PROCARIONTES Y EUCARIONTES: ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y VIDA

En la foto: el mundo de lo pequeño fue descubierto e interpretado por uno de los pioneros de la curiosidad: Anthony Leeuwenhoek personaje que nació en el año de 1632 en Holanda. La preparación es de una tinción de células de la sangre (Eucariontes) observadas al microscopio óptico (Explorer BioGen, 2011).

Células procariontes y eucariontes

ESTRUCTURA DE UNA CÉLULA EUCARIONTE

Dentro de las células eucariontes, las moléculas están distribuidas dentro de organelos y en el citoplasma. Dentro de los eucariontes existen notorias diferencias entre las células de los vegetales con respecto a los animales, los hongos y organismos fotosintéticos.

Los componentes que integran a una célula típica eucarionte son las siguientes:

Protoplasto: es casi toda la célula vegetal a excepción de la pared celular.

Núcleo: es donde se encuentra el ADN (ácido desoxirribonucleico) y se organiza en estructuras complejas llamados cromosomas (Croma: color y Soma: cuerpo), los cuales a su vez contienen genes que darán origen a varias proteínas con funciones determinadas. El ADN está asociado con proteínas específicas tales como las histonas y forman dos tipos de cromatina (heterocromatina: inactiva y eucromatina: activa). Dentro del núcleo también están presentes los nucléolos responsables de sintetizar subunidades que más tarde se unen al citoplasma para dar lugar a los ribosomas; los nucléolos se presentan en forma circular y asociados a los cromosomas.

El núcleo presenta una envoltura nuclear (conformado por dos membranas) en la que se encuentran distribuidos los poros encargados de regular la entrada y salida de sustancias del el. Dentro del núcleo se llevan a cabo procesos de diferentes síntesis de ARN: ribosomal, de transferencia, mensajero y los ARN pequeños nucleares.

Ribosomas: con un diámetro de aproximadamente 15 µm, los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma o asociados al RER (retículo endoplasmico rugoso), son orgánulos que dirigen la síntesis de proteínas a través del ARN mensajero (ARNm), los cuales, siguen dos rutas posibles: pasan a formar parte del citoplasma o bien siguen una ruta secretora.

Retículo endoplasmico (RE): la palabra retículo hace alusión a una pequeña red y endoplasmático a su ubicación en el citoplasma. El RE se forma a partir de la envoltura nuclear externa y se vuelve a su vez en una extensión de la misma. En el RE se lleva a cabo la síntesis de proteínas, lípidos y otras moléculas, las cuales, se exportan ya sea fuera de la célula o en la misma para la fabricación de la membrana celular.

Se presentan dos tipos de RE, el REL (reticulo endoplasmico liso) y el RER (reticulo endoplasmico rugoso). El REL se responsabiliza de fabricar lípidos, modificar la estructura de algunos carbohidratos, en el almacenamiento de calcio y en la destoxificación de drogas. El RER contiene ribosomas que sintetizan proteínas, además de efectuar el plegamiento de las mismas en la estructura cuaternaria y en donde se da la glucosilación (adición de un carbohidrato a una proteína o lípido). Las proteínas mal plegadas en este lugar son destruidas por proteosomas.

Aparato de Golgi: está formado por varios sacos independientes de cisternas (cuerpos de Golgi). El aparato de Golgi tiene una cara cercana al RE llamada sis, la cual, recibe las vesículas de transporte que contienen en su interior las sustancias producidas en el RE. Por el otro lado se encuentra la cara trans, de donde salen tres tipos de vesículas: lisosomas, vesículas de secreción y vesículas de membrana. La función del aparato de Golgi consiste en recibir los productos elaborados del RE, para continuar los procesos de glicosilación y terminarlos, dando así, una gran gama de oligosacáridos.

Cloroplastos (presentes principalmente en plantas): contienen pigmentos verdes de clorofila y es el encargado de llevar a cabo la fotosíntesis. Los cloroplastos se localizan en las zonas verdes de un vegetal (generalmente en las hojas). Con un diámetro de 5µm, estos se encargan de atrapar la energía solar y transportarla a los sacos internos (tilacoides) donde se encuentran los fotosistemas. El conjunto de tilacoides conforman la grana, los tilacoides están rodeados por un fluido llamado estroma que es en donde se da la producción y almacenamiento de azucares.

Los cloroplastos son considerados como plastidios (orgánulo vegetal donde se almacenan los nutrientes y pigmentos o bien se elaboran). Además de los cloroplastos se pueden encontrar los leucoplastos y los cromoplastos, los primeros carecen de pigmentos mientras que los otros contienen pigmentos amarillos, naranjas o rojos.

Mitocondrias: son las encargadas de convertir la energía química almacenada para la realización de diversas actividades celulares.

Dentro de la mitocondria se llevan a cabo algunos procesos destacados como el ciclo del ácido cítrico, el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (constituyentes de la respiración celular), estos eventos se dieron a conocer gracias a los investigadores Albert Lehninger, Eugene Kennedy y Hans Krebs. Además es el centro metabólico en donde se rompen los azucares para almacenar su energía química en forma de ATP (adenosin trifosfato).

La mitocondria posee dos membranas y un pequeño cromosoma circular (esto da a entender su origen endosimbiotico). Poseen sus propios ribosomas (las cuales producen proteínas). La mitocondria tiene un envoltorio llamado cresta y una matriz, las cuales, contienen la maquinaria metabólica encargada de procesar la energía de los azúcares y convertirla en ATP.

