Organelos celulares en célula animal y vegetal: características, funciones
Los organelos celulares son las estructuras internas que componen a las células – a modo de “órganos pequeños” – que desempeñan funciones estructurales, metabólicas, sintéticas, de producción y de consumo de energía.
Estas estructuras están contenidas en el citoplasma celular y en general, todas las células eucariotas están compuestas por un conjunto básico de organelos intracelulares. Estos pueden diferenciarse entre membranosos (presentan membrana plasmática) y no membranosos (carecen de membrana plasmática).
Cada organelo posee un conjunto de proteínas exclusivas que se encuentran generalmente en la membrana o en el interior de dicho organelo.
Existen organelos encargados en la distribución y transporte de proteínas (lisosomas), otros llevan a cabo funciones metabólicas y bioenergéticas (cloroplastos, mitocondrias y peroxisomas), de estructura y movimiento celular (filamentos y microtúbulos), y están los que forman parte de la superficie celular (membrana plasmática y pared celular).
Las células procariotas carecen de organelos membranosos, mientras que en las células eucariotas podemos encontrar ambos tipos de organelos. Estas estructuras pueden clasificarse también según la función que desempeñen en la célula.
Índice del artículo
- 1 Organelos: membranosos y no membranosos
- 2 Organelos en células animales
- 3 Organelos en células vegetales
- 4 Referencias
Estos organelos poseen una membrana plasmática que permite separar el medio interno del citoplasma celular. La membrana presenta formas vesiculares y tubulares y pueden estar plisadas como en el retículo endoplasmático liso o plegadas hacia el interior del organelo como en la mitocondria.
Esta organización de la membrana plasmática en los organelos permite aumentar su área superficial y formar además sub-compartimientos intracelulares donde se almacenan o segregan diversas sustancias como proteínas.
Entre los organelos con membrana encontramos los siguientes:
-Membrana celular, que delimita la célula y otros organelos celulares.
-Retículo endoplasmático rugoso (RER), lugar donde se lleva a cabo la síntesis proteica y la modificación de proteínas recién sintetizadas.
-Retículo endoplasmático liso (REL), donde se sintetizan lípidos y esteroides.
-Aparato de Golgi, modifica y envasa proteínas y lípidos para su transporte.
-Endosomas, participan en la endocitosis y además clasifican y redirigen a las proteínas hacia sus destinos finales.
-Lisosomas, contienen enzimas digestivas y participan en la fagocitosis.
-Vesículas de transporte, transladan material y participan en endocitosis y exocitosis.
-Mitocondrias y cloroplastos, producen ATP proveyendo a la célula de energía.
-Peroxisomas, intervienen en la producción y degradación de H2O2 y ácidos grasos.
Estos organelos no poseen una membrana plasmática que los delimite, y en ellos las proteínas exclusivas generalmente se auto-ensamblan en los polímeros que forman parte de los elementos estructurales del citoesqueleto.
Entre los organelos citoplasmáticos no membranosos encontramos:
-Microtúbulos, los cuales constituyen el citoesqueleto en conjunto con los microfilamentos de actina y filamentos intermedios.
-Filamentos, forman parte del citoesqueleto y se clasifican en microfilamentos y filamentos intermedios.
-Centriolos, estructuras cilíndricas de donde derivan los cuerpos basales de los cilios.
-Ribosomas, intervienen en la síntesis proteica y se componen de RNA ribosómico (RNAr).
Los animales cumplen diariamente actividades de protección, alimentación, digestión, movimiento, reproducción e inclusive la muerte. Muchas de estas actividades se llevan a cabo también dentro de las células que componen a dichos organismos, y son desempeñadas por los organelos celulares que conforman a la célula.
En general, todas las células de un organismo poseen la misma organización y utilizan mecanismos semejantes para llevar a cabo todas sus actividades. Sin embargo, algunas células pueden especializarse tanto en una o varias funciones que se diferencian de las demás por poseer mayor número o tamaño de ciertas estructuras o regiones celulares.
Se pueden diferenciar dos regiones o compartimientos principales dentro de las células: el núcleo, que es el organelo más prominente de las células eucariotas, y el citoplasma que contiene los demás organelos y algunas inclusiones en la matriz citoplasmática (como solutos y moléculas orgánicas).
El núcleo es el organelo más grande de la célula y representa la característica más resaltante de las células eucariotas, siendo lo que las diferencian de las células procariotas. Está bien delimitado por dos membranas o envolturas nucleares que poseen poros. Dentro del núcleo se encuentra el DNA en forma de cromatina (condensada y laxa) y el nucléolo.
Las membranas nucleares permiten que se aísle el interior del núcleo del citoplasma celular, además de servir como estructura y sostén de dicho organelo. Esta envoltura se compone de una membrana externa y una interna. La función de la envuelta nuclear es impedir el paso de moléculas entre el interior nuclear y el citoplasma.
Los complejos de poros en las membranas nucleares permiten el paso selectivo de proteínas y RNAs, manteniendo estable la composición interna del núcleo y además cumpliendo papeles claves en la regulación de la expresión génica.
