CITOLOGÍA: Citoplasma Celular


Citología

Tema: Citoplasma

Citoplasma: Organelos Celulares


Citoplasma Celular

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

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Los procesos que normalmente asociamos con las actividades diarias de los organismos (protección, ingestión, digestión, absorción de metabolitos, eliminación de residuos, movimiento, reproducción y hasta la muerte) son todos reflejos de procesos similares que ocurren dentro de cada una de los billones de células que constituyen el cuerpo humano.

 

Las que se relacionan o son similares entre sí, así como las células que funcionan de una manera particular o tienen un propósito común se agrupan para formar tejidos. Los cuatro tejidos básicos (epitelio, tejidos conectivos, músculo y tejido nervioso) que constituyen el cuerpo se unen para formar órganos, que a su vez se integran en sistemas. La labor de cada sistema es específica, es decir, implica un conjunto de funciones relacionadas, como digestión, reproducción o respiración.

 

Las células pueden dividirse en dos compartimentos principales: el citoplasma y el núcleo.

 

En general, el citoplasma es la región de la célula localizada fuera del núcleo. El citoplasma contiene orgánulos (“órganos pequeños”), citoesqueleto formado por proteínas polimerizadas que forman microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina), e inclusiones suspendidas en un gel acuoso denominado matriz citoplasmática. La matriz consiste en una variedad de solutos, que incluye iones inorgánicos (Na+, K+, Ca2+) y moléculas orgánicas como metabolitos intermedios, hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ARN.

 

El citoplasma y el núcleo no solo desempeñan diferentes papeles funcionales, sino que también trabajan en conjunto para mantener la viabilidad celular.

 

Los orgánulos se describen como membranosos (limitados por membrana) o no membranosos.

 

Los orgánulos incluyen sistemas membranosos de la célula y compartimentos limitados por membrana que realizan las funciones celulares catabólicas, anabólicas, dependientes de

energía y generadoras de energía, así como componentes estructurales no membranosos. Todas las células tienen el mismo conjunto básico de orgánulos, los que pueden clasificarse

en dos grupos:

 

  • Orgánulos membranosos

Poseen membranas plasmáticas que separan el ambiente interno del orgánulo del citoplasma, Estas membranas pueden adoptar formas vesiculares, tubulares y otros patrones estructurales en el citoplasma que pueden estar enrollados (como el retículo endoplásmico liso) o plegados (como en la membrana mitocondrial interna). Los orgánulos membranosos incluyen:

 

  • Membrana plasmática (celular). Posee una bicapa lipídica que forma el límite de la célula como también los límites de muchos orgánulos dentro de la célula.

 

  • Retículo endoplásmico rugoso (RER). Sintetizan y modifican proteínas.

 

  • Retículo endoplásmico liso (REL). Síntesis de lípidos y esteroides

 

  • Aparato de Golgi. Orgánulo membranoso compuesto por múltiples cisternas aplanadas responsables de la modificación, clasificación y empaquetamiento de proteínas y lípidos para su transporte intracelular o extracelular.

 

  • Participan en los mecanismos de endocitosis, cuya función principal es la de clasificar las proteínas que le son enviadas por las vesículas endocíticas, y redirigirlas a diferentes compartimentos celulares que serán sus destinos finales.

 

  • Orgánulos pequeños con enzimas digestivas que se forman a partir de vesículas que se desprenden del aparato de Golgi que contienen proteínas de membrana específicas del lisosoma y enzimas lisosómicas.

 

  • Vesículas de transporte (incluidas las vesículas pinocíticas, las vesículas endocíticas y las vesículas con cubierta) que están involucradas en la endocitosis y la exocitosis, y varían en la forma y el material que transportan.

 

  • Orgánulos que proporcionan la mayor parte de la energía a la célula al producir adenosina trifosfato (ATP) en el proceso de fosforilación oxidativa.

 

  • Orgánulos pequeños involucrados en la producción y degradación de H2O2 y en la degradación de ácidos grasos.

 

  • Orgánulos no membranosos

Carentes de membrana plasmática. Los orgánulos no membranosos incluyen:

 

  • Microtúbulos, que junto con filamentos de actina e intermedios forman elementos del citoesqueleto y constantemente se alargan (mediante la adición de dímeros de tubulina) y se acortan (mediante la extracción de dímeros de tubulina), una propiedad conocida como inestabilidad dinámica.

