La célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos.
Teoría celular
Schleiden y Schwann.
Enunciados:
Todos los seres vivos, animales o vegetales, están formados por una o más células. La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivosToda célula procede de otra célula, por división de la primera. La célula es la unidad genética autónoma de los seres vivos ( contiene toda la información sobre la síntesis de su estructura y el control de su funcionamiento y es capaz de transmitirla a sus descendientes).
La principal restricción al tamaño de una célula es la que impone la relación entre volumen y superficie (S/V).
FORMA
Células maduras: aplanadas, prismáticas o irregulares.
Células jóvenes: esféricas. Relación S/V alta.
GRADO DE MADUREZ
Alta actividad metabólica: cromatina extendida
MEMBRANA PLASMÁTICA
- Fluidez
(favorecida por aumento de temperatura, insaturación y ausencia decolesterol)
-Permeabilidad selectiva
COMPOSICIÓN
LÍPIDOS 40%
(fosfolípidos, glucolípidos, estercoles)
Anfipáticos: micelas
Movimiento: rotación, difusión lateral o flexión y Flip-flop.
Debido a esta composición lipidica la membrana posee unas propiedades:
-Autoensamblaje: sobre todo los fosfolípidos.
-Autosellado.
-Fluidez: se mantiene con enlaces débiles o fuerzas de Van der Waals.
-Impermeabilidad: La naturaleza hidrófoba y apolar de la bicapa lipídica es responsable de su relativa impermeabilidad frente a moléculas hidrosolubles.
PROTEÍNAS 60%
(globulares)
movimiento: proteinas transmembranas o intrínsecas y proteínas periféricas o extrínsecas.
GLÚCIDOS
(oligosacáridos, glucolípidos, glucoproteínas)
Glucocalix
TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
Barrera semipermeable.
Permeabilidad selectiva.
Muy impermeables a los iones y a la mayor parte de las moléculas polares,debido a su interior hidrofóbico es impermeable a moléculas polares.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Debidas a la doble capa lípidica:
Mantener separados el medio acuoso exterior del medio acuoso interior. La membrana es impermeable para sustancias polares.
Regular la entrada y salida de moléculas. exocitosis.
Debidas a las proteínas de membrana:
Regular la entrada y salida de moléculas.
Regular la entrada y salida de iones. mantener una diferencia de potencial.
Realizar actividad enzimáticanto celular. oligosacáridos como receptores específicos
Realizar actividad enzimática gIntervenir en la transducción de señales.
Construir uniones intercelulares.
Construir puntos de anclaje para el citoesqueleto interno y para la matriz extracelular.
UNIONES INTERCELULARES
Íntimas o de oclusión
No dejan espacio intercelular y, por tanto, no permiten el paso de sustancias
proteínas transmembranosas y proteínas filamentosas intracelulares.
células epiteliales del intestino.
Adherentes o desmosomas
Unen células, pero sin impedir el paso de sustancias por el espacio intercelular
dos estructuras discoidales llamadas placas, una en cada célula, unidas por proteínas transmembranosas.
- Desmosomas en banda:Forman una franja continua alrededor de las células.
- Desmosomas puntuales: Forman puntos de contacto entre las células vecinas. Dejan un gran espacio intercelular, de unos 200 A
- Hemidesmosomas: Unen la superficie basal de las células epiteliales con las del tejido conjuntivo subyacente.
De comunicación o de tipo gap
uniones que no dejan espacio intercelular, pero sí dejan un pequeño espacio de comunicación entre los citoplasmasde las dos células por medio de canales proteicos y, por tanto, permiten el intercambio de moléculas.
Están constituidas por dos conexiones. Cada conexión consta de un tubo fino formado por seis proteínas transmembranosas que atraviesan la membrana plasmática y se unen a otra conexión de la célula contigua
transmisión del impulso nervioso en las neuronas.
En las células vegetales también se producen diferenciaciones de la membrana que junto con la pared celular forman estructuras que permiten la comunicación y el intercambio entre células como los plasmodesmos y las punteaduras.
MATRIZ EXTRACELULAR
Tejidos animales: conectivos (cartilaginoso y conjuntivo)
Estructura: sustancia fundamental amorfa (proteoglucanos) + proteínas (colágeno, elastina y fibronectina)
Función:
1.-Sirve de nexo de unión y mantiene unidas las células que forman tejidos y los tejidos que forman órganos.
2.-Llena espacios intercelulares.
3.-Da consistencia a los tejidos y órganos.
PARED CELULAR
-En células vegetales, hongos y bacterias.
-Da forma y rigidez a la célula que impide su ruptura. Gracias a ella cuando entra agua por diferencias en la presión osmótica, la célula se hincha pero no se rompe.
Formados de ácido hialurónico y proteínas filamentosas.
-En las células eucariota tiene microfibrillas de polisacáridos que le proporciona rigidez. Las procariotas carecen de ellas.
A) Pared celular vegetal: celulosa, unidas entre si por una matriz de polisacáridos y proteínas. La propia célula secreta celulosa, que se dispone formando las siguientes capas:
-La láminilla media: más externa y se inicia en el momento de la división celular, está formada principalmente de péctidos.
-La pared primaria se forma a continuación y es más interna que la lámina media. Está constituida principalmente por celulosa.
-Pared secundaria. Cuando existe, es la capa más externa, se forma en algunas células. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, lignina y/o suberina. Perdura tras la muerte de la célula por lo que sirve de sostén a muchas plantas.
El paso de sustancias a través de la pared celular está favorecido por la presencia de punteaduras y plasmodesmos.
Plasmodesmos : Son conexiones citoplasmáticas que atraviesan la pared celular entre células contiguas.
Punteaduras: la pared secundaria se interrumpe bruscamente y en la lámina media y pared primaria aparecen unas perforaciones que reciben el nombre de punteaduras.
