El RE está continuo con la membrana nuclear y se divide en dos tipos según su estructura y función:

1. Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Asociado a la síntesis de proteínas.

2. Retículo Endoplasmático Liso (REL): Involucrado en la síntesis de lípidos y detoxificación.

• Cloroplastos: Responsables de la fotosíntesis y contienen clorofila.

• Cromoplastos: Almacenan pigmentos carotenoides, proporcionando colores a flores y frutos.

• Leucoplastos: Incoloros y especializados en el almacenamiento de sustancias como almidón, proteínas y lípidos.

La principal función de los cloroplastos es realizar la fotosíntesis, proceso que se divide en dos fases:

1. Fase luminosa: Ocurre en las membranas de los tilacoides, donde la energía solar es captada por la clorofila, provocando la excitación de electrones que son transportados a través de una cadena de transporte de electrones. Este proceso conduce a la fotólisis del agua, liberando oxígeno y generando ATP y NADPH.

2. Fase oscura o ciclo de Calvin: Tiene lugar en el estroma, donde el ATP y el NADPH producidos en la fase luminosa se utilizan para fijar el dióxido de carbono en moléculas orgánicas, resultando en la formación de glucosa.

Además de la fotosíntesis, los cloroplastos participan en la síntesis de aminoácidos, lípidos y en la respuesta de la planta al estrés ambiental.

Los cloroplastos son el tipo de plasto más conocido debido a su papel en la fotosíntesis.

2.1. Estructura de los Cloroplastos

Los cloroplastos presentan una estructura compleja:

• Envoltura doble: Compuesta por una membrana externa y una interna.

• Estroma: Fluido interno que contiene enzimas, ribosomas y ADN circular propio.

• Tilacoides: Sacos membranosos donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos y se lleva a cabo la fase luminosa de la fotosíntesis. Estos tilacoides pueden agruparse en estructuras llamadas grana.

Los cloroplastos son esenciales no solo para la supervivencia de las plantas, sino también para la vida en la Tierra en general, ya que:

• Producen oxígeno, vital para la respiración de la mayoría de los organismos.

• Forman la base de las cadenas alimenticias, al ser productores primarios que convierten la energía solar en energía química utilizable por otros seres vivos.

• Regulan el dióxido de carbono atmosférico, contribuyendo al equilibrio climático global.

• Subunidad mayor: Contiene el sitio catalítico para la formación de enlaces peptídicos.

• Subunidad menor: Se encarga del reconocimiento y acoplamiento del ARNm.

  Tipos de Ribosomas

  Dependiendo del tipo de célula, los ribosomas se diferencian en:

  1. Ribosomas 70S (procariotas): Se encuentran en bacterias y arqueas, así como en mitocondrias y cloroplastos de células eucariotas.

     • Compuestos por una subunidad 50S y una 30S.

  2. Ribosomas 80S (eucariotas): Presentes en el citoplasma de células animales, vegetales y fúngicas.

     • Formados por una subunidad 60S y una 40S.

El proceso de síntesis proteica se divide en tres etapas:

1. Iniciación: El ribosoma se ensambla sobre el ARNm y reconoce el codón de inicio (AUG).

2. Elongación: Los aminoácidos se van uniendo mediante enlaces peptídicos, dirigidos por el ARNt (ARN de transferencia).

3. Terminación: Se reconoce un codón de terminación y se libera la proteína sintetizada.

Los ribosomas pueden encontrarse:

• Libres en el citoplasma, sintetizando proteínas para uso interno.

• Asociados al retículo endoplasmático rugoso (RER), en células eucariotas, participando en la síntesis de proteínas de membrana o de exportación

• Son los responsables de la expresión génica.

• Mantienen la homeostasis celular, sintetizando proteínas necesarias para la función celular.

• Son una diana terapéutica, ya que ciertos antibióticos inhiben específicamente los ribosomas bacterianos sin afectar a los eucariotas.

