SISTEMAS DE ENDOMENBRANAS

Gran parte del volúmen de algunas células eucariotas está ocupado por un extenso sistema de endomembranas que incluye dos componentes principales, el Retículo Endoplasmático y el Aparato de Golgi. La continuidad entre la Envoltura Nuclear y el Sistema de Endomembrana es visible al Microscopio Electrónico. Pequeñas vesículas parecen ir y venir entre los varios componentes del Sistema de Endomembranas. Este sistema tiene varias estructuras pero todas son esencialmente compartimentos, separados del citoplasma soluble por sus membranas. Este Sistema de Endomembranas tiene varias estructuras pero todos son esencialmente compartimentos, separados del citoplasma soluble por sus membranas.

SISTEMA VACUOLAR CITOPLASMÁTICO:
Muchas células eucariotas, sobre todo las de las plantas y los protistas, contienen organelas encerradas en una membrana que parece vacía al Microscopio Óptico pero que están llenas con soluciones acuosas que contienen muchas sustancias disueltas.
En el caso de las plantas, si bien pueden secretar algunos desechos en su medio ambiente, muchos son almacenados dentro de las vacuolas y dado que son venenosos ó tiene sabor desagradable disuaden a los animales de ingerir a las plantas.
En muchas células vegetales, enormes vacuolas ocupan más del 90% del volúmen celular y crecen a medida que lo hace la célula. Las sustancias disueltas en la vacuola, trabajando con la membrana vacuolar proporcionan turgencia ó rigidez a la célula, que a su vez proporciona el sostén a la estructura de las plantas no leñosas. La presencia de las sustancias disueltas causa que el agua entre en la vacuola promoviendo que esta se hinche como un globo. Las células vegetales tienen una pared celular rígida que actúa como una caja, resistiendo la presión de la vacuola pero suministrando fuerza en el proceso.
Algunos pigmentos (en especial el azul y el rosado) en los pétalos y frutos están contenidos en las vacuolas.
Las vacuolas alimentarias se encuentran en algunos grupos de organismos simples y evolutivamente primitivos: protistas unicelulares y organismos multicelulares simples como las esponjas. En estos organismos las células engloban partículas de comida por fagocitosis, generando una vacuola alimentaria. La fusión de esta vacuola con un lisosoma produce la digestión y las pequeñas moléculas dejan la vacuola y entran en el citoplasma celular para ser utilizadas o distribuidas en otras organelas.
Muchos protistas de agua dulce poseen una vacuola contráctil. Su función es liberar a la célula del exceso de agua que entra debido al desequilibrio en la concentración de sal entre un interior relativamente salado de la célula y su medio ambiente de agua dulce. La vacuola contráctil se agranda a medida que penetra el agua, luego se contrae abruptamente, forzando al agua a salir de la célula a través de estructuras de poros especiales.


RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO:

Las microfotografías electrónicas revelan una red interconectada de membranas que se ramifican a través del citoplasma, formando tubos y sacos aplanados. Estas membranas se denominan colectivamente Retículo Endoplasmático. El interior del Retículo Endoplasmático referido como la luza está separado del citoplasma circundante y es distinto a él. El area superficial del Retículo Endoplasmático puede ocupar hasta un 15% del volúmen total de una célula y sus plegamientos convierten a la superficie en un área muchas veces mayor que la de la membrana plasmática. En ciertos sitios se continúa con la membrana externa de la envoltura nuclear.
Algunas partes del Retículo Endoplasmático se encuentran salpicados con Ribosomas que se fijan temporariamente a las caras externas de los sacos aplanados. Debido a su aspecto en el Microscopio Electrónico, estas regiones se denominan Retículo Endoplasmático Rugoso.

• Retículo Endoplasmático Rugoso: tiene dos funciones:

1. como un compartimento separa ciertas PROTEINAS recién sintetizadas del citoplasma y los transporta a otros lugares dentro de la misma célula.
2. mientras se hallan dentro del Retículo Endoplasmático Rugoso, las proteínas pueden ser químicamente modificadas de manera tal de alterar su función y su destino intracelular.

Los Ribosomas pegados son sitios para la síntesis de proteínas que funciona fuera del citosol, esto es, proteínas que van a ser exportadas de la célula, incorporadas dentro de membranas ó movidas hacia el interior de organelas del Sistema de Endomembranas. Estas proteínas entran en la luz del Retículo Endoplasmático a medida que son sintetizadas. Una vez que se hallan en la luz del Retículo Endoplasmático, sufren diversos cambios que incluyen la formación de Puentes de Disulfuro y el plegamiento para formar una estructura terciaria. Las proteínas ganan grupos de Hidratos de Carbono cuando se hallan en el Retículo Endoplasmático, conviertiéndose en glucoproteínas. Los grupos de Hidratos de Carbono forman parte de un sistema de "postal" que asegura que las proteínas correctas se dirijan a los lugares correctos en la célula.

• Retículo Endoplasmático Liso: algunas porciones del Retículo Endoplasmático son más tubulares (menos similares a sacos aplanados) y carecen de ribosomas, se denomina a esta sección Retículo Endoplasmático Liso.

Dentro de la luz del Retículo Endoplasmático Liso, las proteínas que han sido sintetizadas sobre el Retículo Endoplasmático Rugoso son modificadas quimicamente. Además tiene dos importantes funciones.

1. es el responsable de la modificación química de las pequeñas moléculas tomadas por la célula. Esto es especialmente cierto para los fármacos y los pesticidas.
2. es el sitio para la hidrólisis del glucógeno y la síntesis de los esteroides.

Las células que sintetizan grandes cantidades de proteínas para exportar suelen estar llenas de Retículo Endoplasmático, por ejemplo las células glandulares que secretan enzimas digestivas y las células plasmáticas que secretan anticuerpo.

