¿Cuáles son los componentes de la célula animal? Información sobre la estructura de la célula animal y las funciones de los componentes de la célula animal.
Aunque las células varían mucho en su estructura y función, las condiciones para la vida imponen ciertos requisitos básicos sobre la composición y las actividades de todas las células. Los componentes esenciales incluyen el núcleo, que sirve como centro de control, el citoplasma, que hace el trabajo, y una membrana plasmática envolvente.
Núcleo.
El núcleo suele ser un cuerpo esférico u ovoide que ocupa aproximadamente 1/10 del volumen celular. Contiene los cromosomas, que consisten principalmente en ácido desoxirribonucleico (ADN) y proteínas básicas llamadas histonas. Los cromosomas llevan la información genética de la célula y juegan un papel central en la regulación de las actividades de la célula. Véase también Cromosoma; Mitosis.
Nucléolo.
El núcleo suele contener dos cuerpos esféricos, los nucléolos, que son ricos en ácido ribonucleico (ARN) y deficientes en ADN. Generalmente hay un nucléolo para cada conjunto de cromosomas; por tanto, la célula diploide normal contiene dos juegos de cromosomas y dos nucléolos. Esta igualdad de números se deriva del hecho de que el nucléolo se forma en asociación con un organizador nucleolar transportado por un cromosoma en cada conjunto. Este organizador es probablemente la región del cromosoma donde se sintetiza el ARN ribosomal. El ARN ribosómico es uno de los componentes principales de los orgánulos celulares conocidos como ribosomas, que se describen a continuación.
Membrana nuclear.
El núcleo está limitado por una envoltura nuclear, o membrana, que consta de dos delgadas membranas unitarias separadas por un pequeño espacio. Esta envoltura compleja está perforada por numerosos poros nucleares, que probablemente permiten el intercambio de materiales entre el núcleo y el citoplasma. Este intercambio probablemente esté controlado por un material denso que llena el orificio de cada poro.
Unidad de Membranas.
Cada una de las dos membranas unitarias de la envoltura nuclear es una estructura trilaminar (de 3 capas) compuesta por una capa de proteínas, una capa de lípidos y otra capa de proteínas. Esta importante estructura básica, que se encuentra en muchas otras partes de la celda, varía en espesor desde alrededor de 60 a 120 A (unidades angstrom). Las membranas unitarias limitan el movimiento de moléculas tanto dentro de la célula como entre la célula y su entorno. También poseen medios para permitir que ciertas moléculas pasen a través de sí mismos, ya sea pasivamente a través de diminutos poros o activamente mediante un mecanismo de «bombeo».
Citoplasma.
El citoplasma rodea el núcleo y realiza la mayoría de las funciones activas de la célula. Aunque la composición del citoplasma varía de un tipo celular a otro, ciertas subestructuras básicas están presentes en la mayoría de las células.
Ribosomas.
Los ribosomas son partículas, de unos 250 Å de diámetro, que sintetizan proteínas. Se componen de grandes moléculas de ARN, que son producidas por el nucléolo, y de diversas proteínas. Si las proteínas sintetizadas por los ribosomas deben permanecer en la parte soluble del citoplasma, o sustancia fundamental, los ribosomas permanecen libres dentro de esta matriz. En una célula de rápido crecimiento, por ejemplo, la mayoría de los ribosomas se encuentran en la sustancia fundamental; las proteínas producidas aquí permiten que la célula aumente su volumen entre divisiones. Sin embargo, si las proteínas deben separarse de la sustancia fundamental, los ribosomas se adhieren a la superficie externa de los sacos rodeados por membranas en el citoplasma.
Retículo endoplásmico.
