Apuntes enfermería

La célula es la unidad básica de la vida y puede tener diversas estructuras según el tipo de organismo y su función específica. Sin embargo, hay algunas estructuras celulares comunes que se encuentran en la mayoría de las células. A continuación se describen las principales estructuras de una célula eucariota típica, que es el tipo de célula presente en organismos multicelulares, incluyendo plantas, animales y hongos:

Membrana Plasmática:

La membrana plasmática, también conocida como membrana celular o plasmalema, es una estructura fundamental que rodea a todas las células vivas, tanto animales como vegetales, así como a las células procariotas. Esta membrana actúa como una barrera selectiva que separa el interior celular del entorno externo, regulando el intercambio de materiales y la comunicación celular.

• Composición: La membrana plasmática está compuesta principalmente por una bicapa lipídica que está incrustada con proteínas y contiene otros componentes como carbohidratos y colesterol. Los fosfolípidos son los principales componentes de la bicapa lipídica, con las cabezas hidrofílicas orientadas hacia el exterior y las colas hidrofóbicas en el interior.
• Función de barrera: La membrana plasmática actúa como una barrera semipermeable que controla el paso de sustancias hacia adentro y hacia afuera de la célula. Las moléculas pequeñas, como el oxígeno y el dióxido de carbono, pueden atravesar la membrana a través de difusión simple, mientras que moléculas más grandes o cargadas pueden necesitar proteínas transportadoras específicas.
• Transporte de sustancias: La membrana plasmática contiene una variedad de proteínas transportadoras, como transportadores de membrana, canales iónicos y bombas de transporte, que permiten el movimiento selectivo de sustancias a través de la membrana. Este transporte puede ser pasivo, como en el caso de la difusión simple, o activo, como en el caso de la bomba de sodio-potasio.
• Reconocimiento celular: Los carbohidratos presentes en la superficie externa de la membrana plasmática desempeñan un papel en el reconocimiento celular y la comunicación. Estos carbohidratos pueden formar parte de glucoproteínas y glucolípidos que actúan como marcadores de identidad celular y facilitan la adhesión celular y la interacción entre células.
• Transducción de señales: Las proteínas receptoras de la membrana plasmática están involucradas en la transducción de señales, recibiendo señales del entorno externo y transmitiéndolas al interior de la célula. Estas señales pueden desencadenar respuestas celulares específicas, como la activación de vías de señalización y la regulación de la expresión génica.

Núcleo:

El núcleo celular es una estructura esencial presente en las células eucariotas que alberga la mayor parte del material genético de la célula y desempeña un papel crucial en la regulación de la actividad celular.

• Localización: El núcleo se encuentra generalmente en el centro de la célula eucariota, aunque su ubicación exacta puede variar dependiendo del tipo celular y de las condiciones específicas. Está rodeado por una membrana nuclear que separa el contenido del núcleo del citoplasma circundante.
• Composición: El núcleo está compuesto por varias estructuras, incluyendo el material genético (ADN), proteínas nucleares, ARN, nucleoplasma (el fluido dentro del núcleo) y el nucléolo (una región especializada para la síntesis de ribosomas). El material genético está organizado en cromosomas durante la división celular y se encuentra en forma de cromatina durante la interfase.
• Funciones: El núcleo desempeña varias funciones esenciales en la célula, incluyendo:
  • Almacenamiento y replicación del ADN: El núcleo alberga el material genético de la célula en forma de cromosomas. Durante la división celular, el ADN se replica en el núcleo para asegurar que cada célula hija reciba una copia completa del genoma.
  • Transcripción del ARN: El núcleo es el sitio de transcripción del ADN en ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr) y ARN de transferencia (ARNt), que son necesarios para la síntesis de proteínas en el citoplasma.
  • Regulación de la expresión génica: El núcleo contiene factores de transcripción y otros reguladores que controlan la expresión de genes específicos, permitiendo que las células respondan a señales internas y externas y mantengan su homeostasis.
  • Formación de ribosomas: El nucléolo es el sitio de síntesis y ensamblaje de los ribosomas, que son los complejos de proteínas y ARN responsables de la síntesis de proteínas en la célula.
  • Procesamiento de ARN: El núcleo también participa en el procesamiento y modificación de ARN, incluyendo la eliminación de intrones y la adición de modificaciones químicas.
• Transporte nucleocitoplasmático: El transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma se lleva a cabo a través de complejos de poro nuclear, que son estructuras porosas en la membrana nuclear que regulan el paso de macromoléculas como ARN y proteínas entre estas dos regiones celulares.

