Una célula es un nivel de organización de la materia viva, un biosistema independiente que tiene las propiedades básicas de todos los seres vivos. Entonces, puede desarrollarse, multiplicarse, moverse, adaptarse y cambiar. Además, cualquier célula se caracteriza por su metabolismo, estructura específica, orden de estructuras y funciones.
La ciencia que estudia las células es la citología. Su tema son las unidades estructurales de animales y plantas multicelulares, organismos unicelulares: bacterias, protozoos y algas, que consisten en una sola célula.
Si hablamos de la organización general de las unidades estructurales de los organismos vivos, consisten en una capa y un núcleo con un nucléolo. También incluyen orgánulos celulares, citoplasma. Hasta la fecha, una variedad de métodos de investigación están altamente desarrollados, pero la microscopía ocupa una posición de liderazgo, lo que le permite estudiar la estructura de las células y explorar sus principales elementos estructurales.
¿Qué es un organoide?
Los organoides (también llamados orgánulos) son elementos constituyentes permanentes de cualquier célula quehacerlo completo y realizar ciertas funciones. Estas son las estructuras que son vitales para que siga funcionando.
Los organoides incluyen el núcleo, los lisosomas, el retículo endoplásmico y el complejo de Golgi, las vacuolas y vesículas, las mitocondrias, los ribosomas y el centro celular (centrosoma). Esto también incluye estructuras que forman el citoesqueleto de la célula (microtúbulos y microfilamentos), melanosomas. Por separado, es necesario destacar los orgánulos del movimiento. Estos son cilios, flagelos, miofibrillas y seudópodos.
Todas estas estructuras están interconectadas y aseguran la actividad coordinada de las células. Por eso la pregunta: "¿Qué es un organoide?" - puede responder que este es un componente que puede equipararse a un órgano de un organismo multicelular.
Clasificación de los orgánulos
Las células difieren en tamaño y forma, así como en sus funciones, pero al mismo tiempo tienen una estructura química similar y un mismo principio de organización. Al mismo tiempo, la cuestión de qué es un organoide y qué estructuras tiene es bastante discutible. Por ejemplo, los lisosomas o las vacuolas a veces no se clasifican como orgánulos celulares.
Si hablamos de la clasificación de estos componentes celulares, se distinguen los orgánulos no membranosos y los orgánulos membranosos. Sin membrana: este es el centro celular y los ribosomas. Los orgánulos de movimiento (microtúbulos y microfilamentos) también carecen de membranas.
La estructura de los orgánulos de membrana se basa en la presencia de una membrana biológica. Los orgánulos de membrana simple y membrana doble tienen un caparazón con una estructura única, que consta dedoble capa de fosfolípidos y moléculas de proteína. Separa el citoplasma del ambiente externo, ayuda a la célula a mantener su forma. Vale la pena recordar que además de la membrana, en las células vegetales también existe una membrana externa de celulosa, que se denomina pared celular. Realiza una función de apoyo.
Los orgánulos de membrana incluyen EPS, lisosomas y mitocondrias, así como lisosomas y plástidos. Sus membranas pueden diferir solo en el conjunto de proteínas.
Si hablamos de la capacidad funcional de los orgánulos, algunos de ellos pueden sintetizar ciertas sustancias. Entonces, los orgánulos importantes de síntesis son las mitocondrias, en las que se forma ATP. Los ribosomas, plástidos (cloroplastos) y el retículo endoplásmico rugoso son responsables de la síntesis de proteínas, el RE liso es responsable de la síntesis de lípidos y carbohidratos.
Veamos la estructura y las funciones de los orgánulos con más detalle.
Núcleo
Este orgánulo es extremadamente importante porque cuando se extrae, las células dejan de funcionar y mueren.
El núcleo tiene una doble membrana, en la que hay muchos poros. Con la ayuda de ellos, está estrechamente asociado con el retículo endoplásmico y el citoplasma. Este orgánulo contiene cromatina - cromosomas, que son un complejo de proteínas y ADN. Dado esto, podemos decir que es el núcleo el orgánulo responsable de mantener la mayor parte del genoma.