Estos sacos tachonados de ribosomas son las cisternas del retículo endoplasmático de superficie rugosa (o granular) (RE rugoso). Las membranas son similares a la unidad njem-branas de la envoltura nuclear. De hecho, la membrana exterior de la envoltura a menudo se continúa con las membranas del RE rugoso y puede estar cubierta por ribosomas. Las proteínas que son sintetizadas por los ribosomas del RE rugoso pasan directamente a la membrana. Algunos de ellos permanecen aquí para proporcionar material para el crecimiento de la membrana. Pero muchas proteínas pasan a la cavidad de la cisterna donde quedan segregadas de los demás componentes del citoplasma. Las proteínas segregadas se almacenan para su uso posterior dentro de la célula o se secretan desde la célula para el beneficio del organismo.
El retículo endoplásmico de superficie lisa (o agranular) se distingue del componente de superficie rugosa por su falta de ribosomas. Con frecuencia se compone de túbulos tortuosos, también delimitados por membranas unitarias. Aunque las funciones del RE liso son algo oscuras, es probable que se encargue de la segregación y el transporte de ciertos tipos de moléculas (azúcar, grasas, sales, esteroides y proteínas) dentro del citoplasma.
Aparato de Golgi.
El aparato de Golgi, o complejo de Golgi, es otro orgánulo citoplasmático compuesto de espacios encerrados por membranas unitarias. La estructura fue identificada originalmente en 1898 por el biólogo italiano Camillo Golgi a través de su capacidad para causar un precipitado visible a partir de sales de plata. El microscopio electrónico ha revelado que el aparato de Golgi es una pila de cisternas planas rodeadas de vesículas irregulares y esféricas. Varios complejos de Golgi pueden estar presentes en una célula, a veces formando una red continua más grande. Entre las funciones asignadas tentativamente a los cuerpos de Golgi está el «empaquetado» de proteínas recién sintetizadas del retículo endoplásmico y la formación de complejos de tales proteínas con otros tipos de moléculas.
mitocondrias.
Las mitocondrias (singular, mitocondria) son cuerpos citoplasmáticos discretos presentes en todas las células aeróbicas (que usan oxígeno). Por lo general, miden de 1 a 2 micras de largo y alrededor de 1/2 micra de diámetro, y poseen dos membranas unitarias, una que encierra a la otra. Una membrana forma la pared exterior de la estructura alargada y la otra, la membrana interna, que tiene un área de superficie mucho mayor, está muy contorneada, ya sea en pliegues aplanados llamados crestas o en pequeños túbulos. Las enzimas que median la formación de la molécula de alta energía trifosfato de adenosina (ATP) mediante el proceso de fosforilación oxidativa están contenidas dentro de la mitocondria, probablemente en complejos bien ordenados adheridos a las superficies de las membranas internas. El ATP proporciona energía disponible para multitud de procesos celulares.
Lisosomas.
Otro componente que generalmente se encuentra en las células animales es el lisosoma. Las enzimas hidrolíticas, como las fosfatasas ácidas, están contenidas dentro de estos cuerpos encerrados en membranas, donde no destruirán otras partes del citoplasma. El lisosoma puede combinarse con las vacuolas alimenticias, y las enzimas hidrolíticas luego rompen (digieren) varias moléculas grandes en subunidades moleculares pequeñas, que pueden ser utilizadas por la célula.
Otras inclusiones citoplasmáticas.
Otras inclusiones citoplasmáticas están presentes con una variabilidad considerable entre diferentes tipos de células. Las vacuolas alimentarias son sacos limitados por membrana que contienen los productos de la fagocitosis. Otras vacuolas pueden estar involucradas en el balance hídrico. El glucógeno es una forma de glucosa polimérica que sirve como suministro de alimento almacenado, especialmente en las células animales. Los gránulos de pigmento son particularmente prominentes en las células epidérmicas, pero también se encuentran en las células más viejas de los órganos internos. Las grasas y otros lípidos se ven como gotas casi esféricas dentro del citoplasma. En el tejido adiposo, una gota puede llegar a ser tan enorme que el resto del contenido celular se limita a una cubierta delgada que rodea la gota, con el núcleo aplastado contra un lado de la membrana celular. Los productos de la síntesis de proteínas por el retículo endoplásmico rugoso suelen estar encerrados en sacos limitados por membranas; los gránulos de zimógeno, por ejemplo, son paquetes de enzimas hidrolíticas en las células acinares del páncreas.