B)Pared celular de hongos -La pared celular está formada en un 80-90% de polisacáridos, el resto consiste en proteínas y lípidos. Los polisacáridos más importantes son la quitina (polímero de n-acetil glucosamina), el manano (polímero de manosa) y el glucano (polímero de glucosa).
-La quitina es el componente más usual.
C)Pared celular de bacterias.
-Formada por peptidoglucano (mureína).
- Las arqueobacterias no poseen mureína.
EL INTERIOR DE LA CÉLULA
Citoplasma: citosol (70-80% de agua, donde hay disueltas proteínas, muchas de ellas enzimas, además cantidades variables de ARN, glúcidos, grasas y diferentes metabolitos.) y orgánulos.
En el citoplasma se producen muchas reacciones del metabolismo de los lípidos y de los glúcidos, sirve de almacén de reservas (glucógeno, almidón, grasas), contiene proteínas estructurales utilizadas para reconstruir membranas, etc.
El citosol puede presentar forma sol o gel que le permite le movimiento ameboide.
El citoesqueleto
citoesqueleto, es una red de filamentos proteicos con función esquelética que constituyen el “andamio interno “ de las células eucariotas.
Formado por: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.
Microtúbulos:
- Mayor tamaño.
- Solo presentes en eucariotas.
- Formados por tubulina
- cilios, flagelos, los centriolos, citoesqueleto y el huso acromático
Función:
1.-Mantener la forma de la célula (ej: axón de neuronas)
2.-Reparto de cromosomas durante la mitosis (gracias al huso acromático que se forma a partir de los microtúbulos)
3.-Movimiento de la célula ( cilios, flagelos y microfilamentos de actina emiten pseudópodos)
4.-Servir de base para estructurar el citoesqueleto y organizar la distribución interna de orgánulos (algunos permaneces fijos ( A. G, R.E) y otros se desplazan por la célula ( vacuolas, mitocondrias, cloroplastos…) gracias a los microtúbulos).
-Se originan a partir del centro organizador de microtúbulos, que en las células animales se llama material pericentriolar y en los vegetales, material birrefringent.
Microfilamentos:
-Más finos
-Formados por actina.
-Presentes sobre todo en las células musculares donde intervienen en la contracción junto con la miosina.
-Localizados debajo de la membrana.
Funciones:
1.-Mantener la forma de la célula.
2.-Generar la emisión de pseudópodos.
3.-Generar y estabilizar las prolongaciones citoplasmáticas.
4.-Posibilitar el movimiento contráctil de las células musculares.
Filamentos intermedios:
-Grosor intermedio entre los dos anteriores.
-Constituidos por proteínas filamentosas.
Pueden ser de diferentes tipos. Los más representativos son:
-Neurofilamentos ( axón de neuronas)
-Filamentos de desmina ( c. Musculares)
-Filamentos de vimentina ( tej. Conjuntivo)
-Tonofilamentos o filamentos de queratina. Se encuentran en las células epiteliales, localizados especialmente en los desmosomas. Ej: uñas, piel, pelo.
-Ejercen principalmente funciones estructurales pero no se conocen bien sus funciones. Forman estructuras estables que mantienen la forma de la célula.
-Se encuentran en células sometidas a esfuerzos mecánicos ( c. Epiteliales, musculares)
- El primero corresponde a la acción de proteínas contráctiles donde los filamentos de actina desempeñan un papel muy importante, estos filamentos de actina están formados por cadenas helicoidales compuestos por subunidades de la proteína globular actina. En algunos casos otra proteína, la miosina, actúa con los filamentos de actina para producir el movimiento celular. La actina y miosina forman complejos conjuntos contráctiles que se encuentran en las células musculares de los vertebrados.
- Los cilios y flagelos = undulipodios.
Cilios y flagelos
Estructura 9 + 2
Asociados a proteínas: dineína
Los centriolos están presentes en todas las células animales y en algunas algas y hongos, se presentan siempre en parejas formando ángulo recto entre sí.
La estructura de cilios y flagelos es muy parecida ya que externamente están rodeados por una porción de la membrana plasmática y en su interior se aprecian partes diferentes:
-Corpúsculo basal : 9x 3 .Nexina.
-Tallo o axonema. 9x2+2. Nexina y Dineína. Membrana plasmática.
-Zona de transición. Desaparecen los microtúbulos centrales y la membrana plasmática puesto que está situada dentro del citoplasma.
Los cilios y flagelos tiene el mismo grosor (0,25 µm), pero se diferencian en que los cilios son más cortos y numerosos, los flagelos son más largos y su numero en la célula es reducido.
El centrosoma o citocentro.
El centrosoma corresponde a la zona del citoplasma donde se encuentra el centro organizador de microtúbulos.
El centrosoma es una estructura cuyo componente principal son dos centriolos —al par de centriolos se les llama diplosoma-.
Las células vegetales tienen centrosoma sin centriolos. En las células animales sí hay centriolos en el centrosoma.
En un centrosoma con centriolos se encuentra el material pericentriolar, el áster y el diplosoma.
Los centriolos: nueve grupos de 3 microtúbulos o tripletes, están conectados entre sí por una proteína llamada nexina.
Nucleoplasma: interior del núcleo.
Ribosomas
-Presentes en todas las células.
-Síntesis de proteínas. Están formados por ARNr y proteínas.
-No están rodeados por una membrana.
-Constan de dos subunidades una pequeña (40S) y otra grande (60S), que se combinan para formar un ribosoma activo de 80 S ( en eucariotas).
-Cada ribosoma contiene un 80% de agua, un 10% de ARNr y un 10% de proteínas.
-Se forman en el núcleo y a través de los poros pasan al citoplasma.
-Adheridos al RE rugoso y en grupos denominados polisomas o polirribosomas.
Inclusiones citoplasmáticas
-Son acumulaciones de sustancias de carácter hidrófobo que se encuentran en el citoplasma y que no están rodeadas de membrana.
