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Sistema Endomembranoso

Una de las principales diferencias entre las células eucariotas y las procariotas es su elevado grado de compartimentalización (Sabatino et al., s.f.) Dentro de esta organización, destaca la presencia de un núcleo claramente definido, rodeado por una envoltura nuclear que encierra el material genético en su interior. Este es solo un ejemplo de la separación espacial de funciones que caracteriza a las células eucariotas. Por otro lado, el citoplasma se encuentra atravesado en todas direcciones por un complejo sistema de sacos y túbulos, cuyas membranas actúan como límites entre la matriz citoplasmática y la luz o cavidad de dicho sistema. Conforme con Sabatino et al. (s.f.), este conjunto de estructuras membranosas, que también incluye la envoltura nuclear, se le denomina sistema de endomembranas (SE) o sistema vacuolar citoplasmático (SVC).



¿Qué es el Sistema Endomembranoso?

El sistema endomembranoso es un conjunto de membranas y organelos en las células eucariontes que, de manera coordinada, desempeñan funciones clave en la modificación, empaquetamiento y transporte de lípidos y proteínas (Jung, 2020). Este sistema incluye diversos organelos, entre los que destacan la envoltura nuclear, los lisosomas, el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi. A pesar de no encontrarse propiamente dentro de la célula, la membrana plasmática forma parte de este sistema debido a su interacción constante con otros organelos endomembranosos y su papel crucial en la exportación de proteínas secretoras, como las enzimas pancreáticas. De acuerdo con Jung (2020), es fundamental señalar que el sistema endomembranoso no abarca a las mitocondrias, cloroplastos o peroxisomas.

El Retículo Endoplásmico

El retículo endoplásmico es una estructura membranosa que presenta una serie de canales y sistemas en su base, compuesta por un plegamiento de una estructura laminar similar a una proteína que atraviesa el citoplasma (María, 2022). Este orgánulo desempeña un papel fundamental en la modificación de proteínas y la síntesis de lípidos (Jung, 2020). Su estructura se compone de una red de túbulos membranosos y sacos aplanados. De acuerdo con Jung (2020), los discos y túbulos del retículo endoplásmico son huecos, y el espacio interno se denomina lumen.

Retículo Endoplásmico Rugoso

El retículo endoplásmico rugoso recibe su nombre por la presencia de ribosomas adheridos a su superficie citoplasmática (Jung, 2020). A medida que los ribosomas sintetizan proteínas, las cadenas proteicas recién formadas ingresan al lumen. Algunas de estas cadenas se introducen completamente en el retículo endoplásmico y flotan en su interior, mientras que otras se anclan a la membrana. En el interior del retículo endoplasmático, las proteínas se pliegan y sufren modificaciones, como por ejemplo, la adición de cadenas laterales de carbohidratos. Estas proteínas modificadas se incorporan a las membranas de la célula, ya sea del retículo endoplásmico o de otros organelos, o bien son secretadas por la célula. En correspondencia con Jung (2020), si estas proteínas no están destinadas a permanecer en el retículo endoplásmico, son empaquetadas en vesículas, pequeñas esferas membranosas que facilitan el transporte, y posteriormente se envían al aparato o al complejo de Golgi.

Además, el retículo endoplasmático rugoso produce fosfolípidos para otras membranas celulares, que son transportados en las vesículas formadas (Jung, 2020). Por consiguiente, según Jung (2020), dado que el retículo endoplasmático rugoso es crucial en la modificación de proteínas que serán secretadas, las células que requieren secretar grandes cantidades de enzimas u otras proteínas, como las células hepáticas, presentan una gran cantidad de retículo endoplasmático rugoso.

Retículo Endoplásmico Liso

El retículo endoplásmico liso es una continuación del retículo endoplasmático rugoso, pero presenta pocos o ningún ribosoma en su superficie citoplasmática (Jung, 2020). Las funciones del retículo endoplasmático liso incluyen la síntesis de carbohidratos, lípidos y hormonas esteroides, así como la desintoxicación de medicamentos y venenos, y el almacenamiento de iones de calcio. En las células musculares, un tipo especial de retículo endoplasmático liso conocido como retículo sarcoplásmico se encarga de almacenar los iones de calcio necesarios para desencadenar la contracción coordinada de las fibras musculares. Asimismo, conforme con Jung (2020), dentro del retículo endoplasmático rugoso, existen pequeñas secciones de retículo endoplasmático liso que sirven como sitios de salida para las vesículas que se desprenden del retículo endoplasmático rugoso, las cuales se conocen como retículo endoplasmático de transición.