La parte líquida del núcleo se llama carioplasma. Contiene los productos de la actividad vital de las estructuras del núcleo. La zona más densa es el nucléolo, que alberga ribosomas, proteínas complejas yARN, así como fosfatos de potasio, magnesio, zinc, hierro y calcio. El nucléolo desaparece antes de la división celular y se vuelve a formar en las últimas etapas de este proceso.
Retículo endoplásmico (retículo)
EPS es un orgánulo de una sola membrana. Ocupa la mitad del volumen de la célula y está formado por túbulos y cisternas que se conectan entre sí, así como con la membrana citoplasmática y la capa exterior del núcleo. La membrana de este organoide tiene la misma estructura que el plasmalema. Esta estructura es integral y no se abre al citoplasma.
El retículo endoplásmico es liso y granular (áspero). Los ribosomas se encuentran en la capa interna del RE granular, en el que tiene lugar la síntesis de proteínas. No hay ribosomas en la superficie del retículo endoplásmico liso, pero aquí tiene lugar la síntesis de carbohidratos y grasas.
Todas las sustancias que se forman en el retículo endoplásmico son transportadas a través del sistema de túbulos y túbulos hasta sus destinos, donde se acumulan y posteriormente se utilizan en diversos procesos bioquímicos.
Dada la capacidad sintetizadora del EPS, el retículo rugoso se ubica en células cuya función principal es la formación de proteínas, y el retículo liso se ubica en células que sintetizan carbohidratos y grasas. Además, los iones de calcio se acumulan en el retículo liso, que son necesarios para el funcionamiento normal de las células o del organismo en su conjunto.
También debe tenerse en cuenta que el RE es el sitio de formación del aparato de Golgi.
Lisosomas, sus funciones
Los lisosomas son orgánulos celulares,que están representados por sacos de forma redonda de una sola membrana con enzimas hidrolíticas y digestivas (proteasas, lipasas y nucleasas). El contenido de los lisosomas se caracteriza por un ambiente ácido. Las membranas de estas formaciones las aíslan del citoplasma, impidiendo la destrucción de otros componentes estructurales de las células. Cuando las enzimas del lisosoma se liberan en el citoplasma, la célula se autodestruye: autólisis.
Cabe señalar que las enzimas se sintetizan principalmente en un retículo endoplásmico rugoso, después de lo cual pasan al aparato de Golgi. Aquí se modifican, se empaquetan en vesículas de membrana y comienzan a separarse, convirtiéndose en componentes independientes de la célula: los lisosomas, que son primarios y secundarios.
Los lisosomas primarios son estructuras que se separan del aparato de Golgi, mientras que los secundarios (vacuolas digestivas) son los que se forman como resultado de la fusión de los lisosomas primarios y las vacuolas endocíticas.
Dada esta estructura y organización, podemos distinguir las principales funciones de los lisosomas:
- digestión de varias sustancias dentro de la célula;
- destrucción de estructuras celulares que no son necesarias;
- participación en procesos de reorganización celular.
Vacuolas
Las vacuolas son organelos esféricos de una sola membrana que son reservorios de agua y compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos en ella. El aparato de Golgi y el EPS están involucrados en la formación de estas estructuras.
En una célula animal vacuolasPequeño. Son pequeños y no ocupan más del 5% del volumen. Su función principal es asegurar el transporte de sustancias a través de la célula.
Las vacuolas de una célula vegetal son grandes y ocupan hasta el 90% del volumen. En una célula madura, solo hay una vacuola, que ocupa una posición central. Su membrana se llama tonoplasto y su contenido se llama savia celular. Las principales funciones de las vacuolas vegetales son asegurar la tensión de la membrana celular, la acumulación de diversos compuestos y productos de desecho de la célula. Además, estos orgánulos de células vegetales suministran el agua necesaria para el proceso de fotosíntesis.