La membrana plasmática es una estructura fundamental de las células que delimita su contenido y regula el intercambio de sustancias con el exterior. Es una barrera selectivamente permeable que permite mantener un ambiente interno estable, esencial para el funcionamiento celular.

1. Bicapa de fosfolípidos:

• Formada por fosfolípidos con una cabeza hidrofílica (afinidad por el agua) y dos colas hidrofóbicas (repelen el agua).

• Se organizan en una doble capa, con las colas hacia el interior y las cabezas hacia el exterior, en contacto con el citoplasma y el medio extracelular.

2. Proteínas de membrana:

• Proteínas integrales: Atraviesan la bicapa y participan en el transporte de sustancias.

• Proteínas periféricas: Están en la superficie y cumplen funciones estructurales o en la señalización celular.

3. Colesterol:

• Se encuentra entre los fosfolípidos y ayuda a regular la fluidez de la membrana.

4. Carbohidratos:

• Se unen a proteínas o lípidos formando glicoproteínas y glicolípidos, importantes para el reconocimiento celular y la comunicación intercelular.

2. Regulación del transporte: Controla qué sustancias entran y salen de la célula (permeabilidad selectiva).

3. Comunicación celular: Participa en la transmisión de señales y reconocimiento entre células.

4. Adhesión celular: Permite la unión entre células para formar tejidos.

5. Transporte de sustancias: A través de diferentes mecanismos:

• Transporte pasivo (sin gasto de energía): Difusión simple, difusión facilitada y ósmosis.

• Transporte activo (requiere energía ATP): Bombas de iones y endocitosis/exocitosis.

• Facilita la comunicación celular en organismos multicelulares.

• Permite la entrada de nutrientes y la eliminación de desechos.

• Es clave en procesos como la respuesta inmune y la transmisión

• Plantas: Principalmente compuesta de celulosa, un polisacárido estructural. También contiene hemicelulosa, pectinas y, en algunos casos, lignina (para mayor rigidez en tejidos como la madera).

• Bacterias: Su pared celular está formada por peptidoglucano (mureína), un polímero de azúcares y aminoácidos que brinda rigidez y protección.

• Algas: Puede contener glucoproteínas y polisacáridos, aunque algunas tienen paredes reforzadas con sílice (SiO₂), como las diatomeas.

• Arqueas: Su pared celular es diversa y puede estar formada por glucoproteínas, pseudopeptidoglucano o polisacáridos, dependiendo de la especie.

• Hongos: Compuesta por quitina, un polisacárido que también forma parte del exoesqueleto de artrópodos.

• En bacterias, es crucial para la supervivencia, ya que protege contra antibióticos y evita que la célula se desintegre por cambios osmóticos. Algunos antibióticos, como la penicilina, actúan debilitando la síntesis del peptidoglucano, causando la destrucción de la bacteria.

• En hongos, su pared de quitina les proporciona resistencia y protección, similar a la de los insectos con exoesqueletos de quitina.

• En algas y arqueas, la pared celular ayuda a la adaptación a diferentes ambientes, como el agua salada o suelos extremos.

• Membrana externa: Es lisa y contiene proteínas llamadas porinas, que permiten el paso de moléculas pequeñas.

• Membrana interna: Posee múltiples pliegues llamados crestas mitocondriales, que aumentan la superficie para la producción de ATP. Contiene enzimas esenciales para la cadena de transporte de electrones.

• Matriz mitocondrial: Espacio interno donde se encuentran enzimas, ribosomas y el ADN mitocondrial (ADNmt), que le permite a la mitocondria replicarse y producir algunas de sus propias proteínas.

2. Metabolismo celular: Participan en la degradación de ácidos grasos y aminoácidos para obtener energía.

3. Regulación del ciclo celular y muerte celular programada (apoptosis): Las mitocondrias liberan señales químicas que inducen la muerte celular cuando es necesario.