Elementos estructurales.
Otros elementos del citoplasma proporcionan el marco estructural para el apoyo y el movimiento dentro de la célula. El tejido muscular, por ejemplo, se compone principalmente de numerosas fibras que contienen un complejo proteico contráctil de actina y miosina. Los sistemas de movimiento más primitivos también pueden involucrar fibras citoplasmáticas. Por tanto, la estructura del huso mitótico está compuesta por microtúbulos, que son varillas extremadamente largas, rectas y aparentemente huecas, de unos 250 Å de diámetro. Varios otros complejos citoplasmáticos, que se caracterizan por un sistema de soporte dinámico, también contienen microtúbulos. Las microfibrillas son incluso más pequeñas que los microtúbulos y parecen carecer de un centro hueco. También pueden desempeñar un papel en el apoyo y la movilidad citoplásmica.
Centríolos.
Las células de los animales y de ciertas plantas inferiores contienen un par de centríolos. La microscopía electrónica revela su compleja organización: cada uno consta de un cilindro de nueve conjuntos de tres microtúbulos paralelos al eje cilíndrico. Los centríolos se encuentran no solo en los polos del huso mitótico (donde probablemente controlan las actividades de este complejo de microtúbulos), sino que también son los cuerpos basales de orgánulos especializados llamados cilios y flagelos. Tanto los cilios como los flagelos son largas proyecciones de la superficie de la célula y, al igual que los centríolos, contienen microtúbulos (un anillo de nueve juegos de dos, más dos cerca del centro). Los cilios y los flagelos azotan violentamente el medio circundante y, por lo tanto, hacen que la célula se mueva a través del medio o, si la célula está fija, hacen que el medio se mueva más allá de la célula.
Membrana de plasma.
La membrana plasmática, o membrana celular, también aparece como una membrana unitaria, pero su estructura puede incluir una cubierta exterior que se cree que consiste en mucopolisacáridos (polímeros de azúcar que contienen azufre, a veces combinados con proteínas). Esta membrana debe controlar no solo el intercambio de materiales entre la célula y su entorno, sino también la adhesividad entre las células.
La membrana plasmática regula con gran especificidad el paso de iones dentro y fuera de la célula. Esto es particularmente importante en las células nerviosas, donde un gran cambio repentino en la concentración de ciertos iones da como resultado una inversión de la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana y la propagación de un potencial de acción, o impulso nervioso, que viaja a lo largo del axón de la célula. y excita a la célula contigua ya sea por estimulación eléctrica o química.
La tasa de intercambio de moléculas entre el citoplasma y su entorno depende en parte del área superficial de la membrana plasmática. Por lo tanto, las células que absorben grandes cantidades de material generalmente tienen un área de superficie aumentada, ya sea por un extenso plegamiento de la membrana celular o, como en las células que recubren el intestino, por proyecciones en forma de dedos llamadas microvellosidades.
Los materiales más grandes deben ingresar a la célula mediante un cambio drástico en la forma de la membrana plasmática. Las partículas como alimentos o bacterias pueden ser ingeridas por fagocitosis, un proceso en el que los pliegues de la membrana engullen las partículas; esto da como resultado la formación de una vacuola de alimento. Las proteínas y otras macromoléculas pueden entrar en la célula mediante un proceso similar, llamado pinocitosis, en el que una pequeña depresión en la membrana se rompe y entra en la célula como una diminuta vesícula.
Otras especializaciones de la membrana plasmática involucran los contactos entre células adyacentes. En la situación habitual, existe un espacio aparente de 200 A, probablemente llenado por mucopolisacárido, entre los límites exteriores de las dos membranas unitarias. Una unión estrecha es una región donde se cierra esta brecha aparente, lo que permite que las moléculas pequeñas pasen con relativa libertad entre los citoplasmas de las dos células. Un esmosoma es un complejo adhesivo reforzado por fibrillas que divergen en el citoplasma de las dos células.
