Compartimento celular

En biología celular, los compartimentos celulares 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 suelen definirse, aunque no siempre, como orgánulos rodeados por membrana . La formación de compartimentos celulares se denomina compartimentalización .

Tanto las mitocondrias como los cloroplastos (en organismos fotosintéticos) son orgánulos 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 tienen un origen endosimbiótico. Elementos más pequeños, como las vesículas , e incluso a veces los microtúbulos, también pueden considerarse compartimentos.

Se creía que la compartimentalización no se encuentra en las células procariotas, ^{[ 1 ]} pero el descubrimiento de carboxisomas y muchos otros metabolosomas reveló que las células procariotas son capaces de formar estructuras compartimentalizadas, aunque en la mayoría de los casos estas no están rodeadas por una bicapa lipídica, sino que están compuestas exclusivamente de proteínas. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

En general, existen 4 compartimentos celulares principales, que son:

1. El compartimento nuclear que comprende el núcleo
2. El espacio intercisternal, que comprende el espacio entre las membranas del retículo endoplasmático (que es continuo con la envoltura nuclear).
3. Orgánulos (la mitocondria en todos los eucariotas y el plastidio en los eucariotas fototróficos)
4. El citosol

Los compartimentos tienen tres funciones principales. Una es establecer límites físicos para los procesos biológicos, lo que permite a la célula llevar a cabo diferentes actividades metabólicas simultáneamente. Esto puede incluir mantener ciertas biomoléculas dentro de una región o mantener otras moléculas fuera. Dentro de los compartimentos delimitados por membrana, se aíslan diferentes pH intracelulares , diferentes sistemas enzimáticos y otras diferencias de otros orgánulos y del citosol. En el caso de las mitocondrias, el citosol tiene un ambiente oxidante que convierte el NADH en NAD+. En estos casos, la compartimentación es física.

Otra opción es generar un microambiente específico para regular espacial o temporalmente un proceso biológico. Por ejemplo, la vacuola de la levadura se acidifica normalmente mediante transportadores de protones en la membrana.

Una tercera función es establecer ubicaciones específicas o direcciones celulares para que se produzcan procesos. Por ejemplo, un factor de transcripción puede dirigirse al 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 donde se sintetizan los ribosomas. El destino de los ribosomas sintetizados para la traducción de proteínas es el retículo endoplasmático rugoso (RE rugoso), que está conectado al núcleo y comparte la misma membrana con él. El aparato de Golgi también se encuentra cerca del RE rugoso para el empaquetamiento y la redistribución. Asimismo, la compartimentación intracelular permite que sitios específicos de funciones celulares eucariotas relacionadas se aíslen de otros procesos y, por lo tanto, sean eficientes.

Con frecuencia, los compartimentos celulares se definen por la presencia de membranas. Estas membranas constituyen barreras físicas para 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 arqueana ancestral internalizó una bacteria aerobia (la protomitocondria ). Mans et al. ^{[ 5 ]} propusieron que el desarrollo evolutivo del núcleo de la célula eucariota 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 separar el genoma del ADN del huésped arqueano original de la protomitocondria, la principal fuente de especies reactivas de oxígeno dañinas . ^{[ 6 ]}

• Contenido multimedia relacionado con la compartimentación celular en Wikimedia Commons.