 

  • Filamentos, que también son parte del citoesqueleto y pueden clasificarse en dos grupos: filamentos de actina, que son cadenas flexibles de moléculas de actina, y filamentos intermedios, que son fibras parecidas a cuerdas formadas a partir de diversas proteínas; ambos grupos proporcionan resistencia a la tracción para soportar la tensión y confieren resistencia a las fuerzas de cizallamiento.

 

  • Centríolos, par de estructuras cilíndricas cortas que se encuentran en el centro de organización de microtúbulos (MTOC, por su sigla en inglés) o centrosoma, y cuyos derivados originan los cuerpos basales de los cilios.

 

  • Ribosomas, estructuras esenciales para la síntesis de proteínas, y que están compuestas por ARN ribosomal (ARNr) y proteínas ribosomales (incluyendo las proteínas adheridas a membranas del RER y proteínas libres en el citoplasma).

 

  • Proteasomas, complejos de proteínas que degradan enzimáticamente proteínas dañadas o innecesarias en polipéptidos pequeños y aminoácidos.

 

Cada tipo de orgánulo contiene un grupo de proteínas especificas; en los orgánulos membranosos, estas proteínas se encuentran incorporadas en sus membranas o en su espacio interno. En orgánulos no membranosos, sus proteínas especificas a menudo se autoensamblan

en polímeros que forman los elementos estructurales del citoesqueleto.

 

Además de los orgánulos, el citoplasma contiene inclusiones, estructuras que no suelen estar rodeadas por una membrana plasmática. Estas consisten en diferentes materiales como cristales, gránulos de pigmento, lípidos, glucógeno, y otros productos de deshecho almacenados (para mas

 

Los Organelos

Los organelos son estructuras celulares metabólica mente activas que realizan funciones específicas.

 

  • Membrana Celular

 

La membrana celular forma una barrera permeable selectiva entre el citoplasma y el medio externo. La membrana plasmática (membrana celular, plasmalema) es una estructura dinámica que participa en forma activa en muchas actividades fisiológicas y bioquímicas esenciales para el funcionamiento y la supervivencia de la célula.

 

Cada célula está limitada por una membrana celular que actúa para:

 

  • Conservar la integridad estructural de la célula.
  • Controlar movimientos de sustancias hacia el interior y el exterior de la célula. (permeabilidad selectiva).
  • Regular interacciones entre las células.
  • Reconocer, mediante receptores, antígenos y células extrañas, así como células alteradas.
  • Actuar como una interfaz entre el citoplasma y el medio externo.
  • Establecer sistemas de transporte para moléculas específicas.
  • Transferir señales físicas o químicas extracelulares a fenómenos intracelulares.

 

  • Mecanismos de síntesis y agrupamiento de proteínas de la célula

 

Los principales componentes de los mecanismos de síntesis de proteínas de la célula son los ribosomas (y polirribosomas), el retículo endoplásmico rugoso y el aparato de Golgi.

 

  • Ribosomas

 

Los ribosomas son partículas pequeñas, aproximadamente de 12 nm de ancho y 25 nm de largo, compuestas de proteínas y RNA ribosómico (rRNA). Actúan como una superficie para la síntesis de proteínas. Cada ribosoma está compuesto de una subunidad grande y una subunidad pequeña, ambas elaboradas y ensambladas en los nucléolos y liberadas como entidades separadas hacia el citosol.

 

  • Retículo Endoplásmico

 

El retículo endoplásmico (RE) es el sistema membranoso más grande de la célula y comprende aproximadamente la mitad del volumen total de la membrana. Es un sistema de túbulos y vesículas interconectados cuya luz se denomina cisterna. Los procesos metabólicos que ocurren en la superficie del RE y dentro de él son síntesis y modificación de proteínas, síntesis de lípidos y esteroides, destoxificación de ciertos compuestos tóxicos y formación de todas las membranas de la célula. El RE tiene dos componentes: retículo endoplásmico liso (REL) y retículo endoplásmico rugoso (RER).

 

  • Retículo Endoplásmico Liso

 

El REL está compuesto por túbulos cortos anastomosados que no están asociados con los ribosomas. El REL es el orgánulo principal que interviene en la desintoxicación y en la conjugación de sustancias nocivas. El REL también participa en el metabolismo de los lípidos y esteroides, el metabolismo del glucógeno y la formación y el reciclaje de membranas.

