En la célula eucariota existen numerosos orgánulos que intervienen en procesos clave de su metabolismo, como pueden ser el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi o los lisosomas.
a) Explique brevemente la estructura de estos tres orgánulos. [0,6 puntos]
b) Explique la relación estructural y funcional que hay entre ellos. [0,4 puntos]
c) Explique su papel en el metabolismo celular. [0,5 puntos]
El retículo endoplasmático es una red de sáculos aplanados, cisternas y túbulos limitados por membrana, que se extiende por todo el citoplasma y cuya cavidad interna, el lumen, es continua y está comunicada con el espacio perinuclear de la envoltura nuclear. Se distinguen dos regiones: el retículo rugoso, con ribosomas adheridos a su cara citosólica y formado sobre todo por cisternas apiladas, y el retículo liso, sin ribosomas y de aspecto tubular.
El aparato de Golgi es un conjunto de dictiosomas, cada uno formado por una pila de cuatro a ocho sáculos aplanados y no comunicados entre sí, rodeados de vesículas. La pila está polarizada: tiene una cara cis o de formación, convexa y orientada hacia el retículo, y una cara trans o de maduración, cóncava y orientada hacia la membrana plasmática.
Los lisosomas son vesículas esféricas rodeadas por una sola membrana, sin estructura interna aparente, que contienen en su interior unas cincuenta hidrolasas ácidas —proteasas, lipasas, nucleasas, glucosidasas— capaces de digerir cualquier biomolécula. Su membrana lleva bombas de protones que mantienen el interior a un pH próximo a 5, que es el óptimo de esas enzimas, y está muy glucosilada por dentro para protegerse de ellas.
Los tres forman parte del sistema de endomembranas, junto con la envoltura nuclear, las vesículas y la membrana plasmática. Aunque no están unidos físicamente entre sí, sus membranas se comunican de manera continua mediante vesículas de transporte que se desprenden de un compartimento y se fusionan con el siguiente, de modo que una molécula puede recorrerlos sin salir nunca al citosol.
Funcionalmente constituyen una cadena de montaje con un sentido definido. Las proteínas destinadas a la secreción, a las membranas o a los lisosomas se sintetizan en los ribosomas del retículo rugoso y entran en su lumen, donde se pliegan y reciben las primeras cadenas de glúcidos. Desde ahí viajan en vesículas hasta la cara cis del Golgi y avanzan por sus sáculos, en los que se completa la glucosilación y se les añaden las señales que indican su destino. Al llegar a la cara trans se empaquetan en vesículas distintas según a dónde vayan: unas se dirigen a la membrana plasmática para la exocitosis y otras, las que llevan enzimas marcadas con manosa-6-fosfato, se convierten en lisosomas primarios.
El retículo endoplasmático rugoso es el lugar donde se sintetizan las proteínas de secreción, las de membrana y las lisosómicas, y donde estas se pliegan correctamente y se glucosilan. El retículo liso tiene funciones distintas: sintetiza los lípidos de membrana y las hormonas esteroideas, detoxifica fármacos y sustancias tóxicas mediante el citocromo P450 —de ahí su desarrollo en los hepatocitos— y, en la fibra muscular, almacena y libera el calcio que desencadena la contracción.
El aparato de Golgi madura, clasifica y distribuye. Completa la glucosilación de proteínas y lípidos, sintetiza los polisacáridos de la pared celular vegetal y del glucocálix, y sobre todo dirige cada molécula a su destino, además de formar los lisosomas y las vesículas de secreción.
Los lisosomas son el aparato digestivo de la célula. Digieren el material captado por endocitosis, incluidos los microorganismos fagocitados; renuevan los orgánulos envejecidos mediante la autofagia, cuyos productos la célula reutiliza; y en determinadas circunstancias liberan su contenido y provocan la autolisis de la propia célula, un proceso que interviene en la metamorfosis de los anfibios o en la desaparición de las membranas interdigitales del embrión.