Objetivo de la clase:

•Conocer los componentes y funcionalidad de las estructuras del citoplasma.

•Conocer las funciones principales de los organelos.

Está constituido por la matriz citoplasmática o citosol, el citoesqueleto y los organelos celulares.

d.Citosol: Es principalmente agua en la que se disuelven sustancias orgánicas (aminoácidos, glucosa, etc.) e inorgánicas (iones, sales minerales, etc.) Desde el punto de vista físico-químico, el protoplasma presenta características y propiedades coloidales.

Un coloide es un tipo de solución en que las partículas disueltas miden entre O, I a 0,0001 micrones. Son sistemas altamente estables, que presentan cambios físicos reversibles, pudiendo hallarse en estado Sol o estado Gel.

En el estado gel las partículas disueltas o dispersas se encuentran muy juntas, constituyendo una verdadera red que deja una cantidad de agua retenida y la solución se hace más espesa y viscosa. Por el contrario, en el estado sol las partículas disueltas se encuentran muy separadas, permitiendo que el solvente se disponga en formacontinua; la cantidad de agua retenida es pequeña quedando agua libre, lo que hace la solución más fluida.

b. Citoesqueleto:

Las células eucariontes presentan un alto grado de organización; sin embargo, son capaces de modificar su forma, reubicar sus organelos según sus necesidades metabólicas e incluso, en ciertos casos desplazarse de un lugar a otro. Estas características dependen de una intrincada red de proteínas filamentosas conocida como citoesqueleto, el cual está formado por microfilamentos, filamentos intermediosy microtúbulos.

• Microfilamentos: Presentan el aspecto de hebras, de unos 6-7 nm de diámetro y de longitud variable. Su unidad básica es una proteína globular, llamada Actina. Estas moléculas son capaces de asociarse, en presencia de ATP y de iones de calcio.

Funciones: Participan junto con los filamentos gruesos de miosina, en ciertos movimientos celulares, tales como la división del citoplasma durante la división celular y la contracción celular entre otras.

Filamentos intermedios: Están constituidas por proteínas fibrosas, que se asocian de manera irreversible sin gasto de energía, dando origen a estructuras de 8-1 I nm de diámetro. Son los componentes más establesdel citoesqueleto, y constituyen una trama permanente dentro de las células.

Funciones: En el tejido epitelial forman parte de los desmosomas y las uniones intermedias. En la piel cumplen O funciones impermeabilizantes. En las neuronas se denominan neurofilamentos, los cuales están relacionados 32 con el transporte de sustancias por el axón.

Los desmosomas son estructuras celulares que mantienen adheridas a células vecinas.

• Microtúbulos: Están formados por una proteína llamada tubulina.En presencia de CTP y de iones de magnesio, las moléculas detubulina se unen constituyendo las paredes de un tubo hueco deunos 25 nm de diámetro.

Funciones: Participan en los movimientos celulares durante ladivisión del núcleo y en la estructura de cilios, flagelos, centríolos ycuerpos básales.

Tarea: investigue la estructura y función de cilios, flagelos, centríolos .

a. Ribosomas: Organelos citoplasmáticos presentes en todo tipo celular, procarionte y

eucarionte (animal y vegetal). Los ribosomas pueden estar libres en el citoplasma —solos o en grupo formando polirribosomas— o asociados al retículo endoplasmático rugoso. No poseen membrana celular. Están constituidos por ARN ribosomal y 55 proteínas diferentes, que forman dos subunidades, las cuales se acoplan durante la síntesis proteica. La función de los ribosomas es la síntesis de proteína.

b. Retículo Endoplasmático: Se encuentra en todas las células eucariotas y ocupa hasta el 10% del espacio interior de éstas. Es un conjunto de cavidades, túbulos y vesículas conectadas entre sí y con la envoltura nuclear. El espacio que queda limitado en el interior se denomina lumen. Junto al aparato de Golgi y la envoltura nuclear, forman el sistema de endomembrana de la célula, el cual separa los diferentes sectores del citoplasma celular. Existen dos tipos de retículo:

1. Retículo Endoplasmático Liso (REL)2. Retículo Endoplasmático Rugosa (RER)

Retículo Endoplasmático Liso (REL): Se presenta como una intrincada red de túbulos y sistemas membranosos, cuya extensión y localización dependen de la actividad metabólica de la célula. Realiza lassiguientes funciones:

• Síntesis de lípidos, como esteroides (por ejemplo, colesterol), triglicéridos, fosfolípidos, entre otros, exceptoácidos grasos.• Detoxificación de sustancias provenientes del medio externo, como drogas, medicamentos, aditivos alimenticios y pesticidas. La detoxificación consiste en la anulación de la actividad de dichas sustancias por modificación de su estructura química, contribuyendo a su excreción. En los vertebrados tiene lugar en elhígado, los pulmones, el intestino, los riñones y la piel.

• Regulación del calcio presente en el citoplasma de las células musculares. En éstas, recibe el nombre de retículo sarcoplásmico (almacena calcio).

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Está formado principalmente por cisternas (sacos membranosos aplanados) interconectadas, las cuales presentan ribosomas adosados a su superficie externa, lo que le confiere el aspecto rugoso. Los ribosomas están adheridos a la membrana por su subunidad mayor.La extensión y distribución del RER es variable y depende de la actividad metabólica de la célula. Sus funciones son:• Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al citoplasma.• Síntesis de proteínas de exportación: esta función es llevada a cabo en los ribosomas adheridos a sus membranas; a medida que las proteínas son sintetizadas experimentan la adición de un hidrato de carbono de pequeño tamaño, dando como resultado una glucoproteína. Todo esto se realiza en el interior de las cisternas.Desde este lugar son transportadas a través de vesículas al aparato de Golgi, donde terminan de procesarse.

