Citosol, Citoesqueleto y Endosimbiosis: Una Mirada Profunda a la Célula

La Célula (II): Citosol, Citoesqueleto y Endosimbiosis

Citosol

Concepto

Medio acuoso del citoplasma en el que se encuentran los orgánulos celulares y el citoesqueleto.

Composición

Iones, metabolitos, diferentes RNA, proteínas, filamentos del citoesqueleto, inclusiones.

Organización

Gel organizado por las fibras del citoesqueleto.

Citoesqueleto

Concepto

Es un entramado tridimensional de proteínas que provee el soporte interno para las células, ancla las estructuras internas de la misma e interviene en los fenómenos de movimiento celular y en su división.

Composición

• Filamentos de actina o microfilamentos (7 nm)
• Microtúbulos, formados por tubulina (25 nm)
• Filamentos intermedios, su composición varía con el tipo celular (10 nm).

Funciones

• Estructura, organización y forma de la célula (los tres)
• Movimiento celular (los de actina y los microtúbulos por su dinamismo y polaridad), a veces en combinación con proteínas motoras.

Filamentos de Actina o Microfilamentos

Generalidades

Son las fibras más delgadas, tienen un diámetro de unos 7nm y están formados por la proteína actina. Los filamentos de actina se unen a diferentes proteínas fijadoras de actina, las cuales permiten que los filamentos cumplan diversas funciones celulares. La proteína motora, miosina, se asocia con la actina en todas las células musculares y probablemente también en células no musculares.

Estructura

La proteína globular actina G se polimeriza con gasto de ATP para formar la actina filamentosa helicoidal o actina F.

Funciones

• Intervenir en la contracción muscular junto con miosina y otras proteínas, con gasto de ATP.
• Intervenir en el movimiento ameboide y en la fagocitosis.
• Reforzar la membrana plasmática.
• Mantener la estructura de las microvellosidades.
• Producir corrientes citoplasmáticas por ciclosis.
• Formar el anillo contráctil en la división celular.

Filamentos Intermedios

Generalidades

Tienen un diámetro de 10 nm, intermedio entre los anteriores y las proteínas que los forman varían según el tipo celular. Son fibras proteicas resistentes parecidas a cuerdas, que desempeñan una función estructural o mecánica en la célula. Son muy abundantes en las células que están sometidas a importantes tensiones mecánicas, como es el caso de los epitelios a lo largo de los axones de las células nerviosas y en todos los tipos de células musculares.

Composición

Agrupamiento de proteínas fibrosas

Tipos

• Filamentos de queratina en el interior de las células epiteliales.
• Neurofilamentos en las dendritas y axones de las células nerviosas.
• Filamentos de la lámina nuclear bajo la envoltura del núcleo.

Microtúbulos

Generalidades

Son los principales componentes del citoesqueleto de las células eucariotas. Pueden encontrarse dispersos por todo el citoplasma o bien formar estructuras estables tales como cilios, flagelos y centriolos. Los microtúbulos citoplasmáticos son estructuras dinámicas que pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula.

Composición y Estructura

Moléculas de α-tubulina y β-tubulina à dímero à Protofilamento à microtúbulos.

Funciones

• Formar los elementos estructurales y funcionales de cilios y flagelos.
• Dirigir, junto con proteínas motoras, el transporte de orgánulos celulares utilizando proteínas motoras como guías (transporte de vesículas a lo largo del axón), de mitocondrias, …
• Formar el huso mitótico.
• Determinar la forma y polaridad celular (neuronas, células alargadas)
• Situar al Golgi y retículo endoplasmático en los lugares adecuados
• Intervenir en la organización de los filamentos del citoesqueleto (centro organizador de los microtúbulos).

Cilios y Flagelos

Generalidades

Son prolongaciones móviles, de unos 0.25 µm de diámetro, presentes en la superficie de muchos tipos de células. Los cilios son cortos y numerosos mientras que los flagelos son largos y escasos.

Función

Permitir el desplazamiento de una célula aislada a través de un líquido o desplazar el líquido extracelular a la superficie de la célula.

Estructura

Componentes

• Eje o axonema (9x2 + 2) Microtúbulo a con dineína, microtúbulo b, nexina y fibras radiales (rodeado por membrana plasmática).
• Zona de transición (9x2 + 0) Aparece la placa basal.
• Corpúsculo basal (9x3 + 0) Tripletes unidos por puentes y lámina radial, como los centriolos.

Movimiento

Desplazamiento de los dobles túbulos aislados ayudados por la dineína. *En el eje interviene la nexina, provocando la flexión.*

Centrosoma: Centro Organizador de Microtúbulos

Localización y Estructura

Se localiza al lado del núcleo y está formado por 2 estructuras cilíndricas, denominadas centriolos, dispuestas perpendicularmente entre sí y rodeadas por un material amorfo, denominado material pericentriolar. Los microtúbulos citoplasmáticos tienden a irradiar en todas direcciones a partir del centrosoma.

Función

El centrosoma es el centro organizador de microtúbulos, ya que actúa como núcleo de formación a partir del cual crecen los microtúbulos. Durante la interfase organiza los microtúbulos del citoplasma y durante la mitosis se encarga de la disposición de los microtúbulos del huso mitótico. En estos 2 casos los microtúbulos crecen a partir del material asociado a los centriolos, denominado material pericentriolar. Los corpúsculos basales también actúan como centros organizadores de microtúbulos ya que intervienen en la formación del axonema de los cilios y flagelos.

Endosimbiosis: De las Células Procariotas a las Eucariotas

LUCA (Last Universal Common Ancestor)

**Primeras células:** procariotas de metabolismo fermentativo?? agotamiento del alimento?? Supervivencia de las que pudieron utilizar el dióxido de carbono (3000 ma)?? La fotosíntesis debió ser anoxigénica, utilizando el sulfuro de H como fuente de poder reductor?? Aparece la fotosíntesis oxigénica?? La atmósfera se va haciendo más oxidante pero muy lentamente?? Formación de la capa de ozono (1800 ma)?? Mejores condiciones de temperatura?? Bacterias heterótrofas aerobias?? Vida en los mares y después en tierra firme?? Célula eucariótica ancestral (1500 ma)

Teoría Endosimbiótica

?? Célula procariótica anaerobia (LUCA)?? Adquisición de sistema de membranas: núcleo, RE, Golgi, lisosomas, …?? Se alimenta de otras células más pequeñas?? Bacterias aerobias pequeñas à MITOCONDRIAS (1500 ma)??? Selección natural: diversos grupos de animales?? Bacterias fotosintéticas pequeñas à CLOROPLASTOS (1200 ma)?? Selección natural: diversos grupos de vegetales

Explicación de Hechos

Los fundamentos de la teoría endosimbiótica son:

1. Las mitocondrias y cloroplastos, orgánulos presentes en las células eucariontes, tienen dimensiones y morfología parecidas a la de las bacterias.
2. Estos orgánulos poseen ADN, ARNm, ribosomas, ARNt, componentes esenciales para su duplicación independiente del núcleo celular. La importancia de estas observaciones radica en sugerir que estos orgánulos fueron organismos unicelulares capaces de autoreplicarse y sintetizar la totalidad de sus proteínas por sí mismos.