Artículos de Anatomía humana

El citoplasma: funciones y orgánulos

El citoplasma está constituido por todos los elementos que se hallan por dentro de la membrana plasmática, excepto el núcleo, y tiene dos componentes que son el citosol y los orgánulos, pequeñas estructuras que realizan distintas funciones en la célula. 

El citosol 

 
El citosol (líquido intracelular) es la porción líquida del citoplasma que rodea a los orgánulos y constituye alrededor del 55% del volumen total. A pesar que varía en su composición y consistencia en los distintos sectores de la célula, el citosol está formado en un 70 a 95% por agua, a la que se suman diferentes compuestos que están disueltos o en suspensión. 

Entre éstos hay diferentes tipos de iones, glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, proteínas, lípidos, ATP y productos de desecho. Ciertas células también presentan diversas moléculas orgánicas que se almacenan en cúmulos. Estos agregados pueden aparecer y desaparecer en diferentes momentos de la vida de una célula. Algunos ejemplos son las "gotas de lípido" que contienen trglicéridos y las partículas de moléculas de glucógeno denominadas gránulos de glucógeno. 

El citosol es el lugar donde se producen muchas de las reacciones químicas necesarias para mantener viva a la célula. Por ejemplo, las enzimas del citosol catalizan la glucólisis, una serie de diez reacciones químicas que dan lugar a dos moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. Otros tipos de reacciones citosólicas aportan los materiales de construcción fundamentales para el mantenimiento y crecimiento de las estructuras celulares. 

Orgánulos 

Los orgánulos son estructuras especializadas dentro de la célula que tienen unas formas características y que llevan a cabo funciones específicas en el crecimiento, mantenimiento y reproducción celulares. A pesar de la diversidad de reacciones químicas que tienen lugar en una célula en un momento dado, existe muy poca interferencia entre las reacciones ya que están confinadas en diferentes orgánulos. 

Cada uno de ellos tiene su propio grupo de enzimas que llevan a cabo reacciones específicas y funcionan como unidades compartimentales para estos procesos bioquímicos determinados. El número y el tipo de orgánulos varían en las diferentes células, de acuerdo con la función que cumplen. A pesar de tener diferentes funciones, los orgánulos cooperan unos con otros para mantener la homeostasis. Si bien el núcleo es un orgánulo grande, será descrito en este artículo debido a su especial importancia en e control del ciclo vital de las células. 

El citoesqueleto 

 

El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que se extienden a través del citosol. Tres tipos de filamentos proteicos contribuyen a la estructura del citoesqueleto, así como la de otros orgánulos. En orden creciente de diámetro, estas estructuras son los microfilamentos, los filamentos intermedios y los microtúbulos. 

Los microfilamentos, los elementos más delicados del citoesqueleto, están compuestos por la proteína actina y son más abundantes en la periferia de la célula. Tienen dos funciones generales: ayudan a generar el movimiento y proveen soporte mecánico. Con respecto al movimiento, los microfilamentos intervienen en la contracción muscular, la división y la locomoción celulares, como la que se produce en la migración de las células embrionarias durante el desarrollo, la invasión de diferentes tejidos por los glóbulos blancos (leucocitos) para combatir la infección o la migración de células cutáneas en el proceso de curación de las heridas. 

Los microfilamentos proporcionan la mayor parte del soporte mecánico que es responsable de la fuerza y la forma básicas de la célula. Estos microfilamentos unen el citoesqueleto a las proteínas integrales de la membrana plasmática, también dan soporte mecánico a las extensiones celulares denominadas microvellosidades, proyecciones en forma de dedo, inmóviles, de la membrana plasmática. Dentro de cada microvellosidad hay un núcleo de microfilamentos paralelos. Puesto que aumentan en gran medida la superficie celular, las microvellosidades son abundantes en las células que están relacionadas con la absorción, como las células epiteliales del intestino delgado. 