Citoplasma:

El citoplasma es una región celular que se encuentra entre la membrana plasmática y la membrana nuclear en las células eucariotas. Consiste en un gel coloidal semi-fluido conocido como citosol, que está compuesto principalmente por agua y contiene diversas estructuras celulares y orgánulos suspendidos en él.

• Composición: El citoplasma está compuesto principalmente por agua (aproximadamente un 70-80% del volumen celular) y contiene una variedad de moléculas y estructuras celulares disueltas en el citosol. Estas incluyen proteínas, carbohidratos, lípidos, iones, metabolitos y orgánulos celulares como los ribosomas, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias, entre otros.
• Funciones: El citoplasma desempeña varias funciones esenciales para la célula, incluyendo:
  • Soporte y estructura celular: Proporciona un medio en el que se suspenden las estructuras celulares y los orgánulos, permitiendo su interacción y movimiento dentro de la célula.
  • Metabolismo celular: Muchas de las reacciones metabólicas esenciales para la vida celular tienen lugar en el citosol, incluyendo la glucólisis, la síntesis de proteínas, la gluconeogénesis y la síntesis de lípidos.
  • Almacenamiento de nutrientes: El citosol puede servir como lugar de almacenamiento temporal de nutrientes y otras moléculas necesarias para la célula.
  • Transporte intracelular: El citoplasma proporciona un medio a través del cual se pueden transportar moléculas y orgánulos dentro de la célula, facilitando la comunicación y la coordinación celular.
  • Respuesta a estímulos: Algunas señales extracelulares pueden ser recibidas y transmitidas por proteínas y moléculas presentes en el citosol, lo que permite que la célula responda a cambios en su entorno.
• Organización: Aunque el citoplasma es un medio semi-fluido, no es homogéneo y puede estar organizado en compartimentos y estructuras especializadas. Por ejemplo, ciertos orgánulos como el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi tienen regiones específicas dentro del citosol donde realizan sus funciones particulares.
• Movimiento celular: El citoplasma permite el movimiento y la locomoción celular, ya sea mediante la contracción de filamentos de actina y miosina en células musculares o mediante estructuras especializadas como los cilios y flagelos.

Ribosomas:

Los ribosomas son estructuras celulares fundamentales que se encuentran en todas las células, tanto procariotas como eucariotas. Son responsables de la síntesis de proteínas, un proceso crucial para el funcionamiento y la supervivencia de la célula.

• Composición: Los ribosomas están compuestos principalmente por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas ribosómicas. Están formados por dos subunidades distintas, denominadas subunidad mayor y subunidad menor, que se ensamblan cuando el ribosoma se encuentra activo en el proceso de síntesis de proteínas.
• Localización: En las células eucariotas, los ribosomas pueden encontrarse tanto en el citosol (ribosomas libres) como unidos al retículo endoplasmático rugoso (ribosomas asociados a membranas). Los ribosomas libres son responsables de la síntesis de proteínas destinadas al citosol, mientras que los ribosomas asociados al retículo endoplasmático rugoso están implicados en la síntesis de proteínas destinadas a la secreción, al retículo endoplasmático y a otros orgánulos.
• Función: La función principal de los ribosomas es llevar a cabo la síntesis de proteínas mediante un proceso conocido como traducción. Durante la traducción, los ribosomas leen la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero (ARNm) y utilizan esta información para ensamblar una cadena polipeptídica de aminoácidos en la secuencia especificada por el ARNm. Este proceso implica la unión de los aminoácidos transportados por ARN de transferencia (ARNt) al ribosoma y la formación de enlaces peptídicos entre ellos.
• Estructura: La estructura de los ribosomas varía entre las células procariotas y eucariotas, pero en general, ambos tipos de ribosomas tienen una estructura similar y están compuestos por ARNr y proteínas ribosómicas. La subunidad mayor es responsable de la formación de enlaces peptídicos, mientras que la subunidad menor se encarga de la lectura del ARNm y la unión de los ARNt.
• Regulación: La síntesis de proteínas a través de los ribosomas está regulada por una variedad de mecanismos, incluyendo la disponibilidad de ARNm, la disponibilidad de aminoácidos y la presencia de factores de iniciación, elongación y terminación de la traducción.