El RER es muy desarrollado y abundante en células que secretan proteínas. Por ejemplo, células del páncreas.• Las glucoproteínas que produce el RER son de 3 tipos:• Proteínas de membrana que permiten el crecimiento del retículo, del aparato de Golgi y de la membrana plasmática.• Proteínas de secreción.• Enzimas hidrolíticas que van a formar parte de los lisosomas.El retículo endoplasmático está íntimamente relacionado, mediante vesículas de transporte, con el aparato de Golgi.

c. Membrana Nuclear o Carioteca: Es la envoltura del núcleo y se continúa con el REL y el RER. Estáconstituida por 2 membranas, una externa y otra interna. Presenta poros que le permiten dejar entrar y salir macromoléculas entre el núcleo y el citoplasma.

d. Aparato de Golgi: Está formado por una serie de vesículas en forma de saco denominadas cisternas las cuales se apilan en grupos de cuatro a seis formando un dictiosoma. En las proximidades de los dictiosomas, se halla una gran cantidad de pequeñas vesículas que se forman y se desprenden de las cisternas.Está presente en casi todas las células, pero es más abundante en las secretoras. El origen del aparato de Golgi está en las vesículas de secreción del retículo endoplasmático rugoso.

Funciones: Maduración y acondicionamiento de las sustancias provenientes del retículo endoplasmático. Este acondicionamiento consiste principalmente en la unión de proteínas y lípidos sintetizados en el retículo, con pequeñas cadenas de glúcidos para obtener glucoproteínas y glucolípidos; formación del acrosoma en losespermatozoides; concentración y empaquetamiento de las enzimas hidrolíticas dentro de una vesícula. De esta manera, el aparato de Golgi da origen a los lisosomas primarios; formación de la placa divisoria al finalizar la división celular en células vegetales; también sintetiza algunos hidratos de carbono de la pared celular vegetal(excepto la celulosa)

e. Lisosomas: Son vesículas o vacuolas que se originan del aparato de Golgi. Contienen enzimas hidrolíticas capaces de degradar diversas sustancias. Las hidrolasas lisosomales sólo actúan en presencia de las sustancias a digerir y a un pH ácido.

Funciones: Son responsables de la digestión celular. Las sustancias a digerir pueden provenir de la misma célula o pueden ser incorporadas desde el exterior por endocitosis. En el primer caso el proceso se denomina autofagia, y gracias a él la célula puede eliminar organelos envejecidos de su propio citoplasma.Cuando las sustancias son incorporadas por endocitosis se forma una vacuola, la que se fusiona con un lisosoma primario para constituir una vacuola digestiva (lisosoma secundario). En su interior las enzimas digestivas actúan sobre las sustancias endocitadas. Los productos de degradación útiles para la célula pasan al citoplasma por transporte a través de la membrana de la vacuola. V los productos de desecho se eliminan a través de la misma vacuola por exocitosis. También participan en la digestión o destrucción de las células que ya han cumplido su función, por lo que se dice que son responsables del envejecimiento celular. La existencia de los lisosomas permite mantener aisladas distintas enzimas que participan de la digestión celular y que potencialmente pueden degradar los componentes de la misma célula que las alberga.

f. Peroxisomas: Organelos presentes en todas las células eucariontes. Están limitados por una sola membrana y en su interior contienen numerosas enzimas de tipo oxidativos.

Funciones: proteger a la célula de la acumulación de peróxido de hidrógeno (H2O2), un fuerte agente oxidante. Contienen una enzima llamada catalasa que participa en la degradación del H2O2 a agua y oxígeno. También tienen otras enzimas que utilizan el H2O2 para reacciones de oxidación, como por ejemplo la oxidación de sustancias tóxicas como los fenoles, etanol, formaldehído, entre otros, las cuales van a ser posteriormente eliminadas.

g. Vacuolas: Además de las vacuolas digestivas y de secreción, existe en las células vegetales otro tipo de vacuolas, las cuales son de almacenamiento, que contienen agua y ocupan gran parte del citoplasma.

h. Mitocondrias: Organelos presentes en todas las células eucariontes, excepto en los glóbulos rojos maduros.Su número y forma es variable, dependiendo del tipo celular. Su tamaño fluctúa entre 0,3-0,8 µm de largo.

Están formadas por dos membranas, una externa lisa y continua y otra interna que se pliega hacia el interior formando las crestas mitocondriales, las cuales varían de forma en los distintos tipos de mitocondrias. Al microscopio electrónico, se observan sobre estas crestas unas pequeñas partículas redondeadas llamadaspartículas elementales o partículas F, donde se encuentran las enzimas necesarias para la fosforilación oxidativa. El espacio interior de las mitocondrias contiene un material gelatinoso denominado matriz mitocondrial.Aquí se encuentran las enzimas encargadas del ciclo de Krebs. En la matriz también se encuentran ADN y ribosomas, lo que les permite autoduplicarse y sintetizar algunas proteínas específicas. Sin embargo, hay cierta dependencia de la información nuclear.

La función principal de las mitocondrias es generar ATP, a través de un proceso conocido como respiración celular. Además, las mitocondrias poseen otras funciones como: remoción de Ca2+ del Citosol, síntesis de algunos aminoácidos a nivel de los hepatocitos, síntesis de esteroides en algunas células de la cortezasuprarrenal, los ovarios y los testículos.