-Presentes en eucariotas (animales y vegetales) y procariotas.
-Pueden acumular sustancias de reserva energética, pigmentos con función protectora o sin función por ser productos de desecho, por último, pueden acumular proteínas precipitadas.
a)Inclusiones de reserva.
Células animales:
-Glucógeno. En células hepáticas y musculares.
-Lípidos. Generalmente son triglicéridos que se almacenan en el citosol formando gotitas, especialmente en células adiposas y en otras células.
Células vegetales:
-Gotas de grasa. Presente en las células de las semillas oleaginosas.
-Aceites esenciales. Formados por terpenos ( geraniol, mentol…) que forman gotitas líquidas presente en las células de plantas aromáticas.
-Látex. Líquido lechoso y pegajoso. Sirve para taponar heridas. Producido en el citoplasma.
b)Pigmentos.
-Lipofucsina: amarillo parduzco. Producto final de la actividad celular. Abunda en células nerviosas y cardiacas envejecidas.
-Hemosiderina. Pardoamarillenta. Resultante de la degradación de la hemoglobina cuando se destruyen los eritrocitos.
c)Inclusiones de proteínas precipitadas. Muchas veces están cristalizadas. Generalmente son productos de desecho.
El retículo endoplasmático (RE)
-Es un complejo sistema de membranas que forman sáculos y túbulos aplanados conectados entre sí y que delimitan un espacio interno denominado lumen.
-Se comunica con el complejo de Golgi y con la membrana nuclear externa.
-Se relaciona con la síntesis de proteínas y lípidos.
-Se distinguen dos tipos de R.E., el rugoso (RER) y el liso (REL).
RER
Ribosomas adheridos a la cara citoplasmática de su membrana ( cara externa). Se fijan gracias a una proteínas llamadas riboforinas.
FUNCIONES:
1. Síntesis y/o modificación de proteínas: Las proteínas sintetizadas en los ribosomas de la cara externa de la membrana del RER se almacenan en el retículo y son transportadas por él hacia otros orgánulos. Durante su tránsito, algunas de las proteínas son glucosiladas mediante la transferencia de glúcidos (oligosacáridos).
2.Almacenamiento de proteínas: en el lumen del RER se almacenan las proteínas que han sido previamente sintetizadas. Estas proteínas se hallan unidas a proteínas acompañantes, que facilitan el plegamiento y evitan su precipitación.
3. Sintetizan fosfolípidos que forman la membrana.
4. Sintetizan proteínas de secreción. Generalmente son glucoproteínas. Son transportadas a otros orgánulos gracias a las vesículas de transporte
REL:
No contiene ribosomas.
FUNCIONES:
1. Síntesis de lípidos y derivados lipídicos: fosfolípidos y el colesterol, hormonas esteroideas derivadas del colesterol y algunas lipoproteínas .
NOTA: los ácidos grasos son los únicos que se sintetizan en el citosol.
2. Almacenamiento de lípidos y transporte de lípidos.
3. Detoxificación o desintoxicación.
4. Interviene en algunas respuestas específicas de la célula como la contracción muscular.
Vacuolas y vesículas
-Forman parte del sistema endomembranoso. Rodeados de membrana.
-Se forman a partir del Retículo endoplasmático, del aparato de Golgi o de invaginaciones de la membrana.
-En la células animales suelen ser pequeñas y se llaman vesículas. En las células vegetales suelen ser grandes y su membrana se llama tonoplasto.
-Su función principal es el almacenamiento temporal y el transporte de materiales tanto dentro de la célula como hacia el interior y el exterior.
Plantas y hongos contienen un tipo de vesícula, llamada vacuola, encargadas de mantener la turgencia celular y pueden almacenar temporalmente nutrientes y productos de desecho.
Según la función que desempeñan, las vacuolas pueden ser vegetales, contráctiles y digestivas. Estas últimas, relacionadas con los procesos de endocitosis.
Vacuola vegetal
Las células vegetales poseen una vacuola de gran tamaño (ocupa entre el 30% y el 90% del volumen celular), cuya membrana se denomina tonoplasto, con un contenido líquido de naturaleza variable.
Funciones
1.Contribuyen al mantenimiento de la turgencia celular.
2.Sirven de almacén de reserva para diversos iones, glúcidos, aminoácidos, proteínas, pigmentos ( antociánosidos – responsables del color de los pétalos-, alcaloides venonosos – repelen herbívoros-) y otras sustancias vegetales, así como productos tóxicos (compuestos aromáticos y alcaloides como el opio y la nicotina) y de desecho.
3.También, transportan sustancias entre orgánulos del sistema endomembranoso y entre estos y el medio externo
Vacuola contráctil (Vacuola pulsátil)
Presente en gran cantidad de protozoos, cuya función es la expulsión del agua que entra por ósmosis en el interior de la célula y así regulan la presión osmótica. Expulsan agua al exterior de dos formas:
-Rápida: cuando la diferencia de presión entre el medio interno y externo es grande.
-Lenta: si los medios son isotónicos.
Vacuolas fagocíticas y pinocíticas:
Se caracterizan por su función nutritiva, Presente en protozoos.
Complejos de Golgi o aparato de Golgi
-Está fomado por unas unidades funcionales llamadas dictiosomas. Un dictiosoma es un conjunto de una media docena de sáculos o cisternas apiladas, relacionadas entre sí y rodeadas de pequeñas vesículas membranosas. La membrana es ricas en proteínas glicosiladas.
-El complejo de Golgi es un estructura dinámica que presenta una polaridad, es decir en los dictiososmas se diferencian dos caras con distinta estructura y función.
FUNCIONES
Transporte. El A. G. es el principal responsable de transporte de sustancias dentro de la célula. Permite el transporte de muchas sustancias procedentes de R.E.
Maduración. A lo largo del recorrido por los sáculos transforman sustancias debido a la acción de proteínas enzimáticas.
