centrales Energéticas de la Célula

Son orgánulos citoplasmáticos, generalmente en forma de esfera o bastón, con un tamaño aproximado de 0.5 a 10 micrones de largo. Su número varía significativamente entre los diferentes tipos celulares; aquellas células que tienen un mayor gasto metabólico (como las musculares o hepáticas) presentarán una mayor cantidad de mitocondrias para satisfacer sus demandas energéticas.

Estructura de la Mitocondria

Las mitocondrias poseen una estructura compleja de doble membrana:

• Membrana Externa: Lisa y permeable a pequeñas moléculas.
• Cámara Externa (Espacio Intermembrana): Espacio entre las dos membranas.
• Membrana Interna: Altamente plegada en crestas mitocondriales, impermeable y sitio de la cadena de transporte de electrones.
• Cámara Interna (Matriz Mitocondrial): Espacio delimitado por la membrana interna, contiene enzimas para el ciclo de Krebs y el ADN mitocondrial.
• ADN Mitocondrial: Material genético propio de la mitocondria, circular y bicatenario.

Funciones Clave de las Mitocondrias

• Generación de ATP: La Moneda Energética Celular

  La función principal de las mitocondrias es la síntesis de ATP (Adenosín Trifosfato), la principal forma de energía química utilizable para la mayoría de las reacciones celulares. El ATP está clasificado como un nucleótido libre. Cada molécula de ATP está formada por: una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y tres grupos fosfato de alta energía.

• Síntesis de Aminoácidos No Esenciales

  En la matriz mitocondrial se sintetizan algunos de los aminoácidos no esenciales, precursores de proteínas.

• Remoción del Calcio (Ca²⁺)

  El exceso de iones Ca²⁺ en el citoplasma es activamente bombeado hacia la matriz mitocondrial a través de sus membranas, contribuyendo a la regulación de la homeostasis del calcio intracelular y previniendo efectos tóxicos.