 

  • Retículo Endoplásmico Rugoso

 

El sistema de síntesis proteica de la célula consiste en el retículo endoplásmico rugoso y los ribosomas. Las membranas de estos organelos son un poco diferentes de las de sus correspondientes lisos, ya que poseen proteínas integrales que funcionan en el reconocimiento y unión de ribosomas a su superficie citosólica y también conservan el aspecto aplanado del RER.

 

El RER participa en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática. También lleva a cabo modificaciones postranscripcionales de estas proteínas, entre ellas sulfación, plegamiento y glucosilación. Además, los lípidos y proteínas integrales de todas las membranas de la célula son elaboradas por RER.

 

  • Aparato de Golgi.

 

El aparato de Golgi está bien desarrollado en las células secretoras y no se tiñe con hematoxilina o eosina. El aparato de Golgi participa en la modificación postraduccional, en la clasificación y en el envasado de las proteínas.

 

El aparato de Golgi actúa en la síntesis de carbohidratos y en la modificación y selección de proteínas elaboradas en el RER.

 

  • Endocitosis, endosomas y lisosomas

 

La endocitosis, endosomas y lisosomas participan en la ingestión, secuestro y degradación de sustancias captadas del espacio extracelular.

 

  • Endocitosis

 

Termino general para los procesos de transporte vesicular en los cuales las sustancias ingresan a la célula. En general, la endocitosis controla la composición de la membrana plasmática y la respuesta celular a los cambios en el ambiente externo. También cumple funciones clave en la incorporación de nutrientes, señalización celular y cambios en la forma celular.

 

La captación de fluido y macromoléculas durante la endocitosis depende, en general, de tres mecanismos diferentes.

 

  • (gr., tomar líquidos) Es la ingestión inespecífica de líquido y pequeñas moléculas de proteína mediante vesículas pequeñas, a menudo, con un diámetro inferior a 150 nm. Prácticamente todas las células del organismo realizan pinocitosis y este proceso es constitutivo (es decir, implica una formación dinámica continua de vesículas pequeñas en la superficie celular).

 

  • (gr., célula comedora] Es la incorporación de partículas grandes como detritos celulares, bacterias y otros materiales extraños. En este proceso no selectivo, la membrana plasmática emite seudópodos que rodean las partículas a fagocitar formando vesículas grandes (con un diámetro superior a 250 nm) denominadas fagosomas. La fagocitosis está a cargo principalmente de un grupo especializado de células que pertenecen al sistema fagocítico mononuclear (MPS).

 

  • Endocitosis mediada por receptor. Permite la entrada de moléculas especificas en la célula. En este mecanismo, los receptores para moléculas específicas, denominadas receptores de carga, se acumulan en regiones bien definidas de la membrana celular.

 

  • Endosomas

 

Los endosomas pueden considerarse orgánulos citoplasmáticos estables o estructuras transitorias formadas como resultado de endocitosis. Los endosomas se dividen en dos compartimientos: endosomas tempranos, cerca de la periferia de la célula, y endosomas tardíos, situados a un nivel más profundo dentro del citoplasma.

 

El MET revela la presencia en el citoplasma de compartimentos limitados por membrana relacionados con todas las vías endociticas descritas anteriormente. Estos compartimentos, denominados endosomas tempranos, se restringen a una porción del citoplasma cerca de la membrana celular donde se fusionan las vesículas que se originan de la membrana celular. Desde aquí, muchas vesículas regresan a la membrana plasmática. Sin embargo, gran número de vesículas que se originan en los endosomas tempranos viajan a estructuras más profundas en el citoplasma denominadas endosomas tardíos. Estos últimos, en general, se convierten en lisosomas.

 

  • Lisosomas

 

El contenido de endosomas tardíos se transporta para digestión enzimática a la luz de los organelos especializados conocidos como lisosomas. Cada lisosoma tiene forma redonda o polimorfa.

 

Los lisosomas son orgánulos digestivos descubiertos solo después de haber usado procedimientos histoquímicos para detectar enzimas lisosómicas.

