El término organelo es utilizado en biología celular para referirse a subunidades o componentes celulares que se encuentran en el cistoplasma y que están especializados en una determinada función. Por ejemplo, el núcleo, que almacena el material genético, las mitocondrias, que producen energía química en forma de ATP, y el Retículo Endoplasmático, dónde se sintetizan proteínas.
También se conocen como orgánulos, organelas, organoides o simplemente elementos celulares. De ellos, sólo orgánulo está recogido en el Diccionario de la RAE, aunque organelo es muy utilizado.
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Características generales
Los organelos son estructuras intracelulares que están delimitadas del resto del citoplasma y que se han especializado en funciones específicas. Se cree que esta especialización ha tenido un papel evolutivo muy importante. Por ejemplo, los organelos han permitido aislar reacciones químicas muy complejas del resto de reacciones celulares. Una de las principales ventajas de este aislamiento es poder controlar las condiciones en el interior del organelo, por ejemplo el pH, para optimizar el rendimiento de la reacción sin afectar al resto de la célula.
La estructura y morfología de los organelos es muy variable. Algunos son tan grandes que se pueden ver al microscopio óptico. Por ejemplo, las mitocondrias o al aparato de Golgi se pueden observar al microscopio óptico, aunque para ver detalles de su superficie y estructura es necesario el uso de microscopio electrónico.
Algunos organelos se distribuyen esparcidos por el citoplasma mientras que otros tienden a encontrarse en área específicas. Por ejemplo, el núcleo aparece típicamente cerca del centro celular y el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático aparecen juntos y cerca del núcleo.
Los tipos y número de organelos no es constante entre las distintas células de un organismo sino que varía según la función concreta de la célula. Por ejemplo, las células musculares suelen tener mayor número de mitocondrias, los orgánulos encargados de producción de energía.
También existen organelos propios de filos taxonómicos. Por ejemplo, todos los organismos eucariotas fotosintetizadores (plantas y algas) presentan cloroplastos, un tipo de orgánulo especializado en la fotosíntesis oxigénica y que no se encuentra en animales, hongos ni bacterias.
Posible origen endosimbiótico
Algunos organelos contienen su propio material genético, por ejemplo las mitocondrias y los cloroplastos, y se cree que provienen de un fenómeno de simbiogénesis. Según esta teoría, un mircoorganismo unicelular independiente estableció una relación endosimbiótica con las células de su hospedador hace miles de millones de años. Poco a poco fue abandonando su autonomía, delegando determinadas funciones a su hospedador hasta que fueron adquiridos e integrados como parte propia de la célula.
En el caso de los cloroplastos, se cree que provienen de cianobacterias que establecieron una relación endosimbiótica con algún organismo protista y dieron lugar a las algas y a todas las plantas que conocemos hoy en día.
Existen organelos que también parecen haber sido adquiridos por endosimbiósis pero que actualmente no contienen material genético. Por ejemplo los flagelos. En cualquier caso, la teoría de la simbiogénesis podría haber sido clave en la evolución de las células eucariotas, lo que se reflejaría en el gran número y variedad de organelos que presentan y lo escasos que son en las células procariotas.
De hecho, hasta no hace mucho se pensaba que las células procariotas ni siquiera presentaban compartimentos internos, pero ya se han descrito numerosos microcompartimentos en células procariotas, en ocasiones encapsulados por una estructura proteica como los carboxisomas, por una estructura membranosa como los magnetosomas, e incluso por una membrana lipídica como el nucleoide de las bacterias del género Planctomycetes.
No obstante, para algunos biólogos, el término organelo sólo debería utilizarse para denominar a las estructuras especializadas de origen endosimbiótico y que presentan membrana lipídica. Pero a pesar de ello el término organelo es muy común y ampliamente utilizado para denominar elementos celulares en general. Algunos autores diferencian entre organelos con membrana y organelos sin membrana, a los que también denominan como complejos biomolecualres (ribosomas, nucelosomas, carboxisomas, etc).
Funciones y organelos más destacados
Cómo se viene diciendo, una de las características fundamentales de los organelos es su especialización en funciones concretas, la gran mayoría de ellas clave para la vida de la célula. Desde la producción de energía a la síntesis proteica pasando por la fijación de nutrientes, la variedad de funciones de los orgánulos es enorme. Las más destacadas se pueden resumir en las siguientes:
Protección del ADN
El núcleo es el orgánulo que diferencia a las células en dos grandes tipos básicos, las células procariotas, que no tienen núcleo, y las eucariotas, que tienen un núcleo dónde se encuentra el material genético rodeado de una doble membrana lipídica. La función del núcleo es, además de la protección del ADN, controlar la actividad del resto de la célula a través de la transcripción de la información contenida en ese ADN.
La membrana del núcleo controla todas las moléculas que entran y salen del espacio interior y cuenta con receptores específicos para determinadas sustancias. Ambas características son clave en la comunicación del núcleo con el resto de la célula a través de señales químicas que le permiten modular su actividad.
Síntesis proteica
Algunos orgánulos con funciones relacionadas que necesitan de una comunicación contínua e intensa, suelen situarse cerca e incluso estar conectados. Este el caso del retículo endoplasmático, conectado con el núcleo, y el aparato de Golgi, conectado con el retículo endoplasmático.
En el retículo endoplasmático se lleva a cabo la síntesis de nuevas proteínas. Este organelo cuenta con numerosos ribosomas que traducen la información del ARNm proveniente del núcleo. De aquí, algunas proteínas pasan al aparato de Golgi dónde son modificadas mediante glicosilación (añadir hidratos de carbono), fosforilación (añadir fosfato) o proteolizado hasta formar la proteína definitiva o conformación activa.
El aparato de Golgi, además, empaqueta y distribuye las proteínas hacia su destino final mediante la creación de vesículas de transporte.
Por ejemplo, en el retículo endoplasmático de las células del páncreas se sintetiza proinsulina y en el aparto de Golgi se modifica hasta la forma activa de la insulina. La insulina es empaqueta en gránulos de secreción que serán los encargados de secretar la insulina la espacio extracelular.
Producción de energía
Todas las células eucariotas tienen orgánulos especializados en la producción de energía, las mitocondrias, presentes en animales, hongos y plantas, y los cloroplastos, presentes en plantas y algas. Las mitocondrias producen ATP desde moléculas orgánicas y es la principal vía de obtención de energía en animales y hongos. En plantas es una fuente de energía secundaria, siendo la principal la fotosíntesis oxigénica realizada en los cloroplastos.
No hay mitocondrias ni cloroplastos en las bacterias pero algunas bacterias cuentan con otro tipo de microcompartimentos especializados en la producción de energía. Por ejemplo, en los carboxisomas se fija el CO2 atmosférico y se transforma en moléculas orgánicas que se pueden utilizar después para obtener energía. Se han encontrado carboxisomas en cianobacterias, bacterias quimiolitotrofas y algunas bacterias fotosintetizadoras.
Otros
Existen otros muchos orgánulos, la mayoría en medio del debate dialéctico de si se deben denominar o no mediante este término. Sin entrar en ese debate, algunos ejemplos comunes de otros organelos son:
- ribosomas
- lisosomas
- cilios
- flagelos
- acrosomas
- vesículas
- melanosomas
- acrosoma
- magnetosomas
- tilacoides
- miofibrillas
- centriolo
- y un largo etcétera
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