En estos organelos está contenido el genoma celular, por lo que sirve de almacén de la información genética de la célula. La transcripción y procesamiento del RNA y la replicación del DNA ocurren dentro del núcleo, y solo la traducción ocurre fuera de este organelo.
La membrana plasmática o celular es una estructura compuesta por dos capas de lípidos anfipáticos, con una parte hidrofóbica y otra hidrofílica (bicapa lipídica) y algunas proteínas (integrales de membrana y periféricas). Dicha estructura es dinámica y participa en diversos procesos fisiológicos y bioquímicos de las células.
La membrana plasmática se encarga de mantener aislado el interior celular del medio circundante. Controla el paso de todas las sustancias y moléculas que entran y salen de la célula a través de diversos mecanismos como la difusión simple (a favor de un gradiente de concentración), y transporte activo, donde se requieren de proteínas de transporte.
El retículo endoplasmático se compone de una red de túbulos y sacos (cisternas) que se rodean por una membrana que se extiende desde el núcleo (membrana nuclear externa). Se trata también de uno de los organelos más grandes de las células.
El retículo endoplasmático rugoso (RER) posee en su superficie externa un gran número de ribosomas y además contiene vesículas que se extienden hasta el aparato de Golgi. Compone el sistema de síntesis proteica de la célula. Las proteínas sintetizadas pasan a las cisternas del RER donde son transformadas, acumuladas y transportadas.
Las células secretoras y las que poseen gran cantidad de membrana plasmática, como las neuronas, tienen retículos endoplasmáticos rugosos bien desarrollados. Los ribosomas que componen el RER se encargan de la síntesis de proteínas de secreción y proteínas que componen otras estructuras celulares como lisosomas, aparato de Golgi y membranas.
El retículo endoplasmático liso (REL) está involucrado en la síntesis de los lípidos y carece de ribosomas asociados a la membrana. Se compone de túbulos cortos tendiendo a tener una estructura tubular. Puede estar separado del RER o ser una extensión de él.
Las células asociadas a la síntesis de lípidos y secreción de esteroides poseen REL muy desarrollados. Este organelo interviene también en los procesos de desintoxicación y conjugación de sustancias nocivas, encontrándose muy desarrollados en las células hepáticas.
Poseen enzimas que modifican compuestos hidrófobos como pesticidas y sustancias carcinógenas, convirtiéndolos en productos hidrosolubles que son fácilmente degradados.
En el aparato de Golgi se reciben las proteínas sintetizadas y modificadas en el retículo endoplasmático. En este organelo, dichas proteínas pueden sufrir otras modificaciones para finalmente ser transportadas a lisosomas, membranas plasmáticas o destinadas a secreción. Las glicoproteínas y esfingomielina se sintetizan en el aparato de Golgi.
Este organelo se compone por unas especies de bolsas rodeadas de membrana conocidas como cisternas, y presentan vesículas asociadas. Las células que secretan proteínas por exocitosis y aquellas que sintetizan membrana y proteínas asociadas a membranas poseen aparatos de Golgi muy activos.
La estructura y función del aparato de Golgi presenta polaridad. La porción que se encuentra más próxima al RER se denomina red cis-Golgi (CGN) y tiene una forma convexa. Por esta región entran las proteínas procedentes del retículo endoplasmático, para ser transportadas dentro del organelo.
El apilamiento de Golgi constituye la región media del organelo y es donde se llevan a cabo las actividades metabólicas de dicha estructura. La región madurativa del complejo de Golgi se conoce como red trans-Golgi (TGN), presenta una forma cóncava y es el punto de organización y distribución de las proteínas hacia sus destinos finales.
Los lisosomas son organelos que contienen las enzimas capaces de degradar proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos. Son, básicamente el sistema digestivo de las células, degradando polímeros biológicos captados desde el exterior celular y los productos propios de las células (autofagia).
Aunque pueden presentar distintas formas y tamaños, dependiendo del producto captado para su digestión, estos organelos son generalmente vacuolas esféricas densas.
Las partículas capturadas por endocitosis se transportan a los endosomas que maduran posteriormente a lisosomas por la agregación de hidrolasas ácidas provenientes del aparato de Golgi. Estas hidrolasas son las responsables de degradar proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos.
Los peroxisomas son organelos pequeños (microcuerpos) con una membrana plasmática simple, que contienen enzimas oxidativas (peroxidasas). La reacción de oxidación llevada a cabo por estas enzimas produce peróxido de hidrógeno (H2O2).
En estos organelos, la catalasa se encarga de regular y digerir el H2O2 controlando su concentración celular. Las células hepáticas y de los riñones tienen cantidades importantes de peroxisomas, siendo estos los centros principales de desintoxicación del organismo.
El número de peroxisomas contenidos en una célula se ve regulada en respuesta a la dieta, a consumos de ciertos fármacos y como respuesta a diversos estímulos hormonales.
Las células que consumen y generan cantidades importantes de energía (como células musculares estriadas) presentan abundantes cantidades de mitocondrias. Estos organelos representan un papel crítico en la producción de energía metabólica en las células.
