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1.5: Cómo Conocemos las Funciones de Organelos y Estructuras Celulares- Fraccionamiento Celular

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    Podemos ver y describir partes celulares en el microscopio óptico o electrónico, pero no pudimos conocer definitivamente su función hasta que fue posible liberarlas de las células y separarlas entre sí. Esto se hizo posible con el advenimiento de la centrifugación diferencial. Bajo la fuerza centrífuga generada por una centrífuga giratoria, las estructuras subcelulares se separan por diferencias de masa. Las estructuras que son más masivas llegan al fondo del tubo de centrífuga antes que a las menos masivas. A continuación se ilustra un esquema de fraccionamiento celular. El análisis bioquímico de las fracciones celulares aisladas puede revelar lo que hacen los diferentes orgánulos y subestructuras celulares.

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    107 Diseccionar la Célula; un Esquema de Fraccionamiento Celular

    El fraccionamiento celular separa las células en sus partes constituyentes. El primer paso de un fraccionamiento celular es romper las células y liberar su contenido. Esto se puede hacer por medios físicos como molienda en un mortero, triturador de tejidos o dispositivo similar, exposición a ultrasonido o alta presión, o exposición a enzimas u otros productos químicos que pueden degradar selectivamente la membrana plasmática. El siguiente paso es aislar los orgánulos y partículas subcelulares del citoplasma (i.e., citosol) mediante centrifugación diferencial. Como se señaló, la centrifugación de células rotas a una fuerza centrífuga progresivamente mayor separa los componentes de las células particuladas en función de su masa. Al final de este proceso, un investigador habrá aislado mitocondrias, cloroplastos, núcleos, ribosomas etc. Después de la resuspensión, cada pellet puede ser resuspendido y preparado para microscopía.

    A continuación se presentan micrografías electrónicas de varias fracciones subcelulares aisladas.

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    Estas estructuras pueden identificarse tentativamente por microscopía en función de sus dimensiones y apariencia. Los análisis moleculares y las pruebas bioquímicas en las fracciones celulares ayudan a confirmar estas identidades.

    108 Núcleos aislados 109 RER aislado 110 Vesículas aisladas de Golgi 111 Lisosomas y amp; Peroxisomas

    112 mitocondrias aisladas 113 cloroplastos aislados 114 membrana plasmática aislada

    ¿Se puede decir qué orgánulos se han purificado en cada una de estas fracciones basándose únicamente en las micrografías electrónicas? Consideremos como ejemplo las estructuras de la izquierda. Estos fueron encontrados en un pellet centrífugo de baja velocidad, lo que implica que son estructuras grandes. Se parecen un poco a núcleos, que también son las estructuras más grandes en una célula eucariota. ¿Qué pruebas bioquímicas o funcionales podrías hacer para confirmar que las cuatro estructuras que se muestran de izquierda a derecha son núcleos aislados, retículo endoplásmico rugoso, vesículas de Golgi y mitocondrias? La separación física combinada con el análisis bioquímico-molecular de las estructuras subcelulares ha revelado sus funciones básicas y continúan revelando estructuras y funciones previamente inadvertidas en las células.

    Toda la biología celular y molecular se dedica a comprender cómo las células (y organismos) procariotas y eucariotas utilizan su herencia estructural y bioquímica común para cumplir con estrategias de supervivencia muy diferentes. A medida que avance en sus estudios, esté atento a los experimentos en los que las partes celulares se separen y vuelvan a ensamblar, o reconstituyan. La reconstitución es uno de los temas experimentales recurrentes que involucra el análisis funcional de los componentes celulares. Busca este tema a medida que continúas con tus estudios. Busque también otro tema, a saber, cómo la evolución puede dar cuenta de la bioquímica y genética comunes de la vida..., ¡y su diversidad estructural!


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