Compartimentos subcelulares | Aprende ciencias en Scitable de Nature.com

El estudio de los compartimentos subcelulares es el estudio de la eficiencia y la mano de obra dividida dentro de la célula. Al igual que nuestra sociedad tiene profesiones en las que la gente hace un trabajo específico muy bien, la célula crea subregiones, cada una de las cuales permite ciertas funciones celulares para operar de manera más efectiva.

Como tal, la subdivisión de células en compartimentos discretos o partes permite a la célula para crear ambientes especializados para funciones específicas. Estos compartimentos pueden ser orgánulos, estructuras específicas que tienen conjuntos de tareas dentro de la célula, o pueden ser regiones locales de la celda definida por la concentración de moléculas o de distintas características físicas y las proporciones. Los compartimentos subcelulares son la clave para la manera de organizar los ámbitos de la vida. De hecho, si hay una característica clave que separa los eucariotas de los procariotas, es probablemente la presencia de compartimentos especializados dentro de la célula.

Aunque el núcleo es la estructura que define (eucariota en griego significa “núcleo verdadero”, en referencia al núcleo altamente visible), casi todas las células eucariotas también contienen una variedad de estructuras que no se encuentran en procariotas. Muchas de estas estructuras están rodeadas por una o dos membranas que separan los contenidos del resto del citoplasma. Estos compartimentos permiten una variedad de entornos  dentro de una sola célula, cada uno con su propio pH y composición iónica, y permiten que la célula pueda realizar funciones específicas más eficientemente que si estuvieran todos los compartimentos en el mismo entorno.

Por ejemplo, el lisosoma tiene un pH de aproximadamente 5,0 en comparación con el resto del citoplasma a pH 7,2. No es sorprendente que las enzimas que trabajan dentro de este orgánulo tienen un pH óptimo a aproximadamente 5, lo que les hace distintos de los que en el citoplasma celular principal. Un reto para los compartimentos subcelulares es cómo adquirir materiales dentro y fuera a través de las membranas, y cada compartimiento tiene su propia solución. La complejidad de las estructuras va desde las mitocondrias y los plástidos (con su propio ADN y ribosomas), o el aparato de Golgi con su cisternas múltiples, a simples vacuolas y vesículas.

Además de las estructuras unidas a membrana, también los eucariotas tienen un citoesqueleto complejo compuesto de tres componentes distintos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios. Cada uno de los tres juega un papel en el mantenimiento de la forma celular, y los microtúbulos y la actina también están involucrados en el transporte interno, así como la motilidad celular. Los defectos en cualquiera de estas estructuras puede dar lugar a trastornos clínicos. Por ejemplo, la alteración de filamentos intermedios en la envoltura nuclear provoca una cardiomiopatía, los defectos mitocondriales pueden conducir a una variedad de trastornos neuromusculares, y las mutaciones en los cilios o flagelos puede conducir a la enfermedad poliquística del riñón o esterilidad. El estudio de las estructuras subcelulares implica muchas preguntas. ¿Cómo y en qué condiciones se hace una división mitcondrial? ¿Cómo toman los virus el control de la maquinaria endocítica de una célula para propagarse? Qué controla el movimiento de ARNm de una región del citoplasma a otro? Este tipo de investigación implica a casi todas las herramientas disponibles para los biólogos celulares. La investigación inicial se realiza con una tinción específica y microscopía de luz. Un examen más detallado de las estructuras micrométricas y nanométricas subcelulares se activa más tarde por el aumento de la microscopía electrónica, que ilumina la complejidad de los orgánulos y sus posiciones variables dentro de la célula.

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