Organelos celulares y su función

¿Qué hace cada organelo?

Una célula eucarionte tiene membrana plasmática, citoplasma y ribosomas, como una procarionte, y además un núcleo verdadero: una membrana rodea su ADN. Otros organelos con membrana separan funciones. La membrana plasmática es una bicapa de fosfolípidos con proteínas. El nucléolo, dentro del núcleo, ensambla ribosomas. Los ribosomas están en el citoplasma o pegados al retículo, y hacen la síntesis de proteínas. ¹ El núcleo es el organelo que guarda el ADN de la célula y dirige la síntesis de ribosomas y de proteínas. ²

Las mitocondrias participan en la respiración celular y producen la mayor parte del ATP, la molécula que la célula usa como moneda de energía. Son ovaladas, de doble membrana, y tienen sus propios ribosomas y su propio ADN. ^{1 3} Los lisosomas son el componente digestivo de la célula animal: desbaratan proteínas, polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos y organelos gastados. No son la central de energía. Las células animales también tienen un centrosoma, con dos centríolos perpendiculares. ^{1 2}

El sistema de endomembranas modifica, empaca, etiqueta y transporta proteínas y lípidos. Incluye la envoltura nuclear, los lisosomas, las vesículas, el retículo y el aparato de Golgi, además de la membrana plasmática. El retículo rugoso modifica proteínas y sintetiza fosfolípidos. El liso sintetiza carbohidratos, lípidos y hormonas esteroides, detoxifica medicamentos y venenos, y guarda iones de calcio. El aparato de Golgi es una pila de sacos de membrana que clasifica, etiqueta y empaca lípidos y proteínas para repartirlos. ^{1 2}

La célula vegetal, y las células de tipo vegetal, tienen pared, cloroplastos y una vacuola central. El componente principal de esa pared es la celulosa. La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos. La vacuola central guarda agua, participa en el crecimiento y es sitio de degradación de macromoléculas. Puede hincharse sin que la célula tenga que fabricar más citoplasma. ¹ El cloroplasto, como la mitocondria, tiene ADN y ribosomas propios, y su oficio es otro: la fotosíntesis. Los tilacoides son discos membranosos donde ocurren las reacciones que dependen de la luz. Un grana es una pila de tilacoides. ^{3 6}

El ADN no está solo en el núcleo. En eucariontes también está en cloroplastos y en mitocondrias. En una procarionte no va encerrado en una envoltura membranosa. ⁴ Las mitocondrias vienen de una alfaproteobacteria aerobia que vivió dentro de una célula hospedera, y conservan un cromosoma de ADN casi siempre circular, parecido al de ese grupo. Los plastos vienen de cianobacterias, por endosimbiosis primaria, y un cloroplasto de ese origen tiene tilacoides, un cromosoma circular de ADN y ribosomas parecidos a los de las cianobacterias. ⁵ Por eso, si preguntan dónde hay ADN, entran mitocondria, cloroplasto y núcleo. No entran el ribosoma ni el lisosoma.

La idea de que la célula es la unidad de lo vivo, y de que toda célula sale de otra, está en la página de la teoría celular. Aquí el trabajo es reconocer el oficio de cada compartimento.

Ideas clave

• Energía y digestión no comparten organelo. La mitocondria hace la respiración y la mayor parte del ATP. El lisosoma, en la célula animal, digiere macromoléculas y organelos viejos. ¹
• La fotosíntesis es del cloroplasto. Ahí está la clorofila, en los tilacoides. Ningún otro plasto del reactivo hace ese trabajo. La mitocondria no fotosintetiza. ⁶
• Exportar una proteína tiene orden. Ribosoma en el retículo rugoso, luego Golgi, luego vesícula. El retículo liso no tiene ribosomas pegados. Fabrica lípidos y detoxifica medicamentos y venenos. ¹
• ADN en tres sitios de la célula eucarionte: núcleo, mitocondria y cloroplasto. El ribosoma usa el mensaje para armar proteína. No es un almacén de genoma. ^{4 5}
• Lo que la vegetal tiene y la animal no: pared de celulosa, cloroplastos y vacuola central grande. Las dos tienen núcleo, mitocondrias, ribosomas, retículo, Golgi y membrana plasmática. El centrosoma con centríolos es de la animal. ¹

Ejemplos resueltos

La amilasa de la saliva

Una célula de una glándula salival fabrica amilasa y la manda a la boca. El gen está en el núcleo. ¿Qué camino sigue la proteína, y qué organelo no participa en armarla?

1. El núcleo guarda el ADN y dirige la síntesis. El mensaje sale hacia los ribosomas. El ADN no se va completo al citoplasma para convertirse en enzima. ²
2. Los ribosomas pegados al retículo rugoso arman la proteína que va de camino a salir. El rugoso la modifica. ¹
3. El aparato de Golgi, esa pila de sacos, la etiqueta y la empaca. Una vesícula la lleva a la membrana y la libera.
4. El retículo liso no está en ese camino. No tiene la cubierta de ribosomas. Su trabajo, en este tema, es lípidos y la detoxificación de medicamentos y venenos.
5. El lisosoma no "genera la energía de la enzima". Si la enzima sobra o se estropea, un lisosoma puede degradarla. Eso es otro oficio.