 

Los lisosomas son orgánulos ricos en enzimas hidrolíticas, como proteasas, nucleasas, glucosidasas, lipasas y fosfolipasas. Un lisosoma representa un compartimento digestivo principal en la célula que degrada macromoléculas derivadas de los mecanismos endociticos, así como de la célula misma en un proceso conocido como autofagia (eliminación de componentes citoplasmáticos, en particular orgánulos limitados por membrana, mediante su digestión dentro de los lisosomas).

 

Los lisosomas no sólo ayudan a digerir macromoléculas, microorganismos fagocitados, desechos celulares y células, sino también organelos redundantes o senescentes, como mitocondrias y RER. Las diversas enzimas digieren el material englobado hacia productos finales pequeños y solubles, que se llevan de los lisosomas al citosol por acción de las proteínas transportadoras en la membrana lisosómica o bien la célula los rehúsa o expulsa al espacio extracelular.

 

  • Peroxisomas

 

Los peroxisomas son organelos que se autorreplican y contienen enzimas oxidativas. Los peroxisomas (microcuerpos) son organelos pequeños (0.2 a 1.0 pm de diámetro), esféricos u ovoides unidos a la membrana que contienen más de 40 enzimas oxidativas, en especial oxidasa de urato, catalasa y oxidasa de ácido D-amino. Se encuentran en casi todas las células animales e intervienen en el catabolismo de ácidos grasos de cadena larga (oxidación beta), formando acetilcoenzima A (CoA) y también peróxido de hidrógeno (H2ü 2), combinando hidrógeno del ácido graso con oxígeno molecular. La célula utiliza acetil-CoA para sus necesidades metabólicas o se lleva al espacio intercelular para que la utilicen células vecinas. El peróxido de hidrógeno detoxifica varios agentes nocivos (p. ej., etanol) y destruye microorganismos. La enzima catalasa destruye el exceso de peróxido de hidrógeno.

 

  • Proteosomas

 

Los proteosomas son organelos pequeños compuestos de complejos proteínicos que tienen a su cargo la proteólisis de proteínas mal formadas y marcadas con ubiquitina.


 

  • Microtúbulos

 

Los microtúbulos son estructuras largas, rectas, rígidas y de aspecto tubular que actúan como vías intracelulares. Los microtúbulos son estructuras cilíndricas largas, rectas, rígidas y huecas de 25 nm de diámetro externo, con una luz cuyo diámetro es de 15 nm. Están polarizados y tienen un extremo positivo de crecimiento rápido y también un extremo negativo, que debe estabilizarse, o se despolimeriza, acortando por tanto el microtúbulo. El extremo negativo se estabiliza y está incluido en el centrosoma, la región de la célula en la cercanía del núcleo que aloja los centriolos

 

Los microtúbulos son estructuras dinámicas que cambian con frecuencia de longitud, sometiéndose a brotes de crecimiento y a continuación acortándose; ambos procesos ocurren en los extremos positivos, de tal manera que la vida media promedio de un microtúbulo sólo es

de unos 10 minutos. Las principales funciones de los microtúbulos son:

 

  • Proporcionar rigidez y conservar la forma celular.
  • Regular el movimiento intracelular de organelos y vesículas.
  • Establecer compartimientos intracelulares.
  • Suministrar la capacidad de movimiento ciliar (y flagelar).

 

  • Centriolos

 

Los centriolos son estructuras cilíndricas y pequeñas compuestas de nueve tripletes de microtúbulos; constituyen el núcleo del centro de organización del microtúbulo, o centrosoma. Los centriolos representan el punto focal alrededor del cual se ensamblan los MTOC.

 

Los centriolos son estructuras cilíndricas y pequeñas. Suelen ser estructuras pareadas, dispuestas en forma perpendicular entre sí y localizadas en el centro de organización del microtúbulo, conocido como el centrosoma, en la cercanía del aparato de Golgi.

 

Los centrosomas están compuestos de los centriolos y el material pericentriolar circundante que consiste en un complejo anular de tubulina gamma, pericentrina, y otras macromoléculas nucleadoras de microtúbulos. El centrosoma ayuda a la formación y organización de microtúbulos y también a su autoduplicación antes de la división celular.

 

Los centriolos están compuestos por una disposición específica de nueve tripletes de microtúbulos ordenados alrededor de un eje central. Cada triplete de microtúbulos consiste en un microtúbulo completo y dos incompletos fusionados entre sí, de tal manera que los incompletos comparten tres protofilamentos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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