Orgànuls Cel·lulars: Estructura, Funció i Metabolisme Essencial

Citosol: Medi Aquós Cel·lular

El citosol és el medi aquós del citoplasma en el qual es troben immersos els orgànuls cel·lulars. S'observa amb microscopi òptic i electrònic. En el microscopi òptic, es presenta com una substància homogènia, mentre que en l'electrònic s'observen diferències en el citosol que envolta el nucli respecte al que envolta l'aparell de Golgi. La seva composició química és molt complexa; és una dispersió col·loïdal amb sucres, àcids grassos, aminoàcids, pèptids i vitamines, que tenen propietats físiques de gel i presenta viscositat.

Funcions del Citosol

La majoria de les funcions estan relacionades amb el metabolisme intermediari:

1. Actua de magatzem de molècules energètiques i estructurals.
2. És el lloc on es desenvolupen processos metabòlics intermedis com la glicòlisi, la glicogènesi i la biosíntesi.
3. És responsable dels moviments cel·lulars ameboides i intracel·lulars.
4. Dona propietats col·loïdals a la cèl·lula.

Citosquelet: Estructura i Moviment Cel·lular

El citosquelet consisteix en una xarxa d'estructures filamentoses que dona forma i organització interna a la cèl·lula, permetent el seu moviment gràcies als seus components, que són:

• Microtúbuls: Estructures cilíndriques de 25 nm de diàmetre i llargària indefinida. Estan formats per dímeres de tubulina; aquestes subunitats s'associen i formen protofilaments, i 13 protofilaments donen lloc a un microtúbul. Els microtúbuls donen lloc a altres estructures com els centríols.
• Centríols: Són estructures cilíndriques molt petites que estan formades per nou triplets de microtúbuls. Originen:
  • Centrosoma: Actua de centre organitzador de microtúbuls citoplasmàtics durant la interfase.
  • Cinetosoma: Es troba a la base de cilis i flagels i col·labora en la seva formació.
  • Cilis i flagels: Estructures ondulants que donen moviment a la cèl·lula. Es diferencien en la seva longitud: un o dos flagels per cèl·lula, i els cilis són molt més abundants.
• Microfilaments: Són estructures cilíndriques i de llargària indefinida. Donen resistència, capacitat de moure's i forma a la cèl·lula.
• Filaments intermedis: Constitueixen un entramat de fibres proteiques. L'estructura que formen aquests filaments s'estén de l'embolcall nuclear fins a la membrana plasmàtica.

Membranes Internes i Orgànuls Cel·lulars

Reticle Endoplasmàtic: Síntesi i Transport

El reticle endoplasmàtic és una estructura membranosa que tenen totes les cèl·lules eucariotes. Es distribueix per tot el citoplasma i es pot considerar un únic sac tancat, format per membrana i amb continuïtat amb la membrana nuclear externa. La cavitat interna del reticle és el lumen. Constitueix també un mecanisme de connexió entre l'espai de la membrana nuclear i el citosol.

Funcions del Reticle Endoplasmàtic

1. Assegurar el transport de substàncies per la cèl·lula, des de l'espai de la membrana nuclear fins al medi extracel·lular.
2. Intervenir en la síntesi de proteïnes i lípids, i en l'emmagatzematge de substàncies extracel·lulars i creades per la cèl·lula.
3. Fer la síntesi de membranes cel·lulars.

Tipus de Reticle Endoplasmàtic

• RER (Reticle Endoplasmàtic Rugós): Anomenat rugós per la presència de ribosomes enganxats a la cara citoplasmàtica. És present en totes les cèl·lules eucariotes, excepte als espermatozoides, i és molt abundant en les cèl·lules secretores de proteïnes.
• REL (Reticle Endoplasmàtic Llis): Sense ribosomes.

Funcions del RER

1. Síntesi i emmagatzematge de proteïnes: Els ribosomes intervenen; les proteïnes s'uneixen a la subunitat gran del ribosoma i són les que configuren l'aspecte aplanat del RER.
2. Glicosilació: Procés que consisteix en la unió d'un oligosacàrid amb la proteïna sintetitzada al RER.

Funcions del REL

El REL és present en totes les cèl·lules eucariotes, molt abundant en cèl·lules especialitzades en metabolisme lipídic. Està format per una xarxa de tubs molt fins. Estableix connexió amb mitocondris, glicogen i peroxisomes, cosa que el RER no fa. No intervé en la síntesi proteica.

1. Síntesi de components lipídics de les lipoproteïnes.
2. Síntesi d'hormones lipídiques a partir del colesterol.
3. Detoxificació de substàncies, com drogues o substàncies tòxiques del metabolisme.
4. Formació de vesícules transportadores.
5. Contracció muscular.

Els dos tipus de reticle estan intercomunicats i poden passar enzims pel lumen d'un costat a l'altre.

Ribosomes: Fàbriques de Proteïnes Cel·lulars

Els ribosomes són estructures complexes que es troben en cèl·lules eucariotes i procariotes. No tenen membrana pròpia. La seva composició química és d'ARN i proteïnes diverses. La seva funció és la síntesi de proteïnes. Els ribosomes consten de dues parts: una subunitat major i una altra de menor. Els podem trobar lliures al citosol, i també es troben als mitocondris, cloroplasts, nucli i peroxisomes, o bé units al reticle endoplasmàtic i a l'aparell de Golgi (però no adherits a vesícules de secreció, membrana plasmàtica i lisosomes).

