Orgánulos Celulares Clave: Estructura y Funciones Esenciales
Lisosomas: Centros de Reciclaje Celular
Los lisosomas son vesículas rodeadas de membrana que contienen enzimas hidrolíticas, encargadas de las digestiones intracelulares. Se forman a partir de vesículas que se desprenden del aparato de Golgi. La membrana del lisosoma mantiene las enzimas hidrolíticas fuera del contacto con el citosol. La dependencia de la acidez para la actividad de estas enzimas protege el contenido del citosol, incluso si se produce alguna fuga de enzimas lisosomales.
Funciones Principales de los Lisosomas
- Digestión Intracelular: Intervienen en la digestión de macromoléculas.
- Heterofagia: Consiste en la digestión del material de origen exógeno, que se incorpora a la célula por pinocitosis o fagocitosis. Si la digestión es incompleta, quedan en el interior de los lisosomas sustancias no digeridas, formando los cuerpos residuales. Estos cuerpos residuales vierten los desechos al exterior por exocitosis, proceso denominado defecación celular. La heterofagia interviene en procesos tales como la nutrición y la defensa de los organismos.
- Autofagia: Consiste en la digestión de material de origen endógeno, es decir, de partes de la propia célula. La autofagia está relacionada con el recambio de los componentes celulares; por autofagia se destruyen los componentes celulares defectuosos o que ya no son necesarios para la célula. La autofagia asegura la nutrición en condiciones desfavorables, permitiendo que la célula subsista de sus propios materiales.
Vacuolas: Almacenamiento y Regulación en Células Vegetales
Las vacuolas son vesículas muy grandes, llenas de líquido y rodeadas por una membrana, el tonoplasto. Se forman por la fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi. El principal componente del líquido vacuolar es el agua, que puede contener sales, azúcares y proteínas en disolución. A veces, algunas sales están lo suficientemente concentradas en la vacuola como para formar cristales.
Funciones Esenciales de las Vacuolas
- Almacenamiento: Almacenan una gran variedad de sustancias, incluyendo nutrientes, productos de desecho tóxicos (que aíslan del resto del citoplasma) y pigmentos antociánicos.
- Actividad Digestiva: Poseen actividad digestiva, ya que pueden contener una gran variedad de enzimas hidrolíticas.
- Regulación de la Presión de Turgencia: Regulan la presión de turgencia. El aumento de tamaño de las células vegetales se debe, en gran parte, a la acumulación de agua en sus vacuolas.
Peroxisomas: Oxidación y Destoxificación Celular
Los peroxisomas son orgánulos membranosos que contienen enzimas oxidativas. Están especializados en llevar a cabo reacciones que utilizan el oxígeno molecular, generando peróxido de hidrógeno (H₂O₂), que es utilizado a continuación por la catalasa para realizar otras reacciones oxidativas útiles. Poseen dos tipos de enzimas oxidativas: oxidasas, que generan peróxido de hidrógeno, y la catalasa, que lo elimina.
Funciones Clave de los Peroxisomas
- Reacciones Oxidativas: Llevan a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos, generando H₂O₂.
- Destoxificación: Intervienen en reacciones de destoxificación.
- Glioxisomas (en plantas): En las plantas, existe un tipo de peroxisomas denominados glioxisomas, que desempeñan una función esencial transformando las grasas almacenadas en las semillas en azúcares, necesarios para el desarrollo del embrión.
Mitocondrias: Las Centrales Energéticas de la Célula
Las mitocondrias son las centrales energéticas de todas las células eucarióticas. En ellas tiene lugar la respiración celular, un proceso que implica la obtención de energía a partir de moléculas orgánicas y su conversión en ATP.
Estructura de las Mitocondrias
Las mitocondrias poseen dos membranas:
- Una membrana externa lisa.
- Una membrana interna muy plegada, cuyas invaginaciones reciben el nombre de crestas.
Entre ambas membranas se encuentra el espacio intermembranoso, y la matriz está limitada por la membrana interna. En la matriz se produce el ciclo de Krebs y en la membrana interna tiene lugar la fosforilación oxidativa.
Composición de las Mitocondrias
- Membrana Mitocondrial Externa: Está formada por una bicapa lipídica y numerosas proteínas asociadas; es muy permeable a la mayor parte de las moléculas pequeñas e iones.
- Espacio Intermembranoso: Posee una composición química equivalente a la del citosol, aunque encierra solo unas pocas enzimas.
- Membrana Mitocondrial Interna: Se encuentra plegada formando numerosas crestas que aumentan su superficie y, por ello, su actividad. Es prácticamente impermeable a las sustancias polares e iones; solo es completamente permeable al O₂, CO₂ y H₂O. En ella se pueden distinguir tres tipos diferentes de proteínas:
- Proteínas transportadoras específicas.
- Las proteínas de la cadena respiratoria.
- Un complejo enzimático denominado ATP-sintasa que cataliza la producción de ATP a partir de ADP y Pi (fosfato inorgánico).
- Matriz: Contiene una disolución de apariencia gelatinosa, formada por una mezcla muy concentrada de diversas enzimas, sustratos, ADP, ATP e iones inorgánicos. Entre las numerosas enzimas de la matriz se encuentran las responsables de la oxidación de las moléculas combustibles procedentes del citosol y las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.
Funciones Vitales de las Mitocondrias
- Respiración Celular: Proceso que consiste en la oxidación de las moléculas orgánicas por el oxígeno molecular para obtener energía en forma de ATP. La mitocondria utiliza como principal materia prima los ácidos grasos y el piruvato producido en el citosol a partir de la glucosa.
- Síntesis de ATP: En la membrana interna mitocondrial tiene lugar la síntesis de ATP por un proceso denominado fosforilación oxidativa; mediante esta se sintetiza la mayor parte del ATP que se produce en las células aeróbicas.
- Síntesis de Proteínas: En los ribosomas de la mitocondria se sintetizan las proteínas codificadas por el ADN mitocondrial.
- Producción de Precursores: Generación de precursores para la síntesis de diversas sustancias.