4. Almacenamiento de calcio: Regulan los niveles de calcio en la célula, lo cual es esencial para la comunicación celular y la contracción muscular.

5. Síntesis de hormonas esteroides: En algunos tejidos, como las glándulas suprarrenales, las mitocondrias participan en la producción de hormonas esenciales.

• Contienen su propio ADN (ADN mitocondrial), lo que les permite replicarse de manera independiente del núcleo celular.

• Se heredan exclusivamente de la madre, ya que el espermatozoide no aporta mitocondrias durante la fecundación.

• La disfunción mitocondrial puede causar enfermedades, afectando principalmente tejidos con alta demanda energética como los músculos y el sistema nervioso.

Tipos de Transporte Mediado por Proteínas

Transporte Pasivo: No requiere energía y permite el movimiento de moléculas a favor de su gradiente de concentración. Ejemplo: difusión facilitada mediante permeasas.

Transporte Activo: Requiere energía (ATP o gradiente electroquímico) para mover moléculas en contra de su gradiente. Ejemplo: bombas de iones como la bomba de Na⁺/K⁺.

Las proteínas transportadoras pueden clasificarse en:

✔️ Uniportadores: Transportan una sola molécula en una dirección.

✔️ Simportadores: Transportan dos moléculas en la misma dirección.

✔️ Antiportadores: Transportan dos moléculas en direcciones opuestas.

Características de los Canales Iónicos

🔹 Son altamente selectivos, permitiendo el paso de un tipo específico de ion.

🔹 Funcionan por difusión pasiva, sin consumo de energía.

🔹 Se abren y cierran en respuesta a estímulos específicos:

Canales Activados por Voltaje: Se abren en respuesta a cambios en el potencial de membrana (ejemplo: canales de sodio en neuronas).

Canales Activados por Ligandos: Se abren al unirse una molécula específica (ejemplo: receptores de neurotransmisores).

Canales Activados por Estímulos Mecánicos: Responden a presión o estiramiento (ejemplo: mecanorreceptores en la piel).

Los canales iónicos desempeñan un papel clave en la transmisión del impulso nervioso, la contracción muscular y la homeostasis celular.

Tipos de Transporte Vesicular

Endocitosis: Proceso por el cual la célula incorpora material del exterior mediante vesículas.

Fagocitosis: Captura de partículas grandes (bacterias, restos celulares).

Pinocitosis: Ingestión de líquidos y solutos.

Endocitosis mediada por receptores: Específica para ciertas moléculas como el colesterol (mediada por receptores de LDL).

Exocitosis: Proceso de secreción celular en el que las vesículas liberan su contenido al exterior. Es fundamental en la liberación de neurotransmisores y hormonas.

Transcitosis: Transporte de moléculas a través de la célula, combinando endocitosis y exocitosis.

Proteínas Claves en el Transporte Vesicular

✔ Clatrina: Participa en la formación de vesículas en la endocitosis.

✔ COPI y COPII: Regulan el tráfico vesicular entre el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.

✔ SNAREs: Facilitan la fusión de vesículas con membranas diana.

🔹 Mantener el equilibrio osmótico y la homeostasis celular.

🔹 Regular la señalización neuronal y la contracción muscular.

🔹 Facilitar la comunicación entre células y tejidos.

🔹 Controlar la secreción de hormonas y neurotransmisores.

1. Microfilamentos (Filamentos de Actina)

2. Microtúbulos

3. Filamentos Intermedios

Funciones de los Microfilamentos

✔ Forma y estructura celular: Mantienen la morfología celular, especialmente en células epiteliales.
✔ Motilidad celular: Participan en el movimiento ameboide y la formación de filopodios.
✔ Contracción muscular: Junto con la miosina, permiten la contracción en células musculares.
✔ Endocitosis y exocitosis: Facilitan el tráfico de vesículas.
✔ División celular: Forman el anillo contráctil en la citocinesis.

Los microfilamentos son altamente dinámicos y su ensamblaje y desensamblaje están regulados por proteínas accesorias.