Si hablamos de la composición de la savia celular, entonces incluye las siguientes sustancias:
- reserva - ácidos orgánicos, carbohidratos y proteínas, aminoácidos individuales;
- compuestos que se forman durante la vida de las células y se acumulan en ellas (alcaloides, taninos y fenoles);
- fitoncidas y fitohormonas;
- pigmentos, gracias a los cuales las frutas, las raíces y los pétalos de las flores se tiñen del color correspondiente.
Complejo de Golgi
La estructura de los organoides llamados "aparato de Golgi" es bastante simple. En las células vegetales, parecen cuerpos separados con una membrana; en las células animales, están representados por cisternas, túbulos y vejigas. La unidad estructural del complejo de Golgi es el dictiosoma, que está representado por una pila de 4-6 "tanques" y pequeñas vesículas que se separan de ellos y son un sistema de transporte intracelular, y también pueden servir como fuente de lisosomas. El número de dictiosomas puede variar de uno a varios.cientos.
El complejo de Golgi generalmente se encuentra cerca del núcleo. En células animales, cerca del centro celular. Las principales funciones de estos orgánulos son las siguientes:
- secreción y acumulación de proteínas, lípidos y sacáridos;
- modificación de compuestos orgánicos que ingresan al aparato de Golgi;
- este organoide es el sitio de formación de los lisosomas.
Cabe señalar que el RE, los lisosomas, las vacuolas y el aparato de Golgi forman juntos un sistema tubular-vacuolar que divide la célula en secciones separadas con funciones correspondientes. Además, este sistema asegura la renovación constante de las membranas.
Las mitocondrias son las estaciones de energía de la célula
Las mitocondrias son orgánulos de dos membranas con forma de varilla, esférica o filamentosa que sintetizan ATP. Tienen una superficie exterior lisa y una membrana interior con numerosos pliegues llamados crestas. Cabe señalar que el número de crestas en las mitocondrias puede variar según el requerimiento de energía de la célula. Es en la membrana interna donde se concentran numerosos complejos enzimáticos que sintetizan el trifosfato de adenosina. Aquí, la energía de los enlaces químicos se convierte en enlaces macroérgicos de ATP. Además, las mitocondrias descomponen los ácidos grasos y los carbohidratos con la liberación de energía, que se acumula y se utiliza para el crecimiento y la síntesis.
El entorno interno de estos orgánulos se llama matriz. Ella escontiene ADN circular y ARN, pequeños ribosomas. Curiosamente, las mitocondrias son orgánulos semiautónomos, ya que dependen del funcionamiento de la célula, pero al mismo tiempo pueden mantener cierta independencia. Por lo tanto, son capaces de sintetizar sus propias proteínas y enzimas, así como de reproducirse por sí mismos.
Se cree que las mitocondrias surgieron cuando los organismos procarióticos aeróbicos entraron en la célula huésped, lo que condujo a la formación de un complejo simbiótico específico. Por lo tanto, el ADN mitocondrial tiene la misma estructura que el ADN de las bacterias modernas, y los mismos antibióticos inhiben la síntesis de proteínas tanto en las mitocondrias como en las bacterias.
Plástidos - orgánulos de células vegetales
Los plástidos son organelos bastante grandes. Están presentes solo en las células vegetales y se forman a partir de precursores: proplastidios, contienen ADN. Estos orgánulos juegan un papel importante en el metabolismo y están separados del citoplasma por una doble membrana. Además, pueden formar un sistema ordenado de membranas internas.
Los plástidos son de tres tipos:
- Los cloroplastos son los plástidos más numerosos responsables de la fotosíntesis, que produce compuestos orgánicos y oxígeno libre. Estas estructuras tienen una estructura compleja y son capaces de moverse en el citoplasma hacia la fuente de luz. La principal sustancia contenida en los cloroplastos es la clorofila, con la que las plantas pueden aprovechar la energía del sol. Cabe señalar que los cloroplastos, al igual que las mitocondrias, son estructuras semiautónomas, ya que son capaces dedivisión independiente y síntesis de sus propias proteínas.