Aparell de Golgi: Processament i Secreció

L'aparell de Golgi és un orgànul cel·lular membranós format per un o diversos dictiosomes, que són grups de cisternes discoïdals, i vesícules de secreció. L'aparell de Golgi està polaritzat i presenta dues cares:

• Cara cis: Orientada al RER, és generalment convexa, i està constituïda per sàculs de menys diàmetre i de membrana més fina.
• Cara trans: Orientada a la membrana plasmàtica, és generalment còncava, i es caracteritza perquè presenta cisternes molt grans, de membrana més gruixuda.

Funcions de l'Aparell de Golgi

1. Intervé en els processos de secreció de substàncies.
2. Acaba el procés de glicosilació de proteïnes i lípids, que comença al RER.
3. Intervé en el reciclatge de la membrana cel·lular per aprofitar les proteïnes i lípids.
4. Actua en la formació dels lisosomes primaris.

Lisosomes: Digestió Cel·lular Essencial

Els lisosomes són orgànuls cel·lulars envoltats de membrana presents en cèl·lules eucariotes animals i vegetals. Contenen enzims hidrolítics destinats a processos de digestió cel·lular. Són vesícules procedents de l'AG que contenen enzims digestius: proteases, lipases, etc. La membrana és molt rica en glicoproteïnes, que protegeixen de la pròpia digestió.

Funció dels Lisosomes

La seva funció és la digestió de matèria orgànica, que pot ser de dues maneres:

• Extracel·lular: Els enzims se secreten a l'exterior.
• Intracel·lular: Si s'uneixen a una vesícula que conté matèria orgànica.

Peroxisomes: Oxidació i Detoxificació Cel·lular

Els peroxisomes són orgànuls membranosos presents pràcticament en totes les cèl·lules eucariotes, animals i vegetals. El nombre i la mida dels peroxisomes depèn de l'activitat cel·lular i del tipus cel·lular; són abundants en cèl·lules hepàtiques i renals. L'interior dels peroxisomes conté enzims oxidants, com la catalasa. La seva formació és per gemmació de membranes del REL.

Reaccions d'Oxidació en Peroxisomes

Les reaccions d'oxidació en què intervenen els peroxisomes són:

1. Detoxificació de diferents molècules perjudicials.
2. Catalitzen la degradació d'àcids grassos.

Els glicoxisomes són peroxisomes exclusius de les cèl·lules vegetals amb enzims que permeten fabricar glúcids a partir de lípids. Són importants en la germinació de les llavors.

Vacúols: Emmagatzematge i Turgència Cel·lular

Els vacúols són orgànuls constituïts per una membrana unitària amb un interior aquós. En cèl·lules animals són petites i s'acostumen a anomenar vesícules. En la cèl·lula vegetal són grans, generalment n'hi ha una o dues, sí que reben el nom de vacúol, i el conjunt de vacúols rep el nom de Vacuoma.

Funcions dels Vacúols

1. Acumular aigua que dona turgència.
2. Emmagatzemar substàncies de reserva, de rebuig i substàncies específiques (antocianòsids, alcaloides).

Mitocondris: Centres Energètics de la Cèl·lula

Els mitocondris són orgànuls de totes les cèl·lules eucariotes on s'obté energia mitjançant la respiració cel·lular. En el mitocondri es diferencien quatre parts:

• Membrana externa: Amb moltes proteïnes transmembranoses que actuen com a canals de penetració de substàncies.
• Espai intermembranós.
• Membrana interna: Amb molts replecs anomenats crestes mitocondrials; en ella es troben proteïnes.
• Matriu mitocondrial: Espai intern on es produeixen les reaccions metabòliques de la respiració cel·lular.

La seva funció és obtenir energia a partir de l'oxidació de molècules orgàniques que la cèl·lula ha ingerit, i aquest procés s'anomena respiració cel·lular. La respiració cel·lular comprèn dues etapes: el cicle de Krebs (a la matriu mitocondrial) i la cadena respiratòria (a la membrana interna). Els mitocondris també disposen d'ADN propi i ribosomes per a la síntesi de proteïnes mitocondrials.

Cloroplasts: La Fotosíntesi en Cèl·lules Vegetals

Els cloroplasts són orgànuls exclusius de les cèl·lules vegetals, contenen clorofil·la i duen a terme la fotosíntesi (procés que transforma energia lluminosa en energia química en forma d'ATP). Aquest ATP s'utilitzarà per a sintetitzar glucosa a partir de CO2 i H2O. Els cloroplasts poden ser de formes diverses, però la més freqüent és la lenticular amb les següents parts:

• Membrana externa: Molt permeable.
• Membrana interna: Amb permeases o proteïnes translocadores.
• Espai intermembranós.
• Estroma: Medi intern amb nombrosos sàculs aplanats anomenats tilacoïdes; en les seves membranes es troben els pigments fotosintètics.

Els cloroplasts també tenen ADN i ribosomes i poden sintetitzar proteïnes específiques. Els tilacoïdes són l'estructura més important del cloroplast, ja que conté la major part de molècules necessàries per realitzar la fotosíntesi.