Hoja al sol y corazón que no para

Comparas una célula de la hoja de un frijol, al mediodía, con una fibra del corazón de quien sube las escaleras del metro. ¿Qué organelo esperas abundante en cada una, y por qué?

1. La hoja hace azúcares con la luz. Ese trabajo es del cloroplasto. Sin cloroplasto no hay fotosíntesis en esa célula vegetal. ¹
2. La fibra cardíaca no para de contraerse y gasta ATP todo el tiempo. La mitocondria produce la mayor parte de ese ATP. Conviene que haya muchas. ¹
3. La fibra del corazón es célula animal. No tiene cloroplastos ni pared de celulosa ni vacuola central grande.
4. La célula de la hoja sí tiene mitocondrias. La planta también respira. Lo que la distingue en este par es el cloroplasto, no la ausencia de mitocondrias.
5. Ni el lisosoma ni el ribosoma sustituyen a esos dos. Uno digiere. El otro arma proteínas. Ninguno es el sitio de la fotosíntesis ni el de la mayor parte del ATP.

Dónde sí hay ADN

Te dan cinco estructuras: mitocondria, ribosoma, cloroplasto, núcleo y lisosoma. Piden las que contienen ADN. ¿Cuáles dejas fuera y por qué?

1. El núcleo guarda el ADN de la célula. Es la respuesta que nadie duda, y no es la única. ²
2. La mitocondria tiene ADN propio, en general un cromosoma circular, herencia de la alfaproteobacteria de la que proviene. ^{3 5}
3. El cloroplasto también tiene ADN. En eucariontes el ADN está en el núcleo y en esos dos organelos. Un cloroplasto de origen primario trae un cromosoma circular. ^{4 5}
4. El ribosoma sintetiza proteínas. Tiene ARN ribosomal como parte de su estructura de trabajo, y no es el genoma de la célula. No lo marques como almacén de ADN.
5. El lisosoma digiere. No tiene cromosoma. Fuera ribosoma y lisosoma. Dentro mitocondria, cloroplasto y núcleo.

Errores comunes

• Poner al lisosoma como sitio del ATP. La energía de la respiración es de la mitocondria. El lisosoma recicla.
• Decir que el retículo liso fabrica las proteínas de exportación. Ese camino es rugoso, porque ahí están los ribosomas. El liso fabrica lípidos y detoxifica.
• Creer que solo el núcleo tiene ADN. Mitocondria y cloroplasto tienen el suyo. El examen lo pregunta justo por eso.
• Elegir mitocondria para la fotosíntesis, o un plasto que no es el cloroplasto. El cloroplasto es el que tiene clorofila y hace la fotosíntesis.
• Regalarle pared de celulosa, cloroplastos o vacuola central a una célula animal. Esas tres son el paquete vegetal. El centrosoma con centríolos va del lado animal.

Cómo lo pregunta el examen

Si el dibujo es una célula animal y pregunta "el organelo de la energía", busca el óvalo de doble membrana, no un número que te hayas aprendido en otro esquema. Si pregunta el camino de una proteína que sale de la célula, el orden es ribosoma del rugoso, Golgi, vesícula. Si dice "síntesis de lípidos y detoxificación", es el retículo liso, aunque el ejemplo sea una célula del hígado.

En la lista de "dónde hay ADN", marca mitocondria, cloroplasto y núcleo. Quita ribosoma y lisosoma. En "qué tiene la vegetal que la animal no", marca pared de celulosa, cloroplastos y vacuola central. Núcleo, mitocondrias y ribosomas están en las dos.

Cuando las opciones son nombres de plastos y de la mitocondria, la fotosíntesis se queda en el cloroplasto. Los otros nombres de plasto no hacen ese trabajo, y la mitocondria respira.

Resumen

• El núcleo, con membrana, guarda el ADN. El nucléolo ensambla ribosomas. Los ribosomas, libres o en el retículo rugoso, sintetizan proteínas.
• La mitocondria hace la respiración y la mayor parte del ATP. Tiene ADN y ribosomas propios. El lisosoma digiere y no produce esa energía.
• Una proteína de exportación pasa del retículo rugoso al Golgi y sale en una vesícula. El retículo liso fabrica lípidos y detoxifica medicamentos y venenos.
• El cloroplasto hace la fotosíntesis. La pared vegetal es de celulosa. La vacuola central guarda agua. Esas tres faltan en la célula animal.
• Hay ADN en el núcleo, en la mitocondria y en el cloroplasto. No en el ribosoma ni en el lisosoma.