Los compartimentos celulares en biología celular comprenden todas las partes cerradas dentro del citosol de una célula eucariota , generalmente rodeadas por una membrana de capa lipídica simple o doble . Estos compartimentos se definen a menudo, aunque no siempre, como orgánulos rodeados de membranas . La formación de compartimentos celulares se llama compartimentación .
Ambos orgánulos , las mitocondrias y los cloroplastos (en los organismos fotosintéticos), son compartimentos que se cree que son de origen endosimbiótico. Otros compartimentos como los peroxisomas , los lisosomas , el retículo endoplásmico , el núcleo celular o el aparato de Golgi no son de origen endosimbiótico. Los elementos más pequeños, como las vesículas y, a veces, incluso los microtúbulos, también pueden contarse como compartimentos.
Se pensaba que la compartimentación no se encontraba en las células procarióticas, [1] pero el descubrimiento de los carboxisomas y muchos otros metabolosomas reveló que las células procarióticas son capaces de formar estructuras compartimentadas, aunque en la mayoría de los casos estas no están rodeadas por una bicapa lipídica, sino que de proteína pura construida. [2] [3] [4]
En general existen 4 compartimentos celulares principales, son:
Los compartimentos tienen tres funciones principales. Una es establecer límites físicos para los procesos biológicos que permitan a la célula realizar diferentes actividades metabólicas al mismo tiempo. Esto puede incluir mantener ciertas biomoléculas dentro de una región o mantener otras moléculas afuera. Dentro de los compartimentos unidos a la membrana, se aíslan diferentes pH intracelulares , diferentes sistemas enzimáticos y otras diferencias de otros orgánulos y citosol. Con las mitocondrias, el citosol tiene un ambiente oxidante que convierte NADH en NAD+. En estos casos, la compartimentación es física.
Otra es generar un microambiente específico para regular espacial o temporalmente un proceso biológico. Por ejemplo, una vacuola de levadura normalmente se acidifica mediante transportadores de protones en la membrana.
Una tercera función es establecer ubicaciones específicas o direcciones celulares para las cuales deben ocurrir los procesos. Por ejemplo, un factor de transcripción puede dirigirse a un núcleo , donde puede promover la transcripción de ciertos genes . En términos de síntesis de proteínas, los orgánulos necesarios se encuentran relativamente cerca unos de otros. El nucléolo dentro de la envoltura nuclear es el lugar de la síntesis de ribosomas. El destino de los ribosomas sintetizados para la traducción de proteínas es el retículo endoplasmático rugoso (ER rugoso), que está conectado y comparte la misma membrana con el núcleo. El cuerpo de Golgi también está cerca del RE para empaquetar y redistribuir. Asimismo, la compartimentación intracelular permite que sitios específicos de células eucariotas relacionadas realicen funciones aisladas de otros procesos y por tanto eficientes.
A menudo, los compartimentos celulares están definidos por un recinto de membrana. Estas membranas proporcionan barreras físicas a las biomoléculas. El transporte a través de estas barreras suele controlarse para mantener la concentración óptima de biomoléculas dentro y fuera del compartimento.
Se cree que la célula eucariota surgió cuando una célula arqueal ancestral internalizó una bacteria aeróbica (la protomitocondria ). Mans et al. [5] propusieron que el desarrollo evolutivo del núcleo de las células eucariotas fue desencadenado por esta simbiosis arqueobacteriana . Se sugirió que la envoltura nuclear (membrana), una característica definitoria de la célula eucariota, surgió como una adaptación para segregar el genoma del ADN del huésped arqueal original lejos de las protomitocondrias, la principal fuente de especies reactivas de oxígeno dañinas . [6]
Medios relacionados con la compartimentación celular en Wikimedia Commons