Acumulación y secreción de proteínas.
Glucosilación de lípidos y proteínas. Los oligosacáridos se unen a lípidos y proteínas formando glucolípidos y glucoproteínas de membrana.
Síntesis de polisacáridos. ( Ej. Proteoglucanos de la matriz extracelular y glúcidos de la pared celular)
Lisosomas
-Son pequeñas vesículas , formado en el complejo de Golgi que contienen una gran variedad de enzimas hidrolíticas implicadas en los procesos de digestión celular, presentes en todas las células excepto los glóbulos rojos.
Las enzimas lisosomales son hidrolasas, cuya actividad óptima tiene lugar a pH ácido (alrededor de 5).
Entre las hidrolasas se encuentran la fosfatasa ácida y las lipasas (hidrolizan enlaces tipo éster),proteasa, DNA-asa, glucosidasa, la neuraminidasa (actúa rompiendo enlaces glusosídicos), la carboxipeptidasa (hidrólisis de enlaces peptídicos) y enzimas que catalizan la transferencia de grupos fosfóricos, como la nucleotidil-transferasa.
-Las enzimas se forman en el RER y pasan al A.G donde se activan para acumularse en el interior de los lisosomas.
Se distinguen los siguientes tipos de lisosomas:
Lisosomas primarios: En su interior solo hay enzimas digestivas.
Lisosomas secundarios: Contienen sustratos en proceso de digestión, porque anteriormente se han unido a una vacuola con materia orgánica.
Los lisosomas secundarios pueden ser:
-vacuolas digestivas o heterofágicas: si el sustrato procede el exterior por fagocitosis o pinocitosis.
-vacuolas autofágicas: Si el sustrato procede del interior, por ejemplo, moléculas u orgánulos propios, que previamente han sido rodeadas por cisternas del retículo endoplasmático.
Hay dos casos de lisosomas especiales que realizan funciones específicas:
-Acrosoma de los espermatozoides. Es un lisosoma primario presente en los espermetazoides, en el que se almacenan enzimas capaces de digerir las membranas foliculares del óvulo.
-Gránulos de aleurona de las semillas. Son lisosomas secundarios en los que se almacenan proteínas. Debido a la pérdida de agua, las proteínas se mantienen en estado cristalino hasta que la semilla se cultiva y los granos de aleurona absorben agua. Entonces las enzimas se activan, realizan la digestión enzimática y se inicia el proceso de germinación.
FUNCIONES:
Digestión celular: la extracelular y la intracelular.
Peroxisomas y glioxisomas
Son un tipo de vesículas que contiene enzimas oxidativas como la oxidasa y la catalasa.
La catalasa puede actuar de 2 formas para eliminar el H2O2:
Si hay sustancias tóxicas que se puedan eliminar por oxidación, las hace reaccionar con el H2O2 y así se eliminan las dos. La energía producida se disipa en forma de calor, no es aprovechable para obtener ATP como en las mitocondrias.
Si no hay sustancias tóxicas a oxidar, ellas mismas descomponen el H2O2 a H2O y O2 y así se evita que el H2O2 llegue a salir de los peroxisomas.
Funciones:
Los peroxisomas son especialmente abundantes en las células hepáticas, donde participan en la desintoxicación de algunas sustancias, como la eliminación del alcohol.
Intervienen en la degradación de los ácidos grasos, proceso denominado β-oxidación, en moléculas más pequeñas que luego pasan a la mitocondria donde terminan de oxidarse.
Mitocondrias
Génesis de las mitocondrias
Teoría endosimbiótica.
Limitado por dos membranas diferentes: una externa lisa, que la separa del citoplasma, y una sumamente plegada hacia el interior formando crestas. Cada una de las membranas consta de una bicapa lipídica y delimitan entre ellas un espacio intermembrana. El espacio situado entre las crestas es la matriz mitocondrial.
-Membrana mitocondrial externa: lisa, unitaria, permeable, composición fosfolipídica.
-Membrana mitocondrial interna: (invaginaciones), unitaria, impermeable a iones, sin colesterol, con citocromos. En ella está la cadena de transporte de electrones y ATP-asa
-Espacio intermembranoso: composición semejante a la del citosol.
-Matriz mitocondrial. Contiene ADN mitocondrial circular y doble, ARN y ribosomas 70S ( mitorribosomas) Incluye, además, diversas enzimas responsables del ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs) y transportadores de electrones como el NADH,enzimas para la replicación, transcripción y traducción del ADN e iones calcio, fosfato…
FUNCIÓN
Respiración celular :glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria.
- En la matriz mitocondrial se produce:
La β-oxidación de los ácidos grasos ( o hélice de Lynen) y la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico (originado en la glucolisis), procedentes del citosol. Se generan acetil CoA y moléculas reducidas (NADH+H+ y FADH2 ). En cada vuelta a la hélice de Lynen se obtienen 5 ATP.
El ciclo de Krebs. El acetil CoA es oxidado completamente a CO2 y se obtienen intermediarios metabólicos y moléculas reducidas (NADH+ +H y FADH2 ).
La síntesis de proteínas mitocondriales a expensas de la maquinaria replicativa y del ADN mitocondriales.
Duplicación del ADN mitocondrial.
Concentración de sustancias en la cámara interna como proteínas, lípidos, hierro, fosfatos…
En la membrana mitocondrial interna se realiza la fosforilación oxidativa.
El NADH + H+ y el FADH2 originados en la matriz son los donadores de electrones a la cadena transportadora, la cual genera un gradiente electroquímico que es aprovechado por la ATPasa de la membrana (partículas F) para sintetizar ATP a partir de ADP.
Cloroplastos
En células de los vegetales y de las algas hay plastos. Hay distintas clases de plastos:
- Los cromoplastos que poseen en su interior pigmentos rojos, anaranjados o amarillos, responsables del color en flores, frutos y hojas.
