Orgànuls Cel·lulars: Estructura, Funció i Components Clau

1. La Membrana Plasmàtica

Estructura i Composició

La membrana plasmàtica delimita la cèl·lula. La seva composició típica és: 52% proteïnes, 40% lípids i 8% glúcids. Està formada per una bicapa lipídica associada a molècules proteiques.

Components

• Fosfolípids i glicolípids
• Colesterol
• Proteïnes

Funcions Generals

• Mantenir estable el medi intern de la cèl·lula, regulant el pas d'aigua i l'entrada i sortida de molècules.
• Mantenir separat el medi aquós extern i intern (gràcies a la bicapa).
• Dur a terme l'endocitosi i l'exocitosi.

Funcions de les Proteïnes de Membrana

• Regular l'entrada i sortida de molècules cel·lulars.
• Regular l'entrada i sortida d'ions.
• Reconeixement cel·lular.
• Activitat enzimàtica.
• Transducció de senyals.
• Unions intercel·lulars.
• Constituir punts d'ancoratge.

Unions Intercel·lulars

• Desmosomes: Unions puntuals amb gran espai intercel·lular.
• Unions Hermètiques: Unions entre cèl·lules epitelials adjacents.
• Unions GAP: Canals proteics que permeten la comunicació directa.

Transport Passiu

Es realitza sense despesa d'energia i a favor del gradient. Les substàncies entren i surten per elles mateixes fins que les molècules s'igualen.

• Osmosi: Pas d'aigua a través de la bicapa.
• Difusió Simple: Pas de molècules petites apolars per la bicapa.
• Canals Iònics: Pas d'ions a través de proteïnes de canal.
• Difusió Facilitada: A partir de proteïnes de membrana específiques (permeases).

Transport Actiu

Requereix energia (ATP) per moure substàncies en contra del gradient.

• Bomba de Na+ i K+: Una proteïna bomba 3 ions Na+ cap a l'exterior de la cèl·lula i 2 ions K+ cap a l'interior, utilitzant l'energia obtinguda d'un ATP. Això genera un potencial de membrana (l'exterior és més positiu que l'interior), que permet regular l'entrada i sortida de substàncies per cotransport.

Endocitosi i Exocitosi

Són processos d'introducció o expulsió d'estructures grans englobades en una vesícula membranosa.

• Exocitosi: Expulsió de substàncies fora de la cèl·lula mitjançant la fusió de la membrana de la vesícula amb la membrana plasmàtica.
• Endocitosi: Entrada a la cèl·lula de substàncies externes gràcies a les vesícules membranoses.
  • Pinocitosi: Ingestió de lípids i substàncies en petites vesícules.
  • Fagocitosi: Ingestió de partícules grans de nutrients o microorganismes.

2. Les Membranes de Secreció

Matriu Extracel·lular (Animals)

Composició de la Matriu Extracel·lular

• Col·lagen: Proteïna filamentosa de triple hèlix.
• Elastina: Proteïna filamentosa que proporciona elasticitat.
• Fibronectina: Glicoproteïna de filaments amb funció adherent.

Funcions de la Matriu Extracel·lular

• Nexe d'unió: Manté unides les cèl·lules que formen teixits.
• Omplir espais intercel·lulars.
• Donar consistència als teixits i òrgans.

La Paret Cel·lular (Vegetal)

És una coberta gruixuda i rígida composta principalment per cel·lulosa.

• Funció: Donar forma i rigidesa a la cèl·lula, i suportar la pressió osmòtica.

3. El Citoplasma

És l'espai cel·lular situat entre la membrana plasmàtica i l'embolcall nuclear. Està format pel citosol i el citoesquelet.

Citosol (Hialoplasma)

És el medi aquós que conté substàncies en forma de dispersions col·loïdals.

Citoesquelet

És una xarxa de filaments proteics que constitueixen l'estructura cel·lular interna.

Funcions del Citoesquelet

• Mantenir la forma de la cèl·lula.
• Permetre el desplaçament cel·lular.
• Contracció muscular.
• Transport i organització d'orgànuls.
• Repartiment dels cromosomes durant la divisió cel·lular.