Retículo Endoplasmático (RE):

El retículo endoplasmático (RE) es un orgánulo celular presente en células eucariotas que desempeña una variedad de funciones esenciales en la síntesis de proteínas, la modificación de lípidos y la detoxificación de sustancias.

• Estructura: El retículo endoplasmático es un sistema de membranas interconectadas que se extiende por todo el citoplasma de la célula. Hay dos tipos principales de retículo endoplasmático: el retículo endoplasmático rugoso (RER), que está cubierto de ribosomas en su superficie externa, y el retículo endoplasmático liso (REL), que carece de ribosomas.
• Funciones del RER:
  • Síntesis de proteínas: Los ribosomas unidos al RER están involucrados en la síntesis de proteínas destinadas a la secreción celular, a la membrana plasmática o a los orgánulos. Estas proteínas se sintetizan en los ribosomas y luego se modifican y procesan en el RER antes de ser transportadas a su destino final.
  • Glicosilación: En el RER, las proteínas recién sintetizadas pueden ser modificadas mediante la adición de cadenas de carbohidratos, un proceso conocido como glicosilación. Esta modificación es importante para la función y la estabilidad de muchas proteínas.
• Funciones del REL:
  • Síntesis de lípidos: El REL es responsable de la síntesis de lípidos, incluyendo fosfolípidos y esteroides. Estos lípidos son importantes para la estructura de la membrana celular y para la producción de hormonas esteroides como el colesterol.
  • Detoxificación: El REL participa en la detoxificación de sustancias nocivas, como fármacos y toxinas ambientales, mediante la actividad de enzimas especializadas que las convierten en formas más solubles y menos tóxicas para su eliminación.
• Transporte intracelular: Ambos tipos de retículo endoplasmático están implicados en el transporte intracelular de sustancias, incluyendo proteínas y lípidos, a través de vesículas de transporte que se forman a partir de sus membranas. Estas vesículas pueden fusionarse con la membrana plasmática o con otros orgánulos para liberar su contenido en el lugar apropiado.

Aparato de Golgi:

El aparato de Golgi es un orgánulo celular presente en células eucariotas que desempeña un papel crucial en la modificación, clasificación y empaquetamiento de proteínas y lípidos destinados a diversas localizaciones dentro y fuera de la célula.