- Los leucoplastos son plástidos incoloros que se convierten en cloroplastos cuando se exponen a la luz. Estos componentes celulares contienen enzimas. Con la ayuda de ellos, la glucosa se convierte y se acumula en forma de granos de almidón. En algunas plantas, estos plástidos son capaces de acumular lípidos o proteínas en forma de cristales y cuerpos amorfos. La mayor cantidad de leucoplastos se concentra en las células de los órganos subterráneos de las plantas.
- Los cromoplastos son derivados de los otros dos tipos de plástidos. Forman carotenoides (durante la destrucción de la clorofila), que son de color rojo, amarillo o naranja. Los cromoplastos son la etapa final de la transformación de plástidos. La mayoría se encuentran en frutos, pétalos y hojas de otoño.
Ribosoma
¿Qué es un orgánulo llamado ribosoma? Los ribosomas se denominan orgánulos sin membrana y constan de dos fragmentos (subunidades pequeña y grande). Su diámetro es de unos 20 nm. Se encuentran en células de todo tipo. Estos son orgánulos de células animales y vegetales, bacterias. Estas estructuras se forman en el núcleo, luego de lo cual pasan al citoplasma, donde se colocan libres o unidas al EPS. Dependiendo de las propiedades de síntesis, los ribosomas funcionan solos o se combinan en complejos para formar polirribosomas. En este caso, estos orgánulos sin membrana están unidos por una molécula de ARN mensajero.
El ribosoma contiene 4 moléculas de ARNr que forman su armazón, así como varias proteínas. La tarea principal de este organoide es ensamblar la cadena polipeptídica, que es el primer paso en la síntesis de proteínas. Aquellas proteínas que son formadas por los ribosomas del retículo endoplásmico pueden ser utilizadas por todo el organismo. Las proteínas para las necesidades de una célula individual son sintetizadas por los ribosomas, que se encuentran en el citoplasma. Cabe señalar que los ribosomas también se encuentran en las mitocondrias y los plástidos.
Citoesqueleto de una célula
El citoesqueleto celular está formado por microtúbulos y microfilamentos. Los microtúbulos son formaciones cilíndricas con un diámetro de 24 nm. Su longitud es de 100 µm-1 mm. El componente principal es una proteína llamada tubulina. Es incapaz de contraerse y puede ser destruido por la colchicina. Los microtúbulos se encuentran en el hialoplasma y realizan las siguientes funciones:
- crea un marco elástico, pero al mismo tiempo fuerte de la jaula, que le permite mantener su forma;
- participar en el proceso de distribución de los cromosomas celulares;
- proporcionar movimiento de orgánulos;
- contenida en el centro celular, así como en flagelos y cilios.
Los microfilamentos son filamentos que se encuentran debajo de la membrana plasmática y consisten en la proteína actina o miosina. Pueden contraerse, dando como resultado el movimiento del citoplasma o la protrusión de la membrana celular. Además, estos componentes están involucrados en la formación de constricción durante la división celular.
Centro celular (centrosoma)
Este orgánulo consta de 2 centriolos y una centrosfera. Centríolo cilíndrico. Sus paredes están formadas por tres microtúbulos, que se fusionan entre sí a través de enlaces cruzados. Los centríolos están dispuestos en pares en ángulo recto entre sí. Cabe señalar que las células de las plantas superiores carecen de estos orgánulos.
La función principal del centro celular es garantizar una distribución uniforme de los cromosomas durante la división celular. También es el centro de organización del citoesqueleto.