3. Microtúbulos

Los microtúbulos son estructuras cilíndricas huecas de 25 nm de diámetro, compuestas por dímeros de α- y β-tubulina.

Funciones de los Microtúbulos

✔ Soporte estructural y organización celular.
✔ Movimiento intracelular: Forman "caminos" sobre los cuales se transportan organelos y vesículas mediante proteínas motoras como dineína y quinesina.
✔ División celular: Forman el huso mitótico en la mitosis y meiosis.
✔ Movimiento de cilios y flagelos: Son el componente estructural principal de estas estructuras.

Los microtúbulos se ensamblan y desensamblan rápidamente desde centros organizadores de microtúbulos (MTOC), como el centrosoma.

4. Centriolos

Los centriolos son estructuras cilíndricas formadas por nueve tripletes de microtúbulos organizados en un patrón característico de 9+0.

Funciones de los Centriolos

✔ Actúan como centros organizadores de microtúbulos.
✔ Participan en la formación del huso mitótico.
✔ Son esenciales para la formación de cilios y flagelos, ya que generan los cuerpos basales.

En células animales, los centriolos se encuentran en pares dentro del centrosoma, rodeados por una matriz proteica que nuclea la polimerización de los microtúbulos.

Estructura Común

Ambos tienen un arreglo de microtúbulos 9+2, es decir, nueve pares de microtúbulos periféricos rodeando dos centrales.

Su movimiento es impulsado por la dineína, una proteína motora que genera el deslizamiento de los microtúbulos.

✔ Locomoción celular (espermatozoides, protozoos).
✔ Movimiento de fluidos extracelulares (cilios en vías respiratorias).
✔ Detección de señales extracelulares (cilios primarios en células sensoriales).

Síndrome de Kartagener: Defecto en la dineína que causa disfunción ciliar.

Ciliopatías: Enfermedades genéticas asociadas a defectos en cilios primarios, afectando órganos como el riñón y el cerebro.

Cáncer: Alteraciones en los microtúbulos afectan la división celular, siendo blanco de fármacos como el taxol.

Está compuesto por una serie de sacos membranosos aplanados llamados cisternas, organizados en pilas. Su función principal es procesar macromoléculas sintetizadas en el retículo endoplasmático (RE) y transportarlas a su destino final.

1. Cara cis (cis-Golgi): Es la más cercana al RE y recibe vesículas con proteínas y lípidos recién sintetizados.

2. Región medial: Es donde ocurre la modificación postraduccional de proteínas (glicosilación, sulfatación, fosforilación).

3. Cara trans (trans-Golgi): Actúa como centro de distribución, enviando vesículas hacia la membrana plasmática, los lisosomas o el exterior celular.

✔ Glicosilación: Se añaden cadenas de carbohidratos a proteínas y lípidos.
✔ Fosforilación: Se incorporan grupos fosfato, especialmente en enzimas lisosomales.
✔ Sulfatación: Se agregan grupos sulfato a proteínas destinadas a la matriz extracelular.

✔ Glicosilación: Se añaden cadenas de carbohidratos a proteínas y lípidos.
✔ Fosforilación: Se incorporan grupos fosfato, especialmente en enzimas lisosomales.
✔ Sulfatación: Se agregan grupos sulfato a proteínas destinadas a la matriz extracelular.

Clasificación y Transporte de Moléculas

✔ Distribuye proteínas y lípidos hacia la membrana plasmática, lisosomas o vesículas de secreción.
✔ Forma vesículas recubiertas con proteínas como clatrina y COPI/COPII, regulando el tráfico vesicular.

Secreción Celular

✔ Exocitosis: Secreción de proteínas fuera de la célula (hormonas, enzimas digestivas).
✔ Producción de glicoproteínas y proteoglicanos para la matriz extracelular.

Regula la homeostasis celular, dirigiendo proteínas y lípidos a su destino correcto.

