lunes, 5 de septiembre de 2011

La célula como sistema de membranas



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La célula procariótica posee un único compartimento, el citosol, limitado por una membrana celular. En el transcurso de la evolución, una invaginación de la membrana celular -asociada a un modo de nutrición por fagocitosis- habría desencadenado una compartimentación superior de la célula ancestral (LUCA), dando lugar a una célula eucariótica. Esta célula se caracteriza por la presencia de un verdadero núcleo y unos orgánulos citoplásmicos limitados por membranas intracelulares.

Este conjunto de membranas limitantes del núcleo y de los orgánulos explica la compartimentación total de la célula, que permite la especialización funcional de los orgánulos. Es más, la asociación de los diferentes compartimentos es necesaria e imprescindible para el funcionamiento integrado de toda la célula. En todos ellos, se realizan simultáneamente variados y complejos procesos metabólicos mediante reacciones bioquímicas (catalizadas por enzimas), que no podrían realizarse en el mismo espacio por ser incompatibles entre sí.

En general, en cualquier célula eucariótica se pueden distinguir dos formas de compartimentación:


. Sistemas internos de membrana. Formados por el retículo endoplásmico (liso y rugoso), que es la continuación de la membrana nuclear y el complejo o aparato de Golgi.

. Orgánulos membranosos. Entre ellos se encuentran el núcleo, las mitocondrias, los plastos (exclusivo de vegetales), los peroxisomas, los lisosomas y las vacuolas (frecuentes en vegetales).

La compartimentación de la célula precursora de la eucariótica supuso un importante paso evolutivo. Originalmente, esta célula ancestral poseía una única membrana celular que era la encargada de realizar todas las funciones asociadas a las actuales estructuras membranosas, como la obtención de energía, la síntesis proteica y lipídica, la síntesis de ATP, etc.

Teniendo en cuenta que cualquier célula eucariótica tiene un tamaño entre 1000 y 10000 veces superior al de cualquier célula procariótica, la única forma de conseguir este aumento de tamaño pudo ser mediante el desarrollo de sistemas de membrana internos, capaces de realizar todas aquellas funciones que originalmente realizaba la membrana celular.

La evolución de estos sistemas de membrana se pudo realizar de dos maneras:

1. A partir de invaginaciones de la membrana celular que habrían dado lugar a la membrana nuclear, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los endosomas y los lisosomas. De esta forma, se podría explicar la compleja red de comunicaciones que existe entre los componentes de este entramado de endomembranas con los demás orgánulos y el exterior celular.

2. A partir de relaciones de simbiosis entre las primitivas células eucarióticas y bacterias que fueron ingeridas (endocitadas) por estas. Esta teoría explicaría el hecho de que tanto las mitocondrias como los cloroplastos tengan doble membrana, además de un genoma propio capaz de sistetizar algunas de sus proteínas. Esta especial simbiosis es la base que sirvió a Lunn Margulis para enunciar la teoría endosimbionte sobre el origen de las células eucarióticas.