El Aparato de Golgi

Las vesículas que se desprenden del retículo endoplásmico tienen un destino específico, pero antes de alcanzar su objetivo final, es fundamental clasificar, empacar y etiquetar los lípidos y proteínas que contienen (Jung, 2020). Estas actividades se realizan en el aparato de Golgi, un organelo compuesto por discos membranosos aplanados. El lado receptor del aparato de Golgi se denomina cara cis, mientras que el lado opuesto se conoce como cara trans. Las vesículas de transporte que provienen del retículo endoplasmático se dirigen hacia la cara cis, donde se fusionan y vacían su contenido en el lumen del aparato de Golgi. Durante su tránsito a través del aparato de Golgi, las proteínas y lípidos pueden sufrir modificaciones adicionales. Por ejemplo, de conformidad con Jung (2020), se pueden añadir o eliminar cadenas cortas de azúcares, o se pueden incorporar grupos fosfato como etiquetas.

Finalmente, las proteínas modificadas son clasificadas según marcadores como secuencias de aminoácidos y etiquetas químicas, y se empacan en vesículas que brotan del lado trans del aparato de Golgi (Jung, 2020). Algunas de estas vesículas entregan su contenido a diversas partes de la célula, como lisosomas o vacuolas. Otras se fusionan con la membrana plasmática, liberando proteínas unidas a la membrana que desempeñan funciones específicas, o secretando proteínas fuera de la célula. Las células que secretan proteínas, como por ejemplo las células de las glándulas salivales, que producen enzimas digestivas, o las células del sistema inmunológico, que secretan anticuerpos, contienen múltiples aparatos de Golgi. En las plantas, según Jung (2020), el aparato de Golgi también es responsable de la fabricación de polisacáridos, algunos de los cuales se incorporan a la pared celular.

Lisosomas

El lisosoma es un organelo que alberga enzimas digestivas y actúa como la instalación de reciclaje de los organelos en una célula animal (Jung, 2020). Su función consiste en descomponer estructuras viejas e innecesarias, permitiendo la reutilización de sus moléculas. Los lisosomas forman parte del sistema endomembranoso, y algunas vesículas que emergen del aparato de Golgi están destinadas a este organelo. La mayoría de las proteínas presentes en la membrana del lisosoma presentan una cantidad inusualmente elevada de carbohidratos adheridos a ellas. Conforme con Jung (2020), estos azúcares protegen las proteínas de la membrana al evitar que las enzimas digestivas ubicadas en el interior del lisosoma las degraden.

Además, los lisosomas tienen la capacidad de digerir partículas extrañas que ingresan a la célula desde el exterior (Jung, 2020). Un ejemplo es el glóbulo blanco conocido como macrófago, que forma parte del sistema inmunológico humano. En un proceso denominado fagocitosis, una sección de la membrana plasmática del macrófago se invagina, es decir, se pliega hacia adentro para engullir un patógeno. La sección invaginada, que contiene el patógeno, se separa de la membrana plasmática y da lugar a una estructura conocida como fagosoma. Posteriormente, de conformidad con Jung (2020), el fagosoma se fusiona con un lisosoma, creando un compartimento combinado en el que las enzimas digestivas actúan para destruir el patógeno.

Vacuolas

Las células de las plantas se distinguen por contar con un organelo similar a un lisosoma, conocido como vacuola (Jung, 2020). La vacuola central, de gran tamaño, cumple diversas funciones, tales como el almacenamiento de agua y desechos, el aislamiento de materiales peligrosos, y la contención de enzimas capaces de descomponer macromoléculas y componentes celulares, de manera similar a lo que ocurre en los lisosomas. Además, de acuerdo con Jung (2020), las vacuolas en las plantas desempeñan un papel importante en el equilibrio osmótico y pueden almacenar compuestos como toxinas y pigmentos (partículas que confieren color).



Funciones del Sistema de Endomembranas

El sistema de endomembranas alberga enzimas que participan en la síntesis de diferentes macromoléculas: proteínas y glucoproteínas en el retículo endoplásmico rugoso, lípidos en el retículo endoplásmico liso y glúcidos complejos en el aparato de Golgi (Sabatino et al., s.f.). Además, proporciona una vía intracelular para la circulación de estos productos y actúa como un sistema de "empaque" para la exportación de algunos de ellos. También, en correspondencia con Sabatino et al. (s.f.), maneja un sistema de señales que permite asignar a cada molécula su destino final, ya sea dentro de la célula o en el medio extracelular, funcionando como un sistema de códigos postales que orienta a las moléculas hacia su ubicación correcta.



Referencias

  1. Jung, S. (2020). Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/cell-compartmentalization-and-its-origins/a/the-endomembrane-system

  2. María, F. (2022, junio 3). ¿Sabes lo que es un Sistema Endomembranoso? Ok Diario. https://okdiario.com/ciencia/sabes-lo-que-sistema-endomembranoso-9176997

  3. Sabatino, V., Lassalle, A., & Márquez, S. (s. f.). Sistema de Endomembranas. GenomaSur. Recuperado 19 de septiembre de 2024, de http://www.genomasur.com/lecturas/Guia05.htm

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