En la próxima desarrollo el Aparato de Golgi.

 

El Aparato de Golgi fue descubierto por Camilo Golgi en 1898 con una impregnación de Nitrato de Plata, luego se pudo estudiar en profundidad con el Microscopio Electrónico.

Pertenece al Sistema de Endomembranas, por ende, se encuentra en las Células Eucariotas. Está formado por 4-8 cisternas o dictiosomas , que son sacos membranosos aplanados ordenados unos encima de otros y pequeñas vesículas, el número de dictiosomas es variable según la función que cumpla la célula (en los hepatocitos hay hasta 50 dictiosomas). En una célula idealizada se encuentra entre el Retículo Endoplasmático y la Membrana Plasmática. En una célula pueden haber uno o más APARATO DE GOLGI.

Todo el Aparato de Golgi tiene alrededor de 1 um de largo cumple con varias funciones:

1. recibe las proteínas del Retículo Endoplasmático y las modifica químicamente.
2. las proteínas dentro del Aparato de Golgi son concentradas, empaquetadas y clasificadas antes de ser enviadas a su destino celular ó extracelular.
3. en el Aparato de Golgi se sintetizan algunos de los polisacáridos de la Pared Celular vegetal.

En las células de las plantas, los protistas, los hongos y muchos invertebrados, las pilas de cisternas son unidades individuales diseminadas a través del citoplasma. En las células de los vertebrados, algunas de estas pilas suelen formar un Aparato de Golgi único, más grande y complejo.
Parece tener tres partes funcionalmente distintas: una inferior, una media y una superior.
La cisterna inferior, que constituye la región cis, se ubica más cerca del núcleo.
La cisterna superior que constituye la región trans, yace más próxima a la superficie de la célula. La cisterna del medio es la región medial del complejo.
Estas tres partes contienen diferentes enzimas y realizan distintas funciones. La proteína se traslada desde el Retículo Endoplasmático al Aparato de Golgi encerrada en una vesícula. Una vez que llega, la vesícula se fusiona con la membrana del Aparato de Golgi y se desprende de su carga.
Las vesículas formadas a partir del Retículo Endoplasmático se mueven a través del citoplasma y se fusionan con la región cis del Aparato de Golgi donde sus contenidos son liberados en la luz del mismo. Otras pequeñas vesículas pueden moverse entre las cisternas transportando proteínas. Asociadas a las cisternas particularmente las de la región trans, se encuentran pequeñas vesículas que se estrangulan y se mueven hacia otras cisternas ó lejos del Aparato de Golgi.
Estructuralmente las vesículas son vehículos de transporte hacia adentro y hacia afuera del Aparato de Golgi y hacia el último destino de las proteínas.

La próxima desarrollo los Lisosomas y los Ribosomas.

 

 

Lisosomas:

Se originan en parte del Aparato de Golgi, contienen enzimas digestivas y son lugar de hidrólisis de las Macromoléculas (proteínas, polisacáridos, acidos nucleicos y lípidos) a sus monómeros. Los lisosomas miden cerca de 1 um de diámetro, están rodeados de una membrana. Existen muchas docenas de lisosomas en la célula, según sus necesidades. Son lugares de degradación de los alimentos y los objetos extraños captados por la célula. En el interior de los lisosomas se encuentran unos 40 tipos distintos de enzimas hidrolíticas ó hidrolasas con capacidad para catalizar la degradación ó digestión de diversas sustancias como por ejemplo:

• lipasas y fosfolipasas
• glucosidasas
• catepsinas y otras proteasas
• nucleasas

Los lisosomas intervienen en el ciclo secretor y en la digestión intracelular.

1. CICLO SECRETOR: en el caso de sustancias de origen endógeno, la degradación se denomina AUTOFAGIA por este proceso la célula puede destruir sus organelas encerrándolas en una vacuola autofágica. En el caso de sustancias de origen exógeno no digeribles pueden acumularse en los lisosomas y permanecer en el citoplasma como cuerpos residuales ó bien pueden formar una vesícula de eliminación que vuelca los productos de desecho en el exterior de la célula por exocitosis.
2. DIGESTION EXTRACELULAR: en un proceso denominado FAGOSITOSIS ó PINOCITOSIS, dependiendo de si las sustancias a digerir son sólidas ó liquidas, se forma un bolsillo en la membrana plasmática que finalmente se profundiza y encierra el material proveniente del exterior celular. Este bolsillo se transforma en una vesícula pequeña y se suelta de la membrana plasmática para moverse dentro del citoplasma como un Fagosoma que contiene alimentos ó algún otro material. Este Fagosoma se fusiona con un Lisosoma primario para formar un Lisosoma secundario ó vacuola digestiva, a medida que ocurre la hidrólisis los productos solubles atraviesan la membrana del Lisosoma secundario y quedan disponibles en el citoplasma celular.

Mediante estos mecanismos los Lisosomas intervienen en varias funciones celulares:

• defensa, como ocurre en el caso de los GLOBULOS BLANCOS estos fagocitan y destruyen microorganismos y células dañadas ó restos celulares.
• destrucción de proteínas extracelulares, como ocurre en las células del Hígado que retiran de la circulación y destruyen proteínas del Plasma Sanguíneo que, por ejemplo, tienen alterada su estructura.
• remodelación de tejidos, como sucede durante el DESARROLLO EMBRIONARIO (por ejemplo la reabsorción de la cola de los renacuajos ó ciertos cambios morfológicos durante la metamorfosis de los insectos) ó en la remodelación de huesos y cartílagos.
• degradación de sustancias de reserva de las semillas durante la GERMINACION.
• nutrición celular, como se observa en protozoos y muchas células de organismos multicelulares que captan materia orgánica extracelular por ENDOCITOSIS