Exploración Detallada de los Componentes Celulares y sus Roles Biológicos

Peroxisoma: Orgánulo de Degradación y Detoxificación

Pequeño orgánulo membranoso que degrada ácidos grasos y aminoácidos (aa) mediante reacciones oxidativas. Estas reacciones utilizan O₂ y generan peróxido de hidrógeno (H₂O₂), una sustancia citotóxica que es convertida en H₂O y O₂ por la enzima catalasa.

Presencia y Cantidad

• Presente en células animales (riñón, hígado y pulmones) y vegetales (fotorrespiración).
• Aproximadamente 500 por célula.

Ultraestructura

• Esféricos, con un diámetro (Ø) de 0.2 – 1 µm.
• Poseen una única membrana.
• Matriz finamente granular.
• Nucleoide paracristalino.
• Placa marginal.
• Carecen de ADN y ribosomas.

Funciones Clave

1. Protección celular: Descompone el H₂O₂ citotóxico.
2. Catabolismo: Degrada ácidos grasos (especialmente de cadena muy larga, >20C), bases púricas y prostaglandinas, entre otros.
3. Beta-oxidación de ácidos grasos: Convierte ácidos grasos en Acetil CoA.
   • Este proceso es crucial para la síntesis de colesterol y otros lípidos.
   • No está ligado a la formación de ATP.
   • La energía liberada se convierte en calor.
4. Síntesis de ácidos biliares: Ocurre en los hepatocitos.
5. Detoxificación: Descompone el alcohol en el hígado.
6. Oxidación de lípidos almacenados: En las semillas, se denominan glioxisomas y actúan como fuente de carbono y energía para el crecimiento de la plántula.
7. Fotorrespiración: Participa en este proceso en las hojas, en colaboración con mitocondrias y cloroplastos.
8. Bioluminiscencia: Posee luciferasa, una enzima que genera luz en las luciérnagas.

Biogénesis

Se replican por división de peroxisomas preexistentes, una vez que han importado:

• El contenido enzimático (proteínas), sintetizado por los ribosomas del citoplasma.
• Los componentes de la membrana, a partir del retículo endoplasmático.

Posteriormente, se dividen por segmentación.

Centrómero: Punto Clave en la División Celular

Localización: Constricción primaria de un cromosoma.

Estructura y Función

• Posee dos cinetocoros, uno en cada cromátida.
• Implicado en el movimiento de los cromosomas durante la anafase.
• Es un centro organizador de microtúbulos (MTOC).
• Los microtúbulos cinetocóricos se unen a él.

Estructura del Cinetocoro

Un disco de tres capas:

• Externa: Unida a microtúbulos.
• Media: No electronodensa.
• Interna: Unida a la cromatina.

El Nucléolo: Fábrica de Ribosomas

Estructura esférica intranuclear, con un diámetro de 1-3 µm.

Función Principal

Encargado de la síntesis del ARN ribosómico (ARNr) y de empaquetarlo con proteínas procedentes del citosol para formar las subunidades ribosomales.

Ultraestructura

• Porción amorfa: Contiene el organizador nucleolar (ADN, genes ARNr).
• Porción fibrosa: Contiene las transcripciones de ARNr (recién formadas).
• Porción granular: Contiene las subunidades ribosomales en formación.

Los Ribosomas: Maquinaria de Síntesis Proteica

Son partículas citoplasmáticas, libres o adosadas a membranas, observables únicamente con el Microscopio Electrónico de Transmisión (MET), con un diámetro de 20-30 nm. Están formadas por dos subunidades desiguales (una mayor y otra menor), compuestas por ARNr y proteínas.

Localización

• Libres en el citoplasma: Formando polirribosomas.
• Unidos al Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) y a la superficie externa de la membrana nuclear externa.
• Matriz mitocondrial: Mitorribosomas.
• Estroma del cloroplasto: Plastorribosomas.

Función Principal

Síntesis de proteínas:

• Proteínas solubles del citoplasma (ej. del citoesqueleto, enzimas glucolíticas).
• Proteínas periféricas (cara citosólica) de la membrana plasmática.
• Proteínas del núcleo, de las mitocondrias, de los cloroplastos y de los peroxisomas.

Polirribosomas

Una cadena de ARNm puede ser traducida por varios ribosomas a la vez, formando un polirribosoma.

El Retículo Endoplasmático (RE): Red de Membranas Celulares

Compartimento membranoso extenso (aproximadamente el 10% del volumen celular), formado por:

• Cisternas.
• Túbulos.
• Vesículas.

