GENERALIDADES DE LA CÉLULA

Y DEL CITOPLASMA

Las células son las unidades estructurales y funcionales básicas de todos los organismos multicelulares.

Los procesos que normalmente asociamos con las actividades diarias de los organismos, como protección, ingestión, digestión, absorción de metabolitos, eliminación de desechos, movimiento, reproducción e incluso la muerte, son reflejos de procesos similares que ocurren dentro de cada una de los miles de millones de células que forman el cuerpo humano. En gran medida, las células de los diferentes tipos utilizan mecanismos semejantes para sintetizar proteínas, transformar energía e incorporar sustancias esenciales en la célula; además, usan las mismas clases de moléculas para poder contraerse y duplican su material genético de la misma manera.

Las funciones específicas se identifican con estructuras y regiones específicas de la célula.

Algunas células desarrollan una o más de estas funciones con un grado tal de especialización que se identifican por la función y las estructuras celulares relacionadas con ella. Por ejemplo, aunque todas las células contienen proteínas filamentosas contráctiles, algunas, como las células musculares, poseen grandes cantidades de estas proteínas en una organización específica.

Esto les permite realizar su función especializada de contracción tanto en el nivel celular como en el hístico. La actividad o función especializada de una célula es un reflejo no sólo de la presencia de una cantidad mayor del componente estructural específico que efectúa la actividad, sino también de la forma de la célula, su organización con respecto a otras células similares y sus productos. Las células están divididas en dos compartimentos principales: el citoplasma y el núcleo.

En general, el citoplasma es la parte de la célula que está ubicada fuera del núcleo. El citoplasma contiene orgánulos (“órganos pequeños”) e inclusiones en un gel acuoso llamado matriz citoplasmática. La matriz está compuesta por una gran variedad de solutos (incluidos los iones inorgánicos como Na*, K' y Ca2+) y moléculas orgánicas como los metabolitos intermedios, los hidratos de carbono, los lípidos, las proteínas y los ácidos ribonucleicos (RNA). La célula controla la concentración de los solutos en la matriz, lo cual tiene un efecto sobre el ritmo de la actividad metabólica dentro del compartimento citoplasmático.

El núcleo es el orgánulo más grande de la célula y contiene el genoma junto con las enzimas necesarias para la duplicación del DNA y su transcripción en RNA. El citoplasma y el núcleo tienen funciones distintas pero actúan en conjunto para mantener la viabilidad celular. La estructura y la función del núcleo se describen en el capítulo.

Los orgánulos se clasifican en membranosos (limitados por membrana) y no membranosos.

Los orgánulos comprenden los sistemas membranosos de la célula y los compartimentos limitados por membrana que realizan las funciones celulares metabólicas, sintéticas, consumidoras de energía y generadoras de energía, al igual que componentes estructurales no membranosos. Todas las células tienen el mismo conjunto básico de orgánulos intracelulares que pueden clasificarse en dos grupos:

1) orgánulos membranosos, con membranas plasmáticas que separan el medio interno del orgánulo del citoplasma circundante y

2) orgánulos no membranosos, que carecen de membrana plasmática.

Las membranas de los orgánulos membranosos adoptan en el citoplasma formas vesiculares, tubulares o de otro tipo que pueden estar enrolladas (como en el caso del retículo endoplasmático de superficie lisa [REL]) o replegadas (como en el caso de la membrana mitocondrial interna). Estas configuraciones de la membrana aumentan mucho la extensión de la superficie sobre la cual ocurren las reacciones bioquímicas y fisiológicas esenciales. Los espacios encerrados por las membranas de los orgánulos constituyen los microcompartimientos intracelulares donde se segregan o concentran sustratos, productos u otras sustancias. Además, cada tipo de orgánulo contiene un conjunto de proteínas exclusivas; en los orgánulos membranosos estas proteínas se hallan incorporadas en su membrana o secuestradas en su luz. Por ejemplo, las enzimas de los lisosomas están separadas de la matriz citoplasmática por una membrana específica resistente a ellas porque su actividad hidrolítica sería perjudicial para la célula. En los orgánulos no membranosos las proteínas exclusivas suelen autoensamblarse en los polímeros que forman los elementos estructurales del citoesqueleto.

Además de orgánulos, el citoplasma contiene inclusiones, materiales que no suelen estar rodeados de membrana biológica.

Comprenden elementos tan diversos como cristales, gránulos de pigmento, lípidos, glucógeno y productos de desecho almacenados

Los orgánulos membranosos comprenden:

• Membrana plasmática (o celular), una bicapa lipídica que forma el límite de la célula y los límites de muchos orgánulos intracelulares;

• Retículo endoplásmico de superficie rugosa (RER), una región del retículo endoplásmico asociada con ribosomas, que es el sitio donde se produce la síntesis proteica y la modificación de las proteínas neosintedzadas;

• Retículo endoplásmico de superficie lisa (REL), una región del retículo endoplasmático que interviene en la síntesis de lípidos y esteroides, pero que no está asociada con ribosomas;

• Aparato de Golgi, un orgánulo membranoso compuesto por Múltiples cisternas aplanadas que se ocupan de modificar, clasificar y envasar proteínas y lípidos para su transpone intracelular o extracelular;

• Endosomas, compartimentos limitados por membrana que participan en los mecanismos de endocitosis y cuya función principal es clasificar las proteínas que le son enviadas mediante las vesículas endocíticas y redirigirlas hacia los diferentes compartimentos celulares que serán sus destinos finales;

• Lisosomas, orgánulos pequeños que contienen enzimas digestivas y se forman a partir de endosomas mediante la entrega orientada de proteínas de membrana lisosómica exclusivas y enzimas lisosómicas;

• Vesículas de transporte (incluidas las vesículas pinocíticas, las vesículas endocíticas y las vesículas con cubierta) que intervienen tanto en la endocitosis como en la exocitosis y varían en cuanto a forma y material transportado;

• Mitocondrias, orgánulos que proveen la mayor parte de la energía a la célula al producir adenosina trifosfato (ATP) en el proceso denominado fosforilación oxidativa;

• Peroxisomas, orgánulos pequeños que participan en la producción y la degradación de H20 2 y en la degradación de los ácidos grasos.

Los que siguen son orgánulos no membranosos:

• microtúbulos, que en conjunto con los microfilamentos (actina) y los filamentos intermedios forman el citoesqueleto y que se alargan (por adición de dímeros de tubulina) y se acortan (por extracción de dímeros de tubulina) continuamente, una propiedad conocida como inestabilidad dinámica;

• Filamentos, que también son parte del citoesqueleto y pueden clasificarse en dos grupos: microfilamentos (o filamentos de actina), que son cadenas flexibles de moléculas de actina globular, y filamentos intermedios, que son resistentes y están formados por diversas proteínas (ambos proveen resistencia a la tracción para soportar tensiones y confieren solidez para hacer frente a las fuerzas de cizallamiento);

• Centriolos, par de estructuras cilindricas cortas que se ubican en el centro del centro organizador de microtúbulos (MTOC, por su sigla en inglés) o centrosoma y de los cuales derivan los cuerpos basales de los cilios; y

• Ribosomas, estructuras compuestas de RNA ribosómico (rRNA) y proteínas ribosómicas (incluidas las proteínas adheridas a las membranas del RER y las proteínas libres en el citoplasma) que son indispensables para la síntesis proteica.