- Los leucoplastos, abundantes en los órganos subterráneos, son incoloros, y sirven de almacén de sustancias de reserva.
- Los amiloplastos, almacenan almidón.
-Los proteoplastos, almacenan proteínas.
- Los cloroplastos, responsables de la fotosíntesis.
Los cloroplastos son más grandes que las mitocondrias: su tamaño oscila entre 2 y 10μ.
Génesis de los cloroplastos
Teoría endosimbiótica.
ESTRUCTURA:
Consta de los siguientes elementos:
-Envoltura constituida por doble membrana: Tanto la membrana plastidial externa (más permeable) como la interna poseen una estructura continua.. Ambas están separadas por el espacio intermembranoso o periplástico.
- Estroma: Es la matriz del cloroplasto. El estroma contiene ADN plastidial, circular de doble hélice, ribosomas 70S (plastorribosomas), gránulo de almidón e inclusiones lipídicas.
-Tilacoides y grana: Tilacoides de grana ( sáculos apilados) y tilacoides de estroma ( planos y conectan los anteriores)
Todo el sistema está interconectado y forma un compartimento interno que recibe el nombre de espacio tilacoidal o lumen.
El interior de los cloroplastos se encuentra dividido, por tanto, en tres compartimentos: el espacio intermembranoso, el tilacoidal o lumen y el ocupado por el estroma.
En las membranas tilacoidales se localizan los fotosistemas (centros de reacción) y los pigmentos antena, así como la cadena de transporte electrónico y las ATPasas implicadas en el proceso de fotofosforilación.
FUNCIÓN
Fotosíntesis oxigénica. El agua actúa como donador de electrones y se genera oxígeno, la célula utiliza la luz como fuente de energía, y el CO2 , como fuente de carbono.
Excepto las cianobacterias, todas las bacterias fotosintéticas llevan a cabo una fotosíntesis anoxigénica, en la que se utilizan donadores de electrones distintos del agua y, por tanto, no se libera oxígeno.
En el proceso de la fotosíntesis oxigénica se distinguen dos fases:
Fase luminosa o fase dependiente de la luz. En la membrana tilacoidal se producen reacciones de conversión de la energía lumínica en energía química (ATP) y se genera poder reductor (NADPH+H ), para lo cual son imprescindibles la luz y la presencia de pigmentos fotosintéticos englobados en la proteínas. La energía luminosa se utiliza para romper el agua y obtener de ella sus hidrógenos, en forma de protones y electrones, mientras que el oxígeno se libera al exterior como sustancia de desecho. El transporte de electrones por parte de las enzimas de la cadena transportadora y de los protones por parte de las enzimas ATP-sintetasas, permite sintetizar ATP.
Fase oscura o fase independiente de la luz. En el estroma tiene lugar la fijación del CO2 en moléculas orgánicas (ciclo de Calvin) y su almacenamiento en forma de polisacáridos de reserva, por lo general almidón. Las reacciones del ciclo de Calvin son independientes de la luz, de ahí la denominación de fase oscura. Al CO2 se le añaden los hidrógenos obtenidos en la fase luminosa, gracias al ATP, generándose así la materia orgánica.
-Otras reacciones anabólicas, como la biosíntesis de ácidos grasos o la asimilación de nitratos o sulfatos, también se realizan en el estroma, a expensas de la energía generada en la fase lumínica.
-Por último, se sintetizan proteínas, codificadas en el ADN plastídico, que junto con otras proteínas codificadas en el núcleo, con necesarias para la función plastidial.
Algunas c. eucariotas pueden poseer una membrana de secreción en el exterior de la membrana plasmática. La célula animal no suele presentarla, pero si la posee está constituida por mucopolisacáridos y se llama matriz extracelular.
NÚLEO
El núcleo varía en función del estado en el que está la célula a lo largo del ciclo celular:
-Interfase o fase de no división: Se observa el núcleo interfásico. Presenta su envoltura intacta y la cromatina desenrrollada. En esta fase la célula sintetiza muchas proteínas enzimáticas. Al final de este periodo tiene lugar la replicación o duplicación del ADN.
-Fase de división: Esta fase es de corta duración. La fibras de cromatina se condensan sobre sí mismas y dan lugar a los cromosomas. Desaparece la envoltura nuclear y los cromosomas quedan en el citoplasma. Comprende la división del núcleo (mitosis) y la división del citoplasma ( citocinesis).
En el núcleo interfásico podemos hablar de las siguientes características:
Presenta una doble membrana llamada envoltura nuclear. En el medio interno nuclear, nucleoplasma, se encuentra la cromatina, fibras de ADN más o menos condensadas con histonas, y uno o más nucléolos, que son corpúsculos muy ricos en ARN.
Está rodeado por la envoltura nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una bicapa lipídica. Esta doble membrana tiene un grosor similar a la membr. Plasmática. La membr. externa, en su cara exterior, tiene adosados ribosomas y está comunicada con el R.E.R. y puede realizar las mismas funciones que él.La membrana interna tiene proteínas de membrana que sirven de anclaje para las proteínas que constituyen la lámina nuclear.
Estas membranas separadas unos 20-40 nm formando el espacio perinuclear o intermembranoso y se fusionan creando pequeños poros nucleares por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma.
Cada poro está formado por una serie de proteínas que lo rodean, el llamado complejo del poro nuclear. Se trata de una estructura anular formada, en la parte superior, por 8 gránulos o masas de ribonucleoproteínas, y en la parte inferior por otras 8 masas similares.
La luz del canal está tapada por 8 proteínas cónicas que dejan un canal de 100 A de diámetro. Este canal puede ser tapado por una proteína central. Debido a ello, los poros regulan el paso no solo de subunidades ribosómica, sino incluso de proteínas de pequeño tamaño.