• Estructura: El aparato de Golgi está formado por una serie de cisternas aplanadas, denominadas dictiosomas, que están dispuestas en forma de pilas. Cada pila de dictiosomas consta de varias cisternas, que están conectadas entre sí y rodeadas por vesículas de transporte.
• Funciones principales:
  • Modificación post-traduccional: Una de las funciones principales del aparato de Golgi es la modificación post-traduccional de proteínas. Esto incluye la adición de grupos carbohidratos (glicosilación) y otras modificaciones químicas que son importantes para la función y la estabilidad de las proteínas.
  • Clasificación y empaquetamiento: El aparato de Golgi clasifica las proteínas y los lípidos que llegan desde el retículo endoplasmático y los empaqueta en vesículas de transporte que se dirigen a su destino final. Estos destinos pueden incluir la secreción celular, la membrana plasmática o diversos orgánulos celulares.
  • Formación de lisosomas: El aparato de Golgi también es responsable de la formación de lisosomas, orgánulos celulares que contienen enzimas digestivas y están involucrados en la digestión de materiales celulares y la degradación de macromoléculas.
• Procesos adicionales:
  • Reciclaje de membrana: El aparato de Golgi participa en el reciclaje de membranas al fusionarse con vesículas que provienen de la membrana plasmática y de otros orgánulos, ayudando así a mantener la integridad y la composición de la membrana celular.
  • Secreción de mucinas: En células especializadas, como las células glandulares, el aparato de Golgi puede secretar mucinas, que son proteínas glicosiladas que forman la base del moco en muchos tejidos.
• Tráfico vesicular: El aparato de Golgi está involucrado en el tráfico vesicular intracelular, tanto en la entrada de materiales desde el retículo endoplasmático como en la salida de vesículas hacia diversas localizaciones celulares.

Mitocondrias:

Las mitocondrias son orgánulos celulares presentes en células eucariotas que desempeñan un papel esencial en la producción de energía celular en forma de ATP (trifosfato de adenosina), a través de un proceso conocido como respiración celular. Además de su función energética, las mitocondrias también están involucradas en una variedad de procesos celulares importantes.

• Estructura: Las mitocondrias tienen una estructura característica que consta de una doble membrana. La membrana externa es lisa y la membrana interna forma pliegues llamados crestas mitocondriales. El espacio entre las membranas se conoce como espacio intermembranoso, y el espacio dentro de la membrana interna se llama matriz mitocondrial.
• Función principal:
  • Producción de energía: Las mitocondrias son conocidas como las “centrales eléctricas” de la célula porque son el lugar donde se produce la mayor parte de la energía celular en forma de ATP. Este proceso, conocido como respiración celular, involucra la oxidación de los sustratos (principalmente glucosa y ácidos grasos) en presencia de oxígeno para generar ATP a través de una serie de reacciones bioquímicas en la cadena respiratoria.
• Otros roles y funciones:
  • Regulación del metabolismo: Las mitocondrias desempeñan un papel importante en la regulación del metabolismo celular, incluyendo la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa. Estos procesos son cruciales para la generación de intermediarios metabólicos y la producción de ATP.
  • Apoptosis: Las mitocondrias también están involucradas en la regulación de la apoptosis, o muerte celular programada. Durante este proceso, las mitocondrias liberan proteínas proapoptóticas que activan cascadas de señalización que conducen a la muerte celular.
  • Homeostasis del calcio: Las mitocondrias pueden regular los niveles de calcio dentro de la célula, actuando como un reservorio de calcio y participando en la señalización celular relacionada con el calcio.
  • Producción de especies reactivas de oxígeno (ROS): Durante la respiración celular, las mitocondrias generan pequeñas cantidades de ROS como subproductos. Aunque en exceso pueden ser dañinos para la célula, las ROS también desempeñan un papel en la señalización celular y en la defensa contra patógenos.

Citoesqueleto:

El citoesqueleto es una red tridimensional de filamentos proteicos que se extiende por el citoplasma de las células eucariotas. Esta estructura dinámica proporciona soporte mecánico, forma y organización a la célula, así como facilita el transporte intracelular, la motilidad celular y la división celular.