Se encargan de la producción de energía en forma de ATP a partir de la degradación de los carbohidratos y ácidos grasos, por medio del proceso de fosforilación oxidativa. Se pueden describir también como generadores de energía móviles capaces de trasladarse en la célula, proveyendo la energía necesaria.
Las mitocondrias se caracterizan por contener su propio DNA y pueden codificar RNAt, RNAr y algunas proteínas mitocondriales. La mayoría de las proteínas mitocondriales son traducidas en los ribosomas y transportadas a las mitocondrias por la acción de señales específicas.
El ensamblaje de las mitocondrias implica proteínas codificadas por su propio genoma, otras proteínas codificadas en el genoma nuclear y proteínas importadas desde el citosol. La cantidad de estos organelos aumenta por división durante la interfase, aunque dichas divisiones no están sincronizadas con el ciclo celular.
Los ribosomas son pequeños organelos que participan en la síntesis proteica. Estos se componen de dos subunidades superpuestas una sobre la otra, que contienen proteínas y RNA. Desempeñan un importante papel en la construcción de cadenas polipeptídicas durante la traducción.
Los ribosomas pueden encontrarse libres en el citoplasma o asociados al retículo endoplasmático. Al participar activamente en la síntesis de proteínas, se encuentran unidos por el RNAm en cadenas de hasta cinco ribosomas denominadas polirribosomas. Las células especializadas en síntesis proteica tienen grandes cantidades de estos organelos.
La mayoría de los organelos descritos previamente (núcleo, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, ribosomas, membrana plasmática y peroxisomas) se encuentran formando parte de las células vegetales, donde cumplen básicamente las mismas funciones que en las células animales.
Los principales organelos en las células vegetales, que las diferencian de otros organismos son los plastidios, vacuolas y la pared celular. Dichos organelos se encuentran rodeados por membrana citoplasmática.
La pared celular es una red glucoprotéica existente prácticamente en todas las células vegetales. Ejerce un importante papel en el intercambio celular de sustancias y moléculas y en la circulación del agua a diferentes distancias.
Esta estructura se compone de celulosa, hemicelulosas, pectinas, lignina, suberina, polímeros fenólicos, iones, agua y diversas proteínas estructurales y enzimáticas. Este organelo se origina en la citocinesis por la inserción de la placa celular, que es una partición formada por la fusión de vesículas de Golgi en el centro de la figura mitótica.
Los polisacáridos complejos de la pared celular se sintetizan en el aparato de Golgi. La pared celular, también conocida como matriz extracelular (MEC) no solo proporciona dureza y formas definidas a la célula, sino que participa también en procesos como crecimiento celular, diferenciación y morfogénesis y respuestas a estímulos ambientales.
Las vacuolas son uno de los organelos más grandes presentes en las células vegetales. Están rodeadas por una membrana sencilla y tienen forma de sacos, almacenando agua y sustancias de reserva como almidones y grasas o sustancias de desecho y sales. Están compuestas por enzimas hidrolíticas.
Intervienen en los procesos de exocitosis y endocitosis. Las proteínas transportadas desde el aparato de Golgi ingresan en las vacuolas, que asumen la función de lisosomas. También participan en el mantenimiento de la presión de turgencia y del equilibrio osmótico.
Los plastidios son organelos rodeados por una doble membrana. Se clasifican en cloroplastos, amiloplastos, cromoplastos, oleinoplastos, proteinoplastos, proplástidos y etioplastos.
Estos organelos son semiautónomos, pues contienen un genoma propio conocido como nucleoide en la matriz del organelo o estroma, además de una maquinaria de replicación, transcripción y traducción.
Los plastidios cumplen diversas funciones en las células vegetales, como la síntesis de sustancias y almacenamiento de nutrientes y pigmentos.
Tipos de plástidos
Los cloroplastos se consideran los plastidios más importantes. Están entre los organelos más grandes de las células y se encuentran en diversas regiones dentro de ella. Están presentes en hojas y tejidos verdes, conteniendo clorofila. Intervienen en la captación de energía solar y la fijación de carbono atmosférico en el proceso de fotosíntesis.
-Los amiloplastos se encuentran en tejidos de reserva. Carecen de clorofila y están repletos de almidón, sirviendo como almacén de estos y además en la cofia de la raíz participan en la percepción gravitrópica.
-Los cromoplastos almacenan pigmentos llamados carotenos, que se asocian con las coloraciones anaranjadas y amarillas de las hojas otoñales, flores y frutos.
-Los oleinoplastos almacenan aceites mientras que los proteinoplastos almacenan proteínas.
-Los proplastidios son pequeños plastidios encontrados en células meristemáticas de las raíces y tallos. Su función no es muy clara, aunque se cree que son precursores de los demás plastidios. La reformación de los proplastidios se asocia a la re-diferenciación de algunos plastidios maduros.
-Los etioplastos se encuentran en cotiledones de plantas crecidas en la oscuridad. Al ser expuestos a la luz se diferencian rápidamente a cloroplastos.
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