ESTRUCTURA CELULAR

Organelos celulares y su actividad genética. La célula, unidad más pequeña de vida, se define como la unidad morfológica, fisiológica y reproductora de plantas y animales.  Los seres vivos se componen de una o más células.  Actualmente las células más primitivas que se conocen son las  bacterias. Cualquier estructura subcelular que tiene una morfología y función característica se considera un organelo.

Son organelos celulares: la membrana celular,  pared celular, el núcleo, citoplasma, retículo endoplasmático, ribosomas, centríolos  entre otros (ver figura 1.).  Muchos componentes celulares como los nucleolos, ribosomas y centríolos, tienen que ver directa e indirectamente con procesos genéticos.  Otros componentes como los mitocondrias y los cloroplastos, tienen sus propias unidades genéticas de información.  En este tópico nos referiremos a aquellos aspectos de la estructura celular relacionados con el estudio genético.

¨                  Núcleo:  El núcleo alberga al material genético, el DNA  asociado a un gran número de proteínas  ácidas y básicas.  En el período del ciclo celular en que no hay división, el complejo  DNA – proteínas se encuentra disperso y desespirilizado formando la cromatina.  Durante el período de la división celular este material se espiraliza y condensa dando lugar a la formación de los cromosomas.

Dentro del núcleo  también se encuentra  el nucleolo, sitio donde se sintetiza el RNA ribosomático (RNAr), y donde se producen las primeras fases de ensamblaje de los ribosomas.  Las regiones del DNA    que contienen la información que codifica para la síntesis del RNA  ribosomático, se denominan la región organizadora nucleolar (NOR) .

Ante la ausencia del núcleo, los organismos procariotes como la E coli, organizan su material genético  en una larga molécula circular de DNA  compactada en un área  que se denomina región nucleoide, la cual abarca  una extensa área de la célula.  El DNA  de los procariotes no está ampliamente asociado a proteínas.

Entre los organelos citoplasmáticos asociados a los procesos genéticos tenemos:  ribosomas, centríolos, mitocondrias y los cloroplastos.  Los ribosomas  son el lugar para la traducción de la información genética contenida en el RNA mensajero en  proteínas.  Los  ribosomas están constituidos por dos subunidades:  una pequeña  y una grande.  En las células eucarióticas los ribosomas se encuentran en el  citosol y en los mitocondrias (y en su caso en los cloroplastos).  En las células procarióticas se les encuentra únicamente en el citosol.  Los ribosomas del citosol existen libres o unidos al retículo endoplasmático, dependiendo del tipo de células y de proteínas que la célula esté sintetizando. 

¨                  Centríolos:  Son cuerpos citoplasmáticos que se encuentran  en una región especializada llamada Centrosoma y están asociados con la formación de las fibras   del huso que van de polo a polo en la célula  y actúan durante la mitosis y la meiosis.  Los centríolos se encuentran en las células animales y algunas células vegetales.

¨                  Las Mitocondrias:  Se encuentran tanto en células animales como en vegetales y son los lugares donde ocurre la fase oxidativa de la respiración  celular.  Estas reacciones químicas generan grandes cantidades de adenosina trifosfato (ATP), una molécula rica en energía.

¨                  Los Cloroplastos:  Son un tipo de plastidios  que se encuentra en vegetales superiores, algas y algunos protozoarios.  Esta organela  celular  está asociada con la fotosíntesis, el principal proceso de captación de energía de nuestro planeta. Tanto los mitocondrias como los cloroplastos  tienen un tipo de DNA distinto del que se encuentra en el núcleo; además estos organelos pueden autoduplicarse, transcribir y traducir su información genética.  La maquinaria genética de los mitocondrias y cloroplastos se parece machisimo  a la de las células procarióticas.

Muchos caracteres de las eucariotas se heredan a través del DNA  de estas organelas, constituyendo lo que se llama la herencia extranuclear.

TABLA 1. Funciones de los Organelos celulares

Organelo Celular

Funciones

Membrana celular o plasmática Pared celular (Sólo las plantas y Algunas bacterias) Núcleo: Cromosomas Nucléolos Nucleoplasma (contenido     nuclear) Membrana nuclear Citiplasma: Rectículo endoplásmatico Ribosomas Centriolos Mitocondrias Plástidos (sólo las plantas) Aparato o cuerpo de Golgi Lisosomas (sólo en los     Animales) Vacuolas   Hialoplasma

Membrana selectivamente permeable a través de la cual pueden incorporarse las sustancias extracelulares a la célula y pueden liberarse los productos de ésta. Gruesa pared de celulosa que rodea a la membrana celular dándole fuerza y rigidez a la célula. Regula el desarrollo y la reproducción de la célula. Portadores de las instrucciones hereditarias; regulación de los proceos celulares (Sólo es posible observarlos durante la división nuclear). Sintetizadores de RNA ribosomall desaparecen durante la reproducción celular. Contiene los materiales para la síntesis de DNA y moléculas mensajeras que actúan como intermediarios entre el núcleo y el citoplasma. Provee una continuidad selectiva entre los materiales nucleares y  citoplásmatico. Contiene las estructuras para realizar las instrucciones enviadas desde el núcleo. Zona de superficie sumamente extensa en la que se realizan reacciones bioquímicas que normalmente ocurren en la superficie de las membranas o a través de éstas. Sitios de la síntesis de proteínas (se muestran como puntos negros que revisten el retículo endoplásmatico en la Fig. 1.1) Forman  los polos para los procesos de división; son capaces de autorreplicarse; no suelen ser visibles en las plantas. Producción de energía (ciclo de Kerbs, cadena de transporte de electrones, betaoxidación de ácidos grasos, etc. Estructuras para el almacenamiento de almidón, pigmentos y otros producotos celulares. La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos.. Producción de secrecciones celulares, en ocasiones denominadas dictiosomas, en las plantas Producción de enzimas digestivas intracelulares que ayudan a la eliminación de bacterias y otros cuerpos extraños; si se rompen pueden provocar la destrucción celular. Depósitos de almacenamiento para el exceso de agua, productos de desecho, pigmentos solubles, etc. Contiene enzimas para la glucólis y materiales estructurales como azúcar, aminoácidos, agua, vitaminas, nucléotidos, etc. (caldo nutritivo o contenido celular).