LÁMINA NUCLEAR
La lámina nuclear o lámina fibrosa es una capa densa de proteínas fibrilares, situada debajo de la membrana interna y con características similares a los filamentos intermedios del citoesqueleto. Estas proteínas fibrilares que se unen a la membrana interna, fijan las fibras de cromatina, y están relacionadas con la formación de los poros.
FUNCIONES DE LA ENVOLTURA NUCLEAR:
Separa en nucleoplasma del citosol. Evita que enzimas citoplasmáticas actúen dentro del núcleo.
Regula el intercambio de sustancias a través de los poros. Permite que entre nucleótidos, ADN- polimerasa, la ARN-polimerasa, histonas… y la salida de ARNm y subunidades ribosómicas.
Interviene en la constitución de los cromosomas previa la división celular. Gracias a los puntos de unión entre la lámina nuclear y las fibras de ADN.
Participa en la distribución de las masas de cromatina en el nuevo núcleo. Gracias a la unión de la lámina nuclear con los sáculos del R.E.R. que acabarán conformando la envoltura nuclear del nuevo núcleo.
Función del núcleo: Contiene en su interior la información genética en forma de ADN y es donde se realiza la replicación del ADN y la síntesis de los ARN.
EL NUCLEOPLASMA
Composición química bastante similar a la del citosol (agua, sales disueltas y proteínas). En él encontramos el nucléolo y la cromatina que se mantienen fijos gracias a una red de proteínas fibrilares.
Función: La síntesis y el empaquetamiento de los ácido nucleicos y de nucleótidos de ARN y ADN.
LA CROMATINA
Sustancia de aspecto fibroso. Se compone de ADN y unas proteínas de carácter básico denominadas histonas.
Se distinguen dos tipos de cromatina: la heterocromatina o cromatina condensada (se tiñe oscura), que no se descondensa durante la interfase y, por tanto, no se expresa. Hay dos tipos de heterocromatina:
-Heterocromatina constitutiva: se mantiene condensada en todas las células del organismo.
-Heterocromatina facultativa: condensada solo en algunas células.
y la eucromatina (se tiñe clara) o cromatina difusa, que sí se descondensa durante la interfase y se expresa.
La cromatina está constituida básicamente por la denominada fibra de 100 Å, también llamada «collar de perlas». Dicha fibra está, a su vez, formada por la doble hélice de ADN de 20 Å, que se asocia a unas proteínas básicas denominadas histonas. La fibra de cromatina de 100 Å es una sucesión de nucleosomas. Esta estructura está formada por un octámero de histonas (ocho moléculas de cuatro tipos distintos de histonas), sobre el que se enrolla la fibra de ADN de 20 Å, y separada por un tramo de ADN espaciador.
Cuando la fibra de 100 Å se asocia a un quinto tipo de histona se produce un acortamiento y condensación de la cromatina y se forma la denominada fibra de 300 Å o forma condensada.
Funciones de la cromatina:
· Proporcionar la información genética necesaria para, mediante la transcripción, efectuar la síntesis del ARN.
· Conservar y transmitir la información genética contenida en el ADN. Para ello se produce la duplicación del ADN, cuyas hebras quedarán unidas en un punto y formarán las dos cromátidas de un cromosoma.
La función de la cromatina va a depender de su grado de empaquetamiento.
EL NUCLÉOLO
El nucléolo es un corpúsculo esférico, denso, carente de membrana y de aspecto granular, con alto contenido en ARN y proteínas.
En él se sintetiza el ARN ribosómico que se ensambla a continuación con las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma para dar lugar a las subunidades mayor y menor de los ribosomas (40 S y 60 S). Estas subunidades son exportadas al citoplasma donde a su vez se ensamblan para constituir los ribosomas.
Generalmente hay un nucléolo por núcleo pero a veces se observan dos o más (neuronas, hepatocitos).
El nucléolo desaparece en la profase de la mitosis.
Ultraestructura del nucléolo
La microscopía electrónica permite diferenciar dos componentes:
Un componente estrictamente nucleolar en el que se distinguen dos zonas:
-La zona granular, que corresponde a subunidades ribosomales en proceso de maduración. Suele estar en la periferia. Está formado por ARNr asociado a proteínas.
-La zona fibrilar. Generalmente, se encuentra en el interior. Está constituída por ARNn asociado a proteínas. Se origina a partir de los organizadores nucleares (sectores de ADN que contienen genes con información para la síntesis de ARNn.
Un componente nuclear o cromatina asociada que puede encontrarse rodeando al nucléolo (cromatina perinucleolar) o dentro de éste (cromatina intranucleolar). Ambos tipos de cromatina están en continuidad y se corresponden con unas zonas concretas de los cromosomas denominadas regiones organizadoras nucleolares o NOR (genes que codifican el nucléolo).
Funciones del nucléolo:
-Se sintetizan todos los tipos de ARNr, excepto el 5S de la subunidad mayor que se transcribe a partir de la eucromatina próxima a la envoltura nuclear.
-Se forman las subunidades de los ribosomas, al unirse los ARNr con proteínas procedentes del citoplasma. Estas subunidades salen por los poros nucleares.
LOS CROMOSOMAS
Son estructuras con forma de bastoncillo que aparecen durante la división del núcleo, cuando se rompe la envoltura nuclear. Están constituidos por ADN e histonas. Cada fibra de cromatina constituye un cromosoma, siendo su número constante en todas las células del organismo de una misma especie. La función básica es facilitar el reparto de la información genética contenida en el ADN de la célula madre entre sus dos células hijas.
Constituyen la máxima compactación de la cromatina ( 300 A) .
COMPONENTES DEL CROMOSOMA
En los cromosomas condensados es posible distinguir varios elementos:
CROMÁTIDA: en la metafase cada cromosoma esta formado por dos componentes simétricos resultado de la duplicación del material genético (cada cromátida contiene una molécula de ADN).
