Citocromos (Citocromos)
Los citocromos son proteínas coloreadas que contienen un grupo hemo (un anillo de porfirina con un átomo de hierro en el centro). Este hierro puede cambiar su estado de oxidación entre Fe²⁺ y Fe³⁺, lo que les permite aceptar y donar electrones de forma reversible. Por eso se les llama proteínas de transferencia de electrones.
Se encuentran principalmente en la membrana interna de las mitocondrias (en la cadena de transporte de electrones de la respiración celular) y también en los cloroplastos de las plantas (durante la fotosíntesis). Hay tres tipos principales según el espectro de absorción y el tipo de hemo: citocromos a, b y c.
Función principal
En la respiración celular, los citocromos forman parte de la cadena respiratoria. El citocromo c, por ejemplo, transporta electrones desde el complejo III hacia el complejo IV (citocromo c oxidasa). Al final, los electrones se ceden al oxígeno molecular para formar agua. Este proceso libera energía que se usa para generar el gradiente de protones necesario para sintetizar ATP.
Cuando la mitocondria sufre un daño severo, el citocromo c se libera hacia el citoplasma de la célula, donde desencadena la cascada de señales que conduce a la muerte celular controlada.
En resumen: los citocromos son esenciales para la obtención de energía celular porque permiten el flujo ordenado de electrones en reacciones redox.
Ósmosis
La ósmosis es el movimiento neto de agua (el disolvente) a través de una membrana semipermeable desde una zona de menor concentración de solutos hacia una zona de mayor concentración de solutos. El agua se mueve para equilibrar las concentraciones a ambos lados de la membrana.
Es un proceso pasivo: no requiere energía (ATP). La fuerza que lo impulsa se llama presión osmótica. Cuanto mayor es la diferencia de concentración de solutos, mayor es la tendencia del agua a moverse.
La membrana celular actúa como semipermeable: permite el paso libre del agua (a través de acuaporinas o por difusión simple) pero restringe el paso de muchos solutos (iones, azúcares grandes, proteínas).
Ejemplo cotidiano: si colocas una célula animal en agua pura (hipotónica), el agua entra y la célula se hincha hasta poder reventar (hemólisis). Si la colocas en una solución muy concentrada (hipertónica), el agua sale y la célula se arruga.
Modelo de mosaico fluido
El modelo de mosaico fluido (propuesto por Singer y Nicolson en 1972) describe la estructura de la membrana plasmática y de las membranas de los orgánulos. Según este modelo, la membrana es una bicapa de fosfolípidos en la que las proteínas están embebidas o asociadas de forma irregular, como las piezas de un mosaico.
“Fluido” significa que los lípidos y muchas proteínas pueden moverse lateralmente dentro del plano de la membrana (tienen cierta libertad de movimiento). Esto le da flexibilidad y permite procesos como la endocitosis, la exocitosis y el cambio de forma celular.
“Mosaico” se refiere a que las proteínas no forman una capa continua, sino que están insertadas de manera dispersa entre los lípidos, creando un patrón irregular.
Componentes principales
• Bicapa de fosfolípidos: cabezas hidrofílicas hacia fuera y colas hidrofóbicas hacia dentro.
• Proteínas integrales (transmembrana): atraviesan toda la bicapa y funcionan como canales, transportadores o receptores.
• Proteínas periféricas: se adhieren a la superficie de la membrana.
• Colesterol: regula la fluidez (la disminuye a altas temperaturas y la aumenta a bajas).
• Glucolípidos y glucoproteínas: forman el glucocáliz, importante en el reconocimiento celular.
Orgánulos celulares
Los orgánulos son estructuras especializadas del citoplasma que realizan funciones concretas. A continuación se describen los principales:
Núcleo
Contiene el material genético (ADN) organizado en cromosomas. Controla las actividades de la célula mediante la expresión génica. Está rodeado por una envoltura nuclear doble con poros que permiten el intercambio de moléculas con el citoplasma. Dentro se encuentra el nucléolo, donde se ensamblan los ribosomas.
Mitocondria
Es la “central energética” de la célula. En su membrana interna ocurre la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, que producen la mayor parte del ATP. Tiene su propio ADN y ribosomas. Presenta crestas (pliegues de la membrana interna) que aumentan la superficie de reacción.
Retículo endoplásmico (RE)
RE rugoso: tiene ribosomas adheridos. Sintetiza y modifica proteínas que serán secretadas o incorporadas a membranas.
RE liso: sin ribosomas. Participa en la síntesis de lípidos, detoxificación de fármacos y almacenamiento de calcio.
Aparato de Golgi
Modifica, clasifica y empaqueta proteínas y lípidos recibidos del RE. Forma vesículas secretoras y lisosomas. Es el “centro de distribución” de la célula.
Lisosomas
Vesículas que contienen enzimas digestivas (hidrolasas). Digieren material extracelular (por endocitosis) o componentes celulares dañados (autofagia). Mantienen un pH ácido en su interior.
Peroxisomas
Contienen enzimas oxidativas que degradan ácidos grasos y detoxifican sustancias (como el peróxido de hidrógeno, que convierten en agua y oxígeno).
Ribosomas
Estructuras formadas por ARN ribosomal y proteínas. Son el lugar de la síntesis de proteínas (traducción). Pueden estar libres en el citosol o adheridos al RE rugoso.
Citoesqueleto
Red de filamentos proteicos (microtúbulos, microfilamentos de actina y filamentos intermedios) que da forma a la célula, permite el movimiento y sirve de “vías” para el transporte intracelular de orgánulos y vesículas.
Centrosoma y centriolos
El centrosoma organiza los microtúbulos y es el principal centro organizador de microtúbulos (MTOC). En células animales contiene un par de centriolos, importantes en la formación del huso mitótico durante la división celular.
Cloroplastos (solo en células vegetales y algas)
Realizan la fotosíntesis. Contienen clorofila y tienen su propio ADN. En su interior se encuentran los tilacoides (donde ocurren las reacciones luminosas) y el estroma (donde ocurre el ciclo de Calvin).
Vacuola (más desarrollada en vegetales)
Almacena agua, nutrientes, pigmentos y productos de desecho. En células vegetales, la vacuola central mantiene la turgencia (presión que mantiene la planta erguida).