La Célula Eucariota y sus Estructuras

El Núcleo

El núcleo es el orgánulo característico de las células eucariotas. Está rodeado por una envoltura nuclear y contiene la mayor parte del ADN de la célula.

Estructura del Núcleo

Cromosomas

Son largas moléculas de ADN asociadas a proteínas llamadas histonas. Estas proteínas permiten que el ADN se compacte o se descompacte según las necesidades de la célula.

Nucléolo

Es una estructura esférica y densa ubicada dentro del núcleo. Puede existir uno o varios nucléolos por célula. Está formado por cromatina y proteínas asociadas al ARN.

Funciones del Núcleo

• Almacenar y proteger la información genética.

• Transmitir la información hereditaria de una generación a otra.

• Controlar las actividades celulares.

• Participar en la formación de los ribosomas mediante la síntesis de ARN ribosomal (ARNr).

Membrana Plasmática

La membrana plasmática es la estructura que delimita la célula y la separa del medio externo.

Composición Química

Está formada principalmente por:

• Fosfolípidos

• Colesterol

• Proteínas

• Glucolípidos

• Glucoproteínas

Fosfolípidos

Son los principales componentes estructurales de la membrana.

Cada fosfolípido posee:

• Una cabeza hidrófila (afinidad por el agua).

• Dos colas hidrófobas (repelen el agua).

Esta característica permite la formación de una bicapa lipídica.

Movimientos de los Fosfolípidos

Los fosfolípidos pueden realizar varios movimientos:

• Difusión lateral

• Rotación

• Flexión

• Flip-flop (movimiento poco frecuente entre capas)

Colesterol

Representa aproximadamente el 20 % de la membrana plasmática.

Sus funciones son:

• Regular la fluidez de la membrana.

• Aumentar la estabilidad estructural.

• Reducir la permeabilidad.

Proteínas de Membrana

Proteínas Integrales o Transmembrana

Atraviesan completamente la membrana y participan en:

• Transporte de sustancias.

• Comunicación celular.

• Actividad enzimática.

Proteínas Periféricas

Se localizan únicamente en una de las caras de la membrana.

Glicocáliz

Es una capa externa formada por cadenas de carbohidratos unidas a proteínas y lípidos.

Funciones:

• Protección celular.

• Reconocimiento entre células.

• Adhesión celular.

Funciones de la Membrana Plasmática

Transporte de Sustancias

• Transporte Pasivo

No requiere energía.

• Difusión Simple

Permite el paso de moléculas pequeñas como:

• Oxígeno (O₂)

• Dióxido de carbono (CO₂)

• Nitrógeno (N₂)

• Agua (H₂O)

• Difusión Facilitada

Utiliza proteínas transportadoras o canales para permitir el paso de:

• Glucosa

• Aminoácidos

• Iones

• Transporte Activo

Requiere energía en forma de ATP.

Permite mover sustancias contra su gradiente de concentración.

Ejemplo:

Bomba Sodio-Potasio

Expulsa 3 iones de sodio (Na⁺).

Introduce 2 iones de potasio (K⁺).

Transporte de Macromoléculas

• Exocitosis

Proceso mediante el cual la célula expulsa sustancias al exterior mediante vesículas.

• Endocitosis

Proceso mediante el cual la célula incorpora sustancias del exterior.

• Fagocitosis

Incorporación de partículas grandes como bacterias.

• Pinocitosis

Incorporación de líquidos y pequeñas moléculas.

• Pared Celular Vegetal

La pared celular se encuentra por fuera de la membrana plasmática de las células vegetales.

• Composición

Está formada por:

• Celulosa

• Hemicelulosa

• Pectina

• Glucoproteínas

Funciones

• Proporcionar rigidez.

• Mantener la forma celular.

• Proteger frente a daños mecánicos.

• Permitir la comunicación entre células mediante plasmodesmos.

Presión de Turgencia

Se produce cuando el agua entra en la célula por ósmosis.