CENTRÓMERO: es la región del cromosoma donde convergen las fibras del huso mitótico, se encuentra en una parte más delgada del cromosoma, la constricción primaria. Divide al cromosoma en dos BRAZOS que pueden ser iguales o diferentes. Está constituido por heterocromatina constitutiva. A ambos lados del centrómero se localizan unas estructuran de naturaleza proteica denominadas CINETÓCOROS que constituyen los puntos de anclaje de las fibras del huso mitótico.
TELÓMERO: extremo del cromosoma. Se cree que su función es evitar que se "peguen" o fusionen con otros fragmentos. Zona que no posee información genética.
CONSTRICCIÓN SECUNDARIA: son constantes en su posición y tamaño, resultan útiles para identificar un cromosoma en particular. Están relacionadas con la formación del nucléolo. Dan lugar a unas porciones esféricas situadas en el extrema del cromosoma denominadas SATÉLITES (SAT).
El cromosoma será distinto según la fase de la mitosis en la que se encuentre; así, el cromosoma metafásico presenta dos cromátidas unidas, mientras que el cromosoma anafásico presenta una sola cromátida.
Los cromosomas pueden clasificarse según su forma que depende de la ubicación del centrómero en:
Metacéntrico: los brazos son iguales, centrómero en el centro.
Submetacéntrico: centrómero en medio de dos brazos desiguales.
Acrocéntrico: centrómero en posición subterminal. Brazos muy desiguales. Telocéntrico: un solo brazo, centrómero en uno de sus extremos ( en el telómero).
Definiciones:
Cariotipo: conjunto de todos los cromosomas metafásicos de una célula.
Idiograma: conjunto de cromosomas de una célula, ordenados en función de su forma, tamaño y tipo.
Autosomas: cromosomas que no determinan el sexo.
Cromosomas sexuales o heterocromosomas: Determinan el sexo. Se representan por X e Y. Durante la interfase permanecen condensados total o parcialmente en forma de heterocromatina.
A continuación las actividades propuestas del tema :
1.¿Por qué se dice que la membrana plasmática tiene estructura de mosaico fluido? Se considera a la membrana como un mosaico fluido por el modelo de Singer y Nicholson. En el que se considera a la membrana plasmática como un mosaico fluido en que la bicapa lipídica es el cementante y las proteínas están incrustadas en ella, interaccionado entre ellas y con los lípidos, presentando un movimiento lateral con algunas limitaciones. Las proteínas integrales están dispuestas en mosaico.Por otro lado la distribución de los componentes químicos de la célula es asimétrica . Por ello se dice que la membrana plasmática tiene estructura de mosaico fluido.
2 .¿Qué tipo de células contendrá mayor número de ribosomas: una que almacena grasa u otra que almacena nuevas células, como las epidérmicas? Los ribosomas se encuentran en todas las células pero principalmente en las células que producen proteínas. Por esto, el número de ribosomas en cada célula es variable en función de la cantidad de proteínas que se tienen que formar. Por lo tanto una célula que almacena células nuevas tendrá mayor número de ribosomas ya que se generará nuevo material y tendrá que sintetizar un mayor número de ribosomas para poder sintetizar las proteínas. Por otra parte, una célula que almacena grasa contiene también una gran cantidad de ribosomas ya que necesita muchos de estos para sintetizar proteínas e hidrolizar la grasa.
3. ¿Es posible que en una célula coexista un Retículo endoplasmático liso y un aparato de Golgi, ambos muy desarrollados? ¿Por qué? Sí, es posible. Debido a que el REL sintetiza importantes componentes de las membranas celulares como los lípidos. Estos a su vez son transportados en forma de vesícula hasta el aparato de Golgi, el cual, modifica sus membranas y contenidos e incorpora los productos terminados en vesículas de transporte que los llevan a otros sistemas endomembranosos.
4. ¿ El hialoplasma y el citoplasma constituyen la misma estructura ?
El citoplasma y el hialoplasma si constituyen la misma estructura, ya que el hialoplasma constituye una de las partes del citoplasma. que es la parte líquida intracelular.
5. La célula eucariótica: señale las principales estructuras y orgánulos celulares, qué características tiene cada uno y qué función desempeñan. La céula eucariota es la más compleja y es característica en animales, plantas, hongos y protoctistas. Y presentan las siguientes caráctersticas :
Poseen una membrana plasmática con colesterol Tienen un núcleo rodeado por una envoltura nuclear , y en su interior se encuentra el material genético Un citoplasma compuesto por el cotizo y orgánicos celulares , que pueden ser membranosos , sin membrana o transductores de energía ;
Estructuras sin membrana :
RIBOSOMAS : orgánulos diminutos presentes en todas las células , formados por ARNr y proteínas , no tiene membrana y constan de dos subunidades una de 40s y otra de 60s , que se combinan y forman un ribosoma 80s ( eucariotas ). Su función es la síntesis de prometínas . CITOESQUELETO: es un entramado denso de haces de fibras proteicas que se constituye a partir de 3 tipos de filamentos proteicos ; microtúnulos , filamentos intermedios y microfilamentos. Su función es básicamente esquelética ,ya que constituye el “andamioproteico” de células eucariotas. Gracias a estos tres filamentos la célula puede cambiar de forma y estar en continuo movimiento.
En el CENTROSOMA se encuentra el centro organizador de microtúbulos, cuyo componente principal son dos centríolos llamados diplosomas, presente en células animales.
Estructuras con membrana :
El RETICULO ENDOPLASMÁTICO : es un sistema complejo de membranas que forman sácalos y túmulos aplanados y conectado entre sí y que delimitan un espacio interno denominado lumen . Hay dos tipos : RER ( rugoso ) : que tiene ribosomas adheridos a su cara externa que se fijan gracias a la proteína riboforina . Su función es la síntesis y almacenamiento de proteínas , aunque también sintetizan fosfolípidos . REL ( liso ) : no tiene ribosomas asociados y su función es la síntesis , almacenamiento y transporte de lípidos , aunque también interviene en la desintoxicación de productos tóxicos y en respuestas de la célula .