Orgánulos de movimiento
Los orgánulos del movimiento incluyen cilios, así como flagelos. Estos son pequeños crecimientos en forma de pelos. El flagelo contiene 20 microtúbulos. Su base se encuentra en el citoplasma y se denomina cuerpo basal. La longitud del flagelo es de 100 µm o más. Los flagelos que tienen solo 10-20 micrones de tamaño se llaman cilios. Cuando los microtúbulos se deslizan, los cilios y los flagelos pueden oscilar, provocando el movimiento de la propia célula. El citoplasma puede contener fibrillas contráctiles llamadas miofibrillas, que son orgánulos de una célula animal. Las miofibrillas, por regla general, se encuentran en los miocitos, las células del tejido muscular, así como en las células del corazón. Se componen de fibras más pequeñas (protofibrillas).
Cabe señalar que los haces de miofibrillas consisten en fibras oscuras, que son discos anisotrópicos, así como áreas claras, que son discos isotrópicos. La unidad estructural de la miofibrilla es el sarcómero. Esta es el área entre el disco anisotrópico e isotrópico, que tiene filamentos de actina y miosina. Cuando se deslizan, el sarcómero se contrae, lo que provoca el movimiento de toda la fibra muscular. Enesto utiliza la energía de los iones de calcio y ATP.
Los protozoos y los espermatozoides de los animales se mueven con la ayuda de flagelos. Los cilios son el órgano de movimiento de los ciliados-zapatos. En animales y humanos, cubren las vías respiratorias y ayudan a eliminar pequeñas partículas sólidas, como el polvo. Además, también hay seudópodos que proporcionan movimiento ameboides y son elementos de muchas células unicelulares y animales (por ejemplo, leucocitos).
La mayoría de las plantas no pueden moverse en el espacio. Sus movimientos son el crecimiento, los movimientos de las hojas y los cambios en el flujo del citoplasma de las células.
Conclusión
A pesar de toda la variedad de células, todas tienen una estructura y organización similar. La estructura y las funciones de los orgánulos se caracterizan por tener propiedades idénticas, lo que garantiza el funcionamiento normal tanto de una célula individual como de todo el organismo.
Este patrón se puede expresar de la siguiente manera.
Tabla "Organoides de células eucariotas"
Organoide |
Célula vegetal |
Jaula de animales |
Funciones principales |
| núcleo | es | es | Almacenamiento de ADN, transcripción de ARN y síntesis de proteínas |
| retículo endoplásmico | es | es | síntesis de proteínas, lípidos y carbohidratos, acumulación de iones de calcio, formación del complejo de Golgi |
| mitocondrias | es | es | síntesis de ATP, enzimas propias y proteínas |
| plástidos | es | no | participación en la fotosíntesis, acumulación de almidón, lípidos, proteínas, carotenoides |
| ribosomas | es | es | reunir la cadena polipeptídica (síntesis de proteínas) |
| microtúbulos y microfilamentos | es | es | permiten que la célula mantenga cierta forma, son una parte integral del centro celular, cilios y flagelos, proporcionan movimiento a los orgánulos |
| lisosomas | es | es | digestión de sustancias dentro de la célula, destrucción de sus estructuras innecesarias, participación en la reorganización celular, causa autólisis |
| gran vacuola central | es | no | proporciona tensión en la membrana celular, acumula nutrientes y productos de desecho de la célula, fitoncidas y fitohormonas, así como pigmentos, es un reservorio de agua |
| Complejo de Golgi | es | es | secreta y acumula proteínas, lípidos y carbohidratos, modifica los nutrientes que ingresan a la célula,responsable de la formación de lisosomas |
| centro celular | hay, excepto plantas superiores | es | es el centro de organización del citoesqueleto, asegura la divergencia uniforme de los cromosomas durante la división celular |
| miofibrillas | no | es | asegurar la contracción muscular |
Si sacamos conclusiones, podemos decir que hay pequeñas diferencias entre una célula animal y una vegetal. Al mismo tiempo, las características funcionales y la estructura de los orgánulos (la tabla anterior lo confirma) tiene un principio general de organización. La célula funciona como un sistema armonioso e integral. Al mismo tiempo, las funciones de los orgánulos están interconectadas y dirigidas al óptimo funcionamiento y mantenimiento de la actividad vital de la célula.