Tipus de Filaments

1. Microfilaments: Filaments d'actina associats als de miosina (estructura contràctil). Són essencials per a la forma de la cèl·lula, la formació de pseudòpodes, la contracció muscular, les microvellositats i la divisió cel·lular.
2. Filaments Intermedis: Proteïnes filamentoses que es troben als axons de les neurones, al teixit conjuntiu i proporcionen resistència a les cèl·lules epitelials i musculars.
3. Microtúbuls: Formats per tubulina, s'originen a partir del centre organitzador dels microtúbuls (COM). Són crucials per al moviment de la cèl·lula (cilis i flagels), l'estructuració del citoesquelet, el manteniment de la forma cel·lular, la distribució d'orgànuls i la mobilització dels cromosomes.

4. Centrosoma

Centrosoma amb Centríols

Present en algues, protozous i animals.

Centrosoma sense Centríols

Present en fongs i angiospermes. No té límits ben definits i és una zona del citoplasma gruixuda i rígida.

Estructura i Funció

El centrosoma està format pel diplosoma (dos centríols) immers en un medi dens anomenat material pericentriolar (COM), sovint envoltats per l'àster.

• Té relació amb els cilis i flagels, ja que aquests deriven del centrosoma i estan constituïts per microtúbuls.
• Forma el fus acromàtic, necessari per separar els cromosomes durant la divisió cel·lular.

5. Cilis i Flagels (Undulipodis)

Són prolongacions citoplasmàtiques mòbils.

Cilis

Són nombrosos, recobreixen la cèl·lula i mesuren entre 5 i 10 micres.

Flagels

Són escassos (1 o pocs), no recobreixen la cèl·lula i poden mesurar fins a 100 micres.

Funció

• Desplaçament de la cèl·lula.
• Els cilis, a més, generen turbulències per atraure aliments i desplaçar substàncies externes.

6. Ribosomes

Composició i Localització

Són estructures globulars sense membrana. Estan formats per una subunitat petita i una de gran, que es troben separades i disperses al citoplasma. La seva composició és aproximadament: 80% H2O, 10% RNAr i 10% proteïnes.

Es localitzen al citosol, al Reticle Endoplasmàtic (RE) i als mitocondris.

Funció: Síntesi Proteica

La seva funció principal és la síntesi de proteïnes (traducció de l'RNAm). El procés segueix els següents passos:

1. L'RNAm s'uneix a la subunitat petita.
2. Posteriorment, s'uneix la subunitat gran.
3. Es duu a terme la traducció.
4. Les dues subunitats se separen un cop finalitzada la síntesi.

7. Reticle Endoplasmàtic

Estructura General

És un sistema membranós que conté vesícules, cisternes i túbuls sinuosos (la llum del RE).

Funcions Generals del RE

• Síntesi, emmagatzematge i transport de lípids i proteïnes.
• Generació i despreniment de vesícules cap a altres orgànuls.
• Unió amb glúcids (glicosilació).
• Destoxicació cel·lular.

Reticle Endoplasmàtic Rugós (RER)

Presenta ribosomes a la seva capa externa (cara citoplasmàtica) i té tubs aplanats. Està connectat amb l'embolcall nuclear, ajudant a separar el material genètic del citoplasma.

Funcions del RER:

• Síntesi de fosfolípids i proteïnes de la membrana.
• Síntesi de proteïnes de secreció (glicoproteïnes): la proteïna es sintetitza (traducció de l'RNAm) i s'uneix a un glúcid.

Reticle Endoplasmàtic Llis (REL)

Format per tubs cilíndrics sense ribosomes.

Funcions del REL:

• Síntesi d'esteroides, fosfolípids i altres lípids.
• Destoxicació de les cèl·lules.

8. Aparell de Golgi

És un orgànul que forma part del sistema endomembranós cel·lular. Està pròxim al nucli i, en cèl·lules animals, envolta els centríols. Està format per un o més dictiosomes i per nombroses vesícules de secreció.

Estructura

Cara Cis

Està orientada cap al Reticle Endoplasmàtic Rugós. Està constituïda per sàculs de menys diàmetre i de membrana més fina. Rep vesícules de transició procedents de l'embolcall nuclear i del reticle endoplasmàtic, que es transformen en vesícules intercisternes (futurs lisosomes i vesícules de secreció).

Cara Trans

Està orientada cap a la membrana citoplasmàtica. Presenta cisternes molt grans, de membrana més gruixuda i d'aspecte reticular.

Funcions

Les membranes del Golgi són riques en enzims i realitzen moltes funcions:

• Maduració, acumulació, transport i secreció de proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic.
• Glicosilació de lípids i proteïnes.
• Síntesi de polisacàrids.