Permite:

• El crecimiento de la planta.

• La apertura y cierre de estomas.

Orgánulos Celulares

Mitocondrias

Presentes en todas las células eucariotas.

Estructura

• Membrana externa

• Espacio intermembrana

• Membrana interna con crestas

• Matriz mitocondrial

Función

Realizar la respiración celular y producir ATP, la principal fuente de energía celular.

Cloroplastos

Presentes únicamente en células vegetales fotosintéticas.

Estructura

• Membrana externa

• Membrana interna

• Estroma

• Tilacoides

• Grana

Función

Realizar la fotosíntesis, transformando la energía solar en energía química.

Retículo Endoplasmático

Sistema de membranas interconectadas presente en todas las células eucariotas.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

Posee ribosomas adheridos.

Funciones:

• Síntesis de proteínas.

• Modificación de proteínas.

• Transporte intracelular.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

No posee ribosomas.

Funciones:

• Síntesis de lípidos.

• Producción de colesterol.

• Detoxificación de sustancias tóxicas.

• Almacenamiento de calcio en células musculares.

Aparato de Golgi

Conjunto de sacos membranosos llamados cisternas.

Funciones

• Modificar proteínas y lípidos.

• Formar glucoproteínas y glucolípidos.

• Empaquetar sustancias.

• Originar lisosomas y vesículas de secreción.

Lisosomas

Pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas.

Funciones

• Digestión intracelular.

• Degradación de sustancias incorporadas por endocitosis.

• Reciclaje de orgánulos envejecidos (autofagia).

Peroxisomas

Orgánulos especializados en procesos de oxidación.

Contienen:

• Oxidasas

• Catalasa

Funciones

• Degradar sustancias tóxicas.

• Neutralizar el peróxido de hidrógeno (H₂O₂).

• Participar en el metabolismo de grasas. Intervenir en procesos de detoxificación celular.

Vacuolas

Las vacuolas son orgánulos característicos de las células vegetales, aunque también pueden encontrarse en otros organismos.

Estructura

Las vacuolas están rodeadas por una membrana simple denominada tonoplasto. En su interior contienen una solución acuosa cuya composición varía según la función que desempeñen.

Pueden ocupar desde un 5 % hasta un 90 % del volumen celular, aunque normalmente representan más del 30 % del espacio de la célula.

Funciones

Las vacuolas desempeñan múltiples funciones:

• Almacenamiento de sustancias nutritivas.

• Acumulación de productos de desecho o sustancias tóxicas.

• Regulación de la presión de turgencia en las células vegetales.

• Digestión intracelular cuando contienen enzimas hidrolíticas.

• Regulación del equilibrio interno y del pH celular.

• Participación en los procesos de crecimiento vegetal.

Vacuolas Contráctiles

Son características de algunos protozoos que viven en medios acuáticos hipotónicos.

Su función principal es eliminar el exceso de agua que entra continuamente a la célula por ósmosis, evitando que esta se rompa.

Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear es una estructura exclusiva de las células eucariotas que rodea y protege el núcleo celular.

Estructura

Está formada por una doble membrana:

Membrana Nuclear Externa

• Se encuentra en contacto con el citoplasma.

• Posee ribosomas adheridos.

• Presenta continuidad con el retículo endoplasmático rugoso.

Espacio Perinuclear

• Espacio situado entre ambas membranas.

• Se comunica con el lumen del retículo endoplasmático.

Membrana Nuclear Interna

• Está en contacto directo con el nucleoplasma.

Poros Nucleares

Son estructuras especializadas que regulan el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.

Lámina Nuclear

Red de proteínas localizada bajo la membrana interna que proporciona soporte estructural al núcleo y participa en la división celular.

Funciones

• Proteger el material genético.

• Separar el ADN del resto del contenido celular.

• Regular el transporte selectivo de moléculas entre núcleo y citoplasma.