Microcuerpos: son pequeños orgánulos de aproximadamente 1 µm de diámetro que contienen enzimas similares a los lisosomas y que derivan del RE. Los microcuerpos o también llamados peroxisomas generan peróxido de hidrógeno (potencialmente tóxico para otras partes de la célula).

Además de los peroxisomas, están los glioxisomas, orgánulos pequeñosque que contienen enzimas para convertir las grasas almacenadas en azúcares.

Los peroxisomas se encuentran de forma abundante en las células del hígado y riñones de los mamíferos, así como en las algas; en las células fotosintetizadoras de las plantas están presentes como reservas de nutrientes en las semillas, ya que en la germinación, las mismas grasas son convertidas en azúcares.

Vacuolas: generalmente en las células vegetales se pueden encontrar vacuolas que abarcan el 90% del volumen, el nombre se da por el termino vacuola del latín vacuus (vacío). La vacuola está llena de agua y de productos de desecho. Algunas de sus funciones que desempeña son: extracción de sales del citoplasma, control de los niveles de agua en la célula, ayuda en la desintoxicación de sustancias nocivas para la célula y ayuda a mantener la forma de la misma.

PROCESOS CELULARES: TRANSPORTE DE SUSTANCIAS Y COMUNICACIÓN CELULAR POR VÍA DE LA MEMBRANA

Como todo ser vivo existente sobre la superficie terrestre, las células llevan a cabo una gran diversidad de procesos tales como, el transporte de sustancias, comunicación, elaboración y transporte de biomoléculas, almacenamiento y procesamiento de sustancias, generación de energía, y soporte y movimiento.

Algunos de los procesos celulares más importantes se llevan a cabo en el momento en el que se da un intercambio de sustancias de la célula con su medio externo, algunos de estos se describen a continuación:

Difusión: se relaciona directamente con las funciones de transporte de la célula. Cuando dos sustancias de distinta concentración entran en contacto, la más concentrada avanza o se dispersa hacia la menos concentrada; es decir, tiene menor gradiente de concentración.

Una difusión depende del tamaño y la forma de las moléculas, sus cargas eléctricas y la temperatura (en este último caso la temperatura promueve que las partículas se muevan con mayor rapidez, acelerando el proceso).

Ósmosis: implica el paso de moléculas solventes como el agua a través de una membrana permeable o semipermeable con la única finalidad de igualar la concentración en ambos lados de la célula (Fig. 3).

Isotónico, hipertónico e hipotónico
Fig. 3. El fenómeno de la osmosis se lleva a cabo en las células con el paso de solventes a través de una membrana permeable o semipermeable, permitiendo un equilibrio de concentraciones del interior de la célula respecto a su exterior (Explorer BioGen, 2017).

Turgencia: este fenómeno se da cuando las concentraciones son desiguales, específicamente un medio hipotónico en donde el agua tiende a una mayor concentración dentro de la célula provocando que esta se hinche y, en el peor de los casos estalle.

Plasmólisis: este fenómeno es el efecto contrario a la turgencia y por ende al hablar de una solución hipertónica, hablamos de que la concentración fuera de la célula es mayor, la consecuencia es la deshidratación y posible destrucción del citoplasma.

TRANSPORTE PASIVO Y TRANSPORTE ACTIVO

La célula, a pesar de su tamaño peculiarmente pequeño realiza una cantidad abrumadora de procesos bien coordinados que le permiten mantener su estabilidad funcional y estructural. Para el caso de transporte y “libre” tránsito de moléculas a través de su membrana, se tienen dos mecanismos de intercambio dependiendo del tipo de soluto presente en la solución y su propósito final en la célula: activo y pasivo, pero… ¿Cuál es la diferencia entre un transporte pasivo y uno activo?

Para empezar en el transporte pasivo se llevan a cabo los fenómenos de la ósmosis y la difusión. En ambos casos no se requiere de energía para que ambos se puedan llevar a cabo. Deteniéndonos un momento en la difusión, cabe recalcar que este proceso puede derivarse en dos funciones, la difusión simple (moléculas pequeñas pasan a través de la capa de fosfolípidos) y difusión facilitada (cuando moléculas más grandes requieren ser transportadas a través de proteínas canal o bien, por proteínas acarreadoras).

Para el caso del transporte activo se requiere de energía en forma de ATP (adenin trifosfato). Algunos de los mecanismos del transporte activo son:

Endocitosis: implica la incorporación o entrada de productos a la célula por medio de microvellosidades que engullen a los productos para finalmente incorporarlos.

Pinocitosis: facilita la introducción de líquidos extracelulares (agua, hormonas, proteínas séricas, mucopolisacáridos y factores de crecimiento) al citoplasma por medio de pequeñas vacuolas pinocíticas.

Endocitosis mediada por receptores: se emplean receptores de membrana que reconocen a un tipo específico de moléculas. Al momento del reconocimiento del receptor con la molécula, se inicia un proceso de formación de vesícula que encerrará a la sustancia y la incorporará al citoplasma.

Fagocitosis: proceso que permite la incorporación de otros microorganismos a la célula con fines de alimentación. Ejemplos los podemos encontrar en los glóbulos blancos y protozoarios que engloban al microorganismo, incorporándolo al citoplasma para posteriormente digerirlo y expulsarlo en forma de desecho.

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