Características Generales

• Elementos comunicados entre sí.
• Presentan una cara citoplasmática y una cavidad (espacio luminal continuo) con una cara luminal.
• No toca la membrana plasmática.
• Se continúa con la envoltura nuclear.
• Es el desmotúbulo en los plasmodesmos de la pared celular vegetal.
• Existen dos tipos, morfológica y funcionalmente distintos: el Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) y el Retículo Endoplasmático Liso (REL).
• Biogénesis: Se renueva a sí mismo constantemente.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

• Formado por cisternas y vesículas.
• Sacos aplanados de membrana celular.
• Ribosomas adosados en la cara citoplasmática.
• Cisternas continuas con la envoltura nuclear.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

• Red de túbulos cortos y finos.
• Se continúa con el RER.
• No presenta ribosomas.

Funciones del REL

1. Detoxificación: Especialmente en el hígado.
2. Gluconeogénesis: En el hígado.
3. Glucogenólisis: En el hígado.
4. Forma el retículo sarcoplásmico en las células del músculo estriado.
5. Reservorio intracelular de Ca⁺².
6. Biosíntesis de fosfolípidos de membrana.
7. Biosíntesis de colesterol: Para las membranas y para la formación de hormonas esteroides (glándula suprarrenal, gónadas).

Funciones del RER

1. Síntesis de proteínas: Para secretar, para la membrana plasmática y para otros orgánulos.
2. Modificación de proteínas:
   • Plegamiento de las proteínas.
   • Formación de puentes disulfuro.
   • Glucosilación (formación de glicoproteínas).
   • Unión a glucolípidos.
   • Identificación de proteínas plegadas incorrectamente y su reparación.
3. Formación de las membranas celulares.
4. Exportación de proteínas y lípidos.

El Complejo de Golgi: Centro de Procesamiento y Clasificación

Conjunto de cisternas y vesículas membranosas donde los lípidos y proteínas, procedentes del RE, son procesados y clasificados para su destino a otros compartimentos celulares o para su secreción.

El citosol puede contener varios dictiosomas conectados por túbulos.

Funciones del Complejo de Golgi

El Complejo de Golgi actúa como una planta procesadora, clasificadora y empaquetadora:

• Modificación de macromoléculas.
• Clasificación de proteínas según su destino.
• Formación de la matriz de la pared celular vegetal.

Lisosomas: El Sistema Digestivo Celular

Corpúsculo esférico membranoso que contiene enzimas líticas, representando el sistema digestivo de la célula.

Biogénesis

Se forman a partir de los dictiosomas del complejo de Golgi.

Características

La superficie interna de la membrana está altamente glucosilada (similar al glucocálix de la membrana plasmática), formando un recubrimiento protector de la cara luminal.

Tipos de Lisosomas (en células animales)

1. Lisosomas Primarios:
   • Vesículas hidrolíticas procedentes del Golgi.
   • En estado latente (sin material a digerir).
   • Observables con TEM como vesículas esféricas de Ø 20-50 nm con contenido homogéneo y muy electronodenso.
2. Lisosomas Secundarios:
   • Lisosoma funcional.
   • Se forman al incorporar material a digerir (fusión del lisosoma primario con una vesícula de endocitosis o autofagia).
   • Aumentan su tamaño y son morfológicamente heterogéneos.

Función de los Lisosomas: Digestión Intracelular y Extracelular

Según la procedencia del material a digerir:

Digestión Intracelular (dentro de la célula)

• Heterofagia: Mecanismo de defensa (ej. en macrófagos) para digerir material interiorizado por endocitosis. Participan fagosomas y vesículas de pinocitosis.
• Autofagia: Eliminación de orgánulos defectuosos o regulación del exceso de secreción. Los orgánulos se rodean de membrana formando autofagosomas.

Resultado: La fusión de un lisosoma primario con una vesícula que contiene material a digerir forma un lisosoma secundario, que tras la digestión puede dejar cuerpos residuales (Ø 3 µm).

Digestión Extracelular

El contenido enzimático se libera en la matriz extracelular, participando en procesos como el remodelado del hueso o la fertilización del ovocito.

Vacuola: Almacén y Soporte Celular

Orgánulo rodeado por una membrana, el tonoplasto.

Características y Funciones

• Generalmente, una gran vacuola central en células vegetales.
• Mantiene un pH bajo (gracias a una bomba de H⁺).
• Contiene hidrolasas ácidas que realizan digestión intracelular.
• Almacena temporalmente azúcares, aminoácidos, iones, proteínas, polisacáridos y toxinas.
• Incorpora H₂O por ósmosis, lo que:
  • Controla la presión hidrostática.
  • Proporciona soporte estructural.
  • Contribuye al crecimiento de la pared celular.