• Permitir la entrada de proteínas necesarias para la replicación y expresión genética.

Citosol

El citosol, también llamado hialoplasma, es la parte líquida del citoplasma donde se encuentran suspendidos los orgánulos celulares.

Composición

Está formado principalmente por:

• Agua

• Proteínas

• ARN

• Aminoácidos

• Glúcidos

• Nucleótidos

• Iones minerales

También contiene inclusiones celulares como:

• Gotas lipídicas

• Gránulos de glucógeno

Funciones

Reserva de Sustancias

Almacena moléculas energéticas y nutrientes que pueden ser utilizados por la célula cuando los necesite.

Medio para Reacciones Metabólicas

Es el lugar donde ocurren numerosas reacciones químicas relacionadas con:

• Síntesis de moléculas.

• Producción de energía.

• Degradación de nutrientes.

Organización Celular

Facilita la distribución y movilidad de sustancias dentro de la célula.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que proporciona soporte estructural y participa en el movimiento celular.

Funciones Generales

• Mantener la forma celular.

• Organizar los orgánulos.

• Permitir el transporte intracelular.

• Participar en la división celular.

• Facilitar el movimiento celular.

Microfilamentos

Son los componentes más delgados del citoesqueleto.

Composición

Están formados principalmente por:

• Actina

• Miosina

Funciones

• Mantener la forma celular.

• Formar microvellosidades.

• Participar en la endocitosis.

• Generar seudópodos.

• Intervenir en la división celular.

• Permitir la contracción muscular.

Contracción Muscular

La interacción entre actina y miosina produce el acortamiento de las fibras musculares, generando movimiento.

Microtúbulos

Son estructuras cilíndricas formadas por la proteína tubulina.

Funciones

• Transporte de orgánulos y vesículas.

• Organización del huso mitótico durante la división celular.

• Formación de cilios y flagelos.

• Participación en la organización interna de la célula.

Centríolos

Estructuras compuestas por nueve grupos de tres microtúbulos.

Funciones:

• Organizar los microtúbulos.

• Participar en la formación del huso mitótico.

Cilios y Flagelos

Son prolongaciones celulares que permiten el movimiento.

Cilios

• Cortos y numerosos.

• Desplazan líquidos o partículas sobre la superficie celular.

Flagelos

• Más largos y menos numerosos.

• Permiten el desplazamiento de la célula.

Filamentos Intermedios

Poseen un diámetro intermedio entre microfilamentos y microtúbulos.

Composición

Están formados principalmente por proteínas como la queratina.

Funciones

• Proporcionar resistencia mecánica.

• Mantener la integridad celular.

• Formar la lámina nuclear.

• Reforzar tejidos sometidos a tensión, como los epitelios.

Ribosomas

Los ribosomas son estructuras presentes tanto en células procariotas como eucariotas.

Son los responsables de la síntesis de proteínas.

Estructura

Están formados por:

• ARN ribosómico (ARNr)

• Proteínas ribosómicas

Cada ribosoma posee dos subunidades:

Subunidad Mayor

Participa en la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos.

Subunidad Menor

Se une al ARN mensajero y coordina la lectura de la información genética.

Ubicación

Los ribosomas pueden encontrarse:

• Libres en el citosol.

• Asociados al retículo endoplasmático rugoso.

• Adheridos a la envoltura nuclear.

• En el interior de mitocondrias.

• En el interior de cloroplastos.

Función

Su función principal es la síntesis de proteínas.

Durante este proceso participan tres tipos de ARN:

ARN Ribosómico (ARNr)

Forma parte de la estructura de los ribosomas.

ARN Mensajero (ARNm)

Transporta la información genética desde el ADN hasta los ribosomas.

ARN de Transferencia (ARNt)

Transporta los aminoácidos necesarios para formar las proteínas.

Los ribosomas leen la información del ARNm y unen los aminoácidos transportados por el ARNt en el orden correcto para producir proteínas.