El APARATO DE GOLGI : es un complejo de sacos aplanados que no están conectados entre sí y están rodeados de vesículas , está formado por dictiosomas , se localizan al lado del núcleo y sirven como centros de compactación y distribución de vesículas , tienen polaridad , ya que presentan una cara cis y una trans ( convexa y cóncava ) . Tiene varias funciones , entre ellas , el transporte de sustancias dentro de la célula.
Los LISOSOMAS : son pequeñas vesículas formadas por ácidos grasos que contienen una gran cantidad de enzimas hidrolíticas , enzimas que se forman en el RER y pasan al aparato de Golgi donde se activan . Su función es participar activamente en procesos de digestión celular . Que puede ser extracelular e intracelular.
Las VACUOLAS Y VESÍCULAS : orgánulo membranoso que se forma a partir del RE , del aparato de Golgi y de invaginaciones de la membrana . En células vegetales son características las vacuolas , que suele haber una grande y cuya función sirve de mantenimiento de la turgencia celular y también sirven de almacén de reserva para iones ,glúcidos , aminoácidos , proteínas , pigmentos … . En cambio , cuando se trata de células animales se denominan vesículas y son más pequeñas , y su función es el almacenamiento temporal y transporte de sustancias .
TRANSDUCTORES DE ENERGÍA
Las MITOCONDRIAS : orgánulo ovalado formado por dos membranas , una externa lisa u una interna plegada formando crestas , entre ambas membranas se sitúa el espacio intermembrana , y el espacio entre crestas se denomina matriz . Su función es obtener energía a través de la respiración celular . Y los CLOROPLASTOS : tipo de plastos presentes en células vegetales , que presentan un color verde debido a la clorofila , al igual que las mitocondria presentan una doble membrana , en su interior se sitúan las grana , que son un conjunto de tilacoides , la matriz del cloroplasto se denomina estroma. Su función es realizar la fotosíntesis , mediante dos fases una dependiente de la luz , denominada la fase lumínica y otra oscura que no depende de la luz .
6. Explique las diferencias y semejanzas entre la célula procariota y la célula eucariota.
Las diferencias entre células procariotas y eucariotas es que, las células eucariotas tienen un núcleo rodeado de una envoltura nuclear , y en su interior se encuentra el ADN , las procariotas no tienen núcleo , sino nucleoide ya que no esta delimitado por ninguna membrana y contiene ADN y plásmidos dispersos por el citoplasma .Las células procariotas son más pequeñas que las eucariotas .Las células procariotas suelen ser unicelulares, mientras que las eucariotas pluricelulares.La membrana plasmática de las procariotas no tiene colesterol , mientras que las eucariotas si Las procariotas tienen una pared celular rígida , y las eucariotas solo la tienen en caso de células vegetales En las células procariotas, el el ADN es circular, en eucariotas, el ADN es lineal y se asocia a proteínas histonasEn las células procariotas la membrana plasmática está compuesta de peptidoglicano o mureína. En el caso de las eucariotas, está formada por fosfolípidos.Los ribosomas de procariotas son 70s y los de eucariotas son 80s .La reproducción en las células procariotas ocurre por reproducción asexual, por fisión binaria. En cambio, en las células eucariotas la reproducción ocurre por mitosis y meiosis.Las células procariotas son las bacterias, mientras que las células eucariotas forman parte de los animales, las plantas, los hongos, los protozoos y las algas.
Y las Semejanzas entre ellas es que, ambas contienen material genético, es decir, ADN. Tienen una membrana celular que las cubre.Tanto las células procariotas como eucariotas contienen ribosomasContienen citoplasma en el interior de las células y un citoesqueleto. Ambas clases de células tienen una bicapa lipídica, conocida como membrana plasmática, que forma el límite entre el lado interno y externo de la célula.
7. Explique las semejanzas y diferencias entre las células animales y vegetales.
Las semejanzas entre las células animales y vegetales, son que ambas son células eucariotas. Ambas poseen membrana plasmática Ambas tienen un citoplasma con orgánulosAmbas poseen ribosomas, RE , Aparato de Golgi Ambas tienen un núcleo delimitado por una membrana con información genética en su interior . Y la diferencia entre las células animales y vegetales es que, las células vegetales poseen una pared celular por fuera de la membrana plasmática. Esta pared les confiere una gran rigidez y está compuesta por celulosa, lignina, entre otros componentes. Las células animales no poseen esta pared celular. La célula vegetal posee cloroplastos en su interior. Estos cloroplastos contienen pigmentos como la clorofila que permiten el proceso de la fotosíntesis. La animal no contiene plastosLa nutrición de las células vegetales es autógrafo , mientras que en las células animales es heterótrofa En la fotosíntesis, la célula vegetal es capaz de transformar en energía química la energía solar o luminosa.Gracias a sus orgánulos traductores de energía que son los cloroplastos ,en las células animales, la energía es proporcionada por las mitocondrias.Las células vegetales poseen su citoplasma ocupado por grandes vacuolas en un 90% de su espacio, incluso a veces como una única vacuola de gran tamaño. Mientras que las células animales poseen vacuolas, pero de pequeño tamaño y se denominan vesículas .Las células animales poseen un orgánulo llamado centrosoma con centriolos , mientras que la vegetal no presenta centriolos Las células vegetales suelen presentar una forma prismática mientras que las células animales pueden tener formas variadas .
8. ¿Qué diferencia hay entre los ribosomas de una célula procariota y otra eucariota?
las células eucariotas presentan ribosomas 80s , ya que sus dos subunidades mayor y menor respectivamente , son de 60s y 40s , sin embargo Los ribosomas de una célula procariota son 70s ya que están formados por una subsidiad mayor de 50s y una subsidiad menos de 30s.