Los compartimentos celulares en biología celular comprenden todas las partes cerradas dentro del citosol de una célula eucariota , generalmente rodeadas por una membrana de una o dos capas lipídicas . Estos compartimentos a menudo, pero no siempre, se definen como orgánulos unidos a la membrana . La formación de compartimentos celulares se denomina compartimentación .
Ambos orgánulos , las mitocondrias y los cloroplastos (en los organismos fotosintéticos), son compartimentos que se cree que tienen un origen endosimbiótico. Otros compartimentos como los peroxisomas , los lisosomas , el retículo endoplasmático , el núcleo celular o el aparato de Golgi no son de origen endosimbiótico. Elementos más pequeños como las vesículas y, a veces, incluso los microtúbulos también pueden considerarse compartimentos.
Se pensaba que la compartimentación no se encuentra en las células procariotas, [1] pero el descubrimiento de los carboxisomas y muchos otros metabolosomas reveló que las células procariotas son capaces de formar estructuras compartimentadas, aunque estas en la mayoría de los casos no están rodeadas por una bicapa lipídica, sino que están construidas de pura proteína. [2] [3] [4]
En general existen 4 compartimentos celulares principales, estos son:
Los compartimentos tienen tres funciones principales. Una de ellas es establecer límites físicos para los procesos biológicos que permiten a la célula llevar a cabo diferentes actividades metabólicas al mismo tiempo. Esto puede incluir mantener ciertas biomoléculas dentro de una región o mantener otras moléculas fuera. Dentro de los compartimentos delimitados por la membrana, se aíslan diferentes pH intracelulares , diferentes sistemas enzimáticos y otras diferencias de otros orgánulos y del citosol. En las mitocondrias, el citosol tiene un entorno oxidante que convierte el NADH en NAD+. En estos casos, la compartimentación es física.
Otra forma de hacerlo 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.
Un tercer papel 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 están relativamente cerca unos de otros. El nucléolo dentro de la envoltura nuclear es la ubicación de la síntesis de ribosomas. El destino de los ribosomas sintetizados para la traducción de proteínas es el retículo endoplasmático rugoso (RE rugoso), que está conectado y comparte la misma membrana con el núcleo. El cuerpo de Golgi también está cerca del RE rugoso para empaquetamiento y redistribución. Asimismo, la compartimentación intracelular permite sitios específicos de funciones celulares eucariotas relacionadas aisladas de otros procesos y, por lo tanto, eficientes.
A menudo, los compartimentos celulares están definidos por una membrana que los encierra. Estas membranas proporcionan barreras físicas a las biomoléculas. El transporte a través de estas barreras suele estar controlado 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 proto-mitocondria ). Mans et al. [5] propusieron que el desarrollo evolutivo del núcleo de la célula eucariota fue desencadenado por esta simbiosis arqueo-bacteriana . Se sugirió que la envoltura nuclear (membrana), una característica definitoria de la célula eucariota, surgió como una adaptación para segregar el genoma de ADN del huésped arqueal original de las proto-mitocondrias, la principal fuente de especies reactivas de oxígeno dañinas . [6]
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