Es crucial para la comunicación celular, permitiendo la secreción de señales químicas.

Participa en la respuesta inmune, procesando antígenos para su presentación en la superficie celular.

Alteraciones en su función están relacionadas con enfermedades como:

Síndrome de Lowe: Trastorno genético que afecta el tráfico vesicular en el Golgi.

Fibrosis quística: Defectos en la glicosilación de proteínas transportadoras.

Enfermedades neurodegenerativas, debido a fallos en la distribución de proteínas.

Son esenciales para la digestión intracelular, el reciclaje de componentes celulares y la respuesta inmune.

✔ Fagocitosis: Degradación de partículas grandes como bacterias y restos celulares.
✔ Endocitosis: Procesamiento de moléculas captadas del exterior celular mediante vesículas.
✔ Autofagia: Reciclaje de orgánulos dañados y proteínas defectuosas.

Mantenimiento de la Homeostasis Celular

✔ Eliminación de proteínas y orgánulos disfuncionales.
✔ Regulación del metabolismo celular mediante la degradación de nutrientes.

Función en la Respuesta Inmune

✔ Degradación de patógenos ingeridos por macrófagos y neutrófilos.
✔ Procesamiento de antígenos para su presentación en el sistema inmunológico.

🔹 Enfermedades Lisosomales: Trastornos genéticos causados por deficiencia enzimática, como:

• Enfermedad de Tay-Sachs: Acumulación de gangliósidos en neuronas.

• Enfermedad de Gaucher: Acumulación de glucocerebrósidos.

• Enfermedad de Pompe: Deficiencia en la degradación del glucógeno.

🔹 Neurodegeneración: Mal funcionamiento en la eliminación de proteínas puede contribuir a enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson.

🔹 Cáncer: Alteraciones en la autofagia lisosomal pueden promover la supervivencia de células tumorales.

Está rodeado por una doble membrana y posee estructuras especializadas para la organización del ADN y la comunicación con el citoplasma..

✔ Poros Nucleares: Complejos proteicos que permiten el transporte de ARN, proteínas y otras moléculas.

✔ Nucleoplasma: Medio interno del núcleo que contiene proteínas, enzimas y nucleótidos.

✔ Cromatina: ADN asociado a histonas y otras proteínas, organizada en eucromatina (activa) y heterocromatina (inactiva).

✔ Nucléolo: Región especializada en la síntesis y ensamblaje de ribosomas.

✔ Resguarda la información genética de la célula.
✔ Mantiene la integridad del ADN mediante mecanismos de reparación.

Replicación y Transcripción del ADN

✔ Controla la replicación del ADN antes de la división celular.
✔ Regula la transcripción del ADN en ARN mensajero (ARNm), esencial para la síntesis de proteínas.

Regulación de la Expresión Génica

✔ Coordina qué genes se activan o desactivan en respuesta a señales internas y externas.

Síntesis y Ensamblaje de Ribosomas

✔ El nucléolo ensambla los componentes de los ribosomas, que luego serán transportados al citoplasma para la síntesis de proteínas.

• Mantiene la comunicación intracelular a través del transporte de proteínas y lípidos.

• Su mal funcionamiento puede generar enfermedades como trastornos hepáticos, resistencia a fármacos y enfermedades neurodegenerativas.

✔️ Síntesis de proteínas de membrana y de secreción.

✔️ Plegamiento y modificación postraduccional de proteínas.

✔️ Transporte de proteínas hacia el aparato de Golgi.

Funciones del REL:

✔️ Síntesis de lípidos, fosfolípidos y esteroides.

✔️ Detoxificación de fármacos y sustancias nocivas.

✔️ Almacenamiento y regulación del calcio intracelular.

Participa en la síntesis de proteínas que serán exportadas, incorporadas en la membrana o enviadas a organelos como los lisosomas.

Modifica las proteínas recién sintetizadas mediante glicosilación y plegamiento, asistido por chaperonas.