Como su nombre lo sugiere, los filamentos intermedios son más gruesos que los microfilamentos pero más delgados que los microtúbulos. Varios tipos de proteínas pueden formar parte de los filamentos intermedios, que son excepcionalmente fuertes. Se encuentran en las regiones de la célula sujetas a estrés mecánico, ayudan a estabilizar la ubicación de orgánulos como el núcleo, y contribuyen a que las células se adhieran entre sí. 

El componente más grande del citoesqueleto, los microtúbulos, son tubos largos, huecos y no ramificados, compuestos principalmente por la proteína tubulina. El ensamblado de los microtúbulos comienza en un orgánulo llamado centrosoma. Los microtúbulos se desarrollan desde los centrosomas en la periferia de la célula, y contribuyen a dar forma a la célula. También cumplen funciones en el movimiento de ciertos orgánulos como las vesículas secretoras, de los cromosomas durante la división celular y de las proyecciones celulares especializadas, como los cilios y los flagelos. 

Centrosoma 

 

El centrosoma, localizado cerca del núcleo, tiene dos componentes: un par de centríolos y material pericentriolar. El centríolo es una estructura cilíndrica compuesta por nueve complejos de tres microtúbulos (tripletes) dispuestos en forma circular. El eje longitudinal de uno de los centríolos está en ángulo recto con el eje longitudinal del otro. Alrededor de los centríolos se encuentra el material centriolar, que contiene cientos de complejos anulares formados por la proteína tubulina. Estos complejos de tubulina son los centros de organización del crecimiento del huso mitótico, que desempeña un papel crítico en la división celular y también en la formación de microtúbulos en las células que no están en división activa. Durante la división celular, los centrosomas se replican de manera que las generaciones sucesivas de células tengan la capacidad de realizar la división celular 

Cilios y flagelos 

 

Los microtúbulos con los componentes predominantes de los cilios y flagelos, protecciones móviles de la superficie celular. Los cilios son apéndices numerosos, cortos, similares a pelos, que se extienden desde la superficie de la célula. Cada cilio contiene un núcleo de 20 microtúbulos rodeado por la membrana plasmática. Los microtúbulos están dispuestos de tal manera que un par central es rodeado por nueve complejos de dos microtúbulos fusionados (dobletes). Cada cilio permanece unido a un cuerpo basal que se halla por debajo de la superficie de la membrana plasmática. Un cuerpo basal es similar en su estructura a un centríolo y cumple funciones en el ensamblado de los cilios y flagelos. 

Los cilios realizan un movimiento similar al de un remo; es relativamente rígido durante el movimiento de fuerza (el remo introduciéndose en el agua), pero es más flexible durante el movimiento de recuperación (el remo moviéndose por arriba del agua y preparándose para una nueva remada). Los movimientos coordinados de muchos cilios en la superficie de una célula dan lugar a un movimiento sostenido del líquido a lo largo de la superficie celular. 

 

Muchas células del tracto respiratorio, por ejemplo, tiene cientos de cilios que ayudan a barrer fuera de los pulmones las partículas extrañas atrapadas en el moco. En la fibrosis quística, la densidad anormal de las secreciones mucosas interfiere con la acción de los cilios y, por ende, con las funciones normales del tracto respiratorio. El movimiento de los cilios también es paralizado por la nicotina del humo del cigarrillo. Por esta razón, los fumadores tosen con frecuencia para eliminar las partículas extrañas de sus vías respiratorias. Las células que revisten las trompas uterinas (de Falopio) también tienen cilios que desplazan al óvulo hacia el útero, y las mujeres que fuman tienen un riesgo mayor de embarazo ectópico (fuera del útero). 

Los flagelos son similares en su estructura a los cilios, pero suelen ser mucho más largos. Los flagelos generalmente mueven una célula entera. In flagelo genera movimiento hacia adelante a lo largo de su eje por el movimiento rápido que sigue un patrón ondulante. El único ejemplo de flagelos en el cuerpo humano e la cola de los espermatozoides, que propulsa a estas células hacia su encuentro con el óvulo.