Organelos celulares: estructura y función, membrana y transporte celular
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Una célula eucariota funciona como una pequeña fábrica: tiene una oficina central que guarda las instrucciones (núcleo), líneas de producción (ribosomas y retículo), un departamento de empaque y envíos (Golgi), centrales de energía (mitocondrias) y un servicio de limpieza (lisosomas). Cada una de esas partes es un organelo (u orgánulo).
Membrana celular o plasmática
Es la envoltura que rodea a la célula. Le da forma, la protege, la separa del exterior y regula qué sustancias entran y salen.
Según el modelo del mosaico fluido (Singer y Nicolson, 1972), está formada por una doble capa de fosfolípidos con proteínas incrustadas, además de colesterol y carbohidratos en la cara externa. Las «cabezas» de los fosfolípidos son afines al agua y miran hacia afuera y hacia adentro; sus «colas» repelen el agua y quedan en el centro.
La membrana es semipermeable (o de permeabilidad selectiva): deja pasar fácilmente algunas sustancias, otras con dificultad y otras nunca. El paso depende del tamaño de las partículas, su carga (polaridad), su solubilidad en lípidos y su concentración.
Transporte celular
Transporte pasivo
Las sustancias se mueven a favor del gradiente de concentración, de donde hay más a donde hay menos, sin gasto de energía para la célula.
- Difusión simple: moléculas pequeñas, como el oxígeno () y el dióxido de carbono (), atraviesan directamente la bicapa de lípidos.
- Difusión facilitada: moléculas como la glucosa o los iones pasan con ayuda de proteínas transportadoras o canales.
- Ósmosis: es el paso de agua a través de una membrana semipermeable, desde la región con menos solutos (más agua) hacia la región con más solutos.
La ósmosis en las células
| Medio en que está la célula | Comparado con la célula, tiene… | ¿Qué le pasa al glóbulo rojo? | ¿Y a la célula vegetal? |
|---|---|---|---|
| Isotónico | La misma concentración de solutos | No cambia | No cambia |
| Hipotónico (agua pura) | Menos solutos | Entra agua, se hincha y puede estallar (hemólisis) | Entra agua y se pone firme (turgente); la pared impide que estalle |
| Hipertónico (agua muy salada) | Más solutos | Sale agua y se arruga (crenación) | Sale agua y la membrana se separa de la pared (plasmólisis) |
Por eso el suero que se aplica en la vena es isotónico (NaCl al 0.9 %) y por eso las lechugas se marchitan si se les pone sal mucho antes de comerlas.
Transporte activo
Mueve sustancias en contra del gradiente de concentración, de donde hay menos a donde hay más. Requiere energía en forma de ATP y proteínas llamadas bombas. El ejemplo más conocido es la bomba de sodio-potasio, que saca 3 iones e introduce 2 iones por cada ATP; es esencial para el impulso nervioso. También hay bombas de calcio y de protones ().
Transporte en masa
Las partículas grandes entran o salen envueltas en vesículas de membrana:
- Endocitosis: la célula introduce partículas. Si son sólidas se llama fagocitosis (así los glóbulos blancos «comen» bacterias); si son líquidas, pinocitosis.
- Exocitosis: la célula expulsa sustancias, como las hormonas o los neurotransmisores.
Organelos y estructuras celulares
| Estructura | Descripción | Función |
|---|---|---|
| Citoplasma | Medio acuoso (citosol) entre la membrana y el núcleo, con los organelos | Ahí ocurre gran parte del metabolismo, como la glucólisis |
| Citoesqueleto | Red de microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios | Da forma y sostén, permite el movimiento celular y el de los organelos |
| Núcleo | Rodeado por una envoltura nuclear doble con poros; contiene la cromatina (ADN + proteínas) | Guarda la información genética y dirige las actividades celulares y la división. Los glóbulos rojos de los mamíferos lo pierden al madurar |
| Nucléolo | Zona densa dentro del núcleo, sin membrana | Fabrica las subunidades de los ribosomas (ARN ribosomal) |
| Ribosomas | Gránulos de ARN y proteínas, sin membrana; libres o pegados al retículo | Síntesis de proteínas |
| Retículo endoplásmico rugoso | Red de sacos membranosos con ribosomas | Fabrica y transporta proteínas |
| Retículo endoplásmico liso | Red de tubos sin ribosomas | Fabrica lípidos y elimina tóxicos (muy abundante en el hígado) |
| Aparato de Golgi | Pilas de sacos aplanados (cisternas) y vesículas | Modifica, empaca y distribuye las sustancias que fabrica la célula; forma los lisosomas |
| Lisosomas | Vesículas con enzimas digestivas | Digieren nutrientes, bacterias y organelos dañados |
| Peroxisomas | Vesículas con enzimas como la catalasa | Descomponen el peróxido de hidrógeno () y otras sustancias tóxicas |
| Vacuolas | Sacos membranosos | Almacenan agua, nutrientes y desechos. En las plantas hay una vacuola central muy grande; en algunos protistas, vacuolas contráctiles expulsan el exceso de agua |
| Mitocondrias | Doble membrana; la interna forma pliegues (crestas); tienen ADN y ribosomas propios | Respiración celular: producen la mayor parte del ATP |
| Cloroplastos | Doble membrana; en su interior, tilacoides apilados (grana) y el estroma; tienen clorofila y ADN propio | Fotosíntesis. Solo en plantas y algas |
| Plástidos | Familia de organelos vegetales a la que pertenecen los cloroplastos | Los cromoplastos dan color a flores y frutos; los amiloplastos almacenan almidón |
| Centriolos | Dos cilindros de nueve tripletes de microtúbulos | Organizan el huso durante la división celular y forman cilios y flagelos. Solo en células animales |
| Pared celular | Capa rígida por fuera de la membrana | Sostén y protección. De celulosa en plantas, de quitina en hongos y de peptidoglucano en bacterias |
| Cilios y flagelos | Prolongaciones de microtúbulos | Movimiento: el flagelo del espermatozoide, los cilios de las vías respiratorias |
Célula animal y célula vegetal
| Estructura | Célula animal | Célula vegetal |
|---|---|---|
| Pared celular | No | Sí, de celulosa |
| Cloroplastos | No | Sí |
| Vacuola | Pequeñas y varias | Una central grande |
| Centriolos | Sí | No (en plantas con flor) |
| Forma | Variable, redondeada | Regular, poligonal |
| Reserva de energía | Glucógeno | Almidón |
Las diferencias entre células con y sin núcleo se estudian en la clase de células procariotas y eucariotas.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué organelo produce la mayor parte del ATP de la célula?
La mitocondria, mediante la respiración celular.
2. ¿Qué le pasa a una célula vegetal en agua muy salada?
Pierde agua por ósmosis y su membrana se separa de la pared: sufre plasmólisis.
3. ¿En qué se diferencia el transporte activo del pasivo?
El activo mueve sustancias en contra del gradiente de concentración y gasta ATP; el pasivo va a favor del gradiente y no gasta energía.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de la célula y biomoléculas
Referencias
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- Biggs, A., Kapicka, C. y Lundgren, L. (2000). Biología: la dinámica de la vida. McGraw-Hill.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