• Componentes principales: El citoesqueleto está compuesto por tres tipos principales de filamentos proteicos:
  • Microfilamentos de actina: Son filamentos delgados compuestos principalmente por actina, una proteína globular. Los microfilamentos proporcionan soporte estructural a la célula, participan en la contracción muscular y en la formación de prolongaciones celulares como microvellosidades y filopodios, y también están involucrados en el movimiento celular.
  • Filamentos intermedios: Son filamentos de grosor intermedio compuestos por una variedad de proteínas fibrosas, como queratinas, vimentina, desmina y laminas. Los filamentos intermedios proporcionan resistencia mecánica a la célula y ayudan a mantener su forma y estabilidad estructural.
  • Microtúbulos: Son filamentos cilíndricos huecos compuestos por tubulina, una proteína dimerica. Los microtúbulos desempeñan un papel importante en el transporte intracelular de vesículas y orgánulos, en la organización del citoesqueleto y en la división celular, formando el huso mitótico durante la mitosis y el huso meiótico durante la meiosis.
• Funciones del citoesqueleto:
  • Soporte estructural: El citoesqueleto proporciona soporte mecánico y resistencia a la célula, manteniendo su forma y estructura.
  • Motilidad celular: Los filamentos de actina y los microtúbulos están involucrados en la motilidad celular, permitiendo que la célula se mueva, cambie de forma y forme extensiones celulares como lamelipodios y pseudópodos.
  • División celular: Durante la división celular, el citoesqueleto es fundamental para la organización y segregación de los cromosomas, así como para la formación y contracción del huso mitótico o meiótico.
  • Transporte intracelular: Los microtúbulos actúan como rieles para el transporte de vesículas y orgánulos dentro de la célula, a través de motores moleculares como las dineínas y las cinesinas.
  • Adhesión celular: Los microfilamentos y los filamentos intermedios están involucrados en la adhesión celular, ayudando a mantener la cohesión entre células adyacentes y con la matriz extracelular.
• Regulación: El citoesqueleto es dinámico y está regulado por una variedad de proteínas asociadas que controlan su ensamblaje, desensamblaje y organización. Estas proteínas reguladoras incluyen proteínas motoras, proteínas de unión a filamentos y proteínas que regulan la polimerización y la estabilidad de los filamentos.

Centrosoma y Centriolos:

El centrosoma es una estructura celular presente en células animales que desempeña un papel fundamental en la organización y el montaje del citoesqueleto, así como en la formación de los husos mitóticos durante la división celular. Los centriolos son componentes específicos del centrosoma que tienen una estructura cilíndrica y están compuestos principalmente por microtúbulos.

• Centrosoma:
  • Estructura: El centrosoma es una región del citoplasma celular que contiene dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí. Además de los centriolos, el centrosoma está rodeado por una matriz proteica amorfa llamada material pericentriolar o matriz pericentriolar, que actúa como sitio de nucleación para los microtúbulos.
  • Funciones:
    • Organización del citoesqueleto: El centrosoma desempeña un papel central en la organización y el montaje del citoesqueleto, proporcionando puntos de anclaje para los microtúbulos y facilitando su crecimiento y orientación.
    • Formación de los husos mitóticos: Durante la división celular, el centrosoma coordina la formación de los husos mitóticos, que son estructuras formadas por microtúbulos que ayudan a separar los cromosomas durante la mitosis y la meiosis.
    • Motilidad celular: Algunas células, como los espermatozoides, utilizan el centrosoma para organizar la disposición de los microtúbulos del flagelo o del cigoto, lo que permite la motilidad celular.
• Centriolos:
  • Estructura: Los centriolos son estructuras cilíndricas compuestas por nueve tripletes de microtúbulos dispuestos en una disposición característica de 9+0 o 9+2. Cada triplete de microtúbulos consiste en un microtúbulo central rodeado por dos microtúbulos periféricos.
  • Funciones:
    • Formación del huso mitótico: Durante la división celular, los centriolos se replican y actúan como centros organizadores de microtúbulos para formar los polos del huso mitótico. Esto asegura una segregación correcta de los cromosomas durante la mitosis y la meiosis.
    • Cilios y flagelos: Los centriolos también están implicados en la formación de cilios y flagelos, estructuras especializadas de la superficie celular que son importantes para la locomoción celular y la percepción de señales extracelulares.
• Duplicación del centrosoma:
  • Durante la fase S del ciclo celular, los centriolos se replican y forman nuevos centriolos adyacentes a los originales. Este proceso asegura que cada célula hija tenga un complemento completo de centriolos y centrosomas.

Estas estructuras forman parte de la compleja maquinaria celular que permite a las células realizar sus funciones específicas y mantener la vida.

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