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  1. 1. 1 BIOLOGIA-LOYOLA 1 ESTRUCTURA CELULAR. LA CÉLULA EUCARIOTA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES GENERALES DE LOS ORGÁNULOS CELULARES. LA CÉLULA PROCARIOTA. VIRUS. 1. TEORÍA CELULAR Todos los seres vivos estamos formados por una o varias células, de manera que podemos dividir a los seres vivos en dos grandes grupos: a. Seres Unicelulares: Formados por una célula. b. Seres Pluricelulares: Formados por más de una célula. Podemos definir la célula como la unidad estructural, fisiológica y reproductora de los seres vivos, es decir, todo ser vivo está constituido por células y se reproducen a través de ellas. Además, como excepción podemos decir que no todos los seres vivos están formados por células, ya que los virus no son más que simples moléculas de ácidos nucleicos, y a estos organismos se les llama organismos acelulares. 2. CÉLULAS PROCARIOTAS Y CÉLULAS EUCARIOTAS 1. Células Procariotas : Son muy simples y apenas tienen estructuras en su interior. No tienen núcleo, es decir, su material genético no está separado del citoplasma. Algunas ejemplos son las bacterias y las cianofíceas. 2. Células Eucariotas : Son las típicas del resto de los organismos ya sean uni o pluricelulares, animales o vegetales. Tienen orgánulos celulares y poseen un núcleo que separa su material genético del citoplasma. 3. ESTRUCTURAL GENERAL DE UNA CÉLULA EUCARIOTA El estudio de la célula y de sus orgánulos o compartimentos celulares, lo dividimos en las siguientes partes :1. M e m b r a n a P la s m a tic a .    R u g o so .    1 . R e tic u lo e n d o p la s m a tic o   .   L  is o .      2. A p a r a to d e G o lg i.      3.  V a c u o la s .   O r g a n u lo s c o n m e m b rana 4 . 1 .  C ito p la s m a c o n o r g a n u lo s    L is o s o m a s .2 . P r o to p la sm a   5. M ito c o n d r ia s .      6. P la s to s .   7.    P e r o x is o m a s .        E s tr u c tu r a s c e lu la r e s  ( S in m e m b r a n a ) : R ib o s o m a s .  2.  H ia lo p la s m a ( c ito p la s m a s in o r g a n u lo s ) : C ito e s q u e le to . 1 . E n v o ltu r a n u c le a r .  2. N u c le o p la s m a o ju g o n u c le a r .3 . N u c le o  3. N u c le o lo . 4 . C r o m a tin a .
  2. 2. 2 BIOLOGIA-LOYOLA 2 Además hay que tener en cuenta que los orgánulos según se observen al microscopio óptico o electrónico presentan un aspecto distinto, por eso hablaremos de una estructura (microscopio óptico) y una ultraestructura celular (microscopio electrónico). ARRIBA, TÍPICA CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL. CÉLULA DEBAJO, DEBAJO, TÍPICA CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL
  3. 3. 3 BIOLOGIA-LOYOLA 3 4. LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS:LA MEMBRANA UNITARIA. La membrana plasmática y los orgánulos que hay dentro de la célula están formados por membranas, y estas membranas son barreras o fronteras que permiten no sólo separar, sino también poner en comunicación distintos compartimentos en el interior de la célula, así como a la propia célula con el exterior. La estructura de todas estas membranas es muy parecida, y las diferencias que hay entre ellas es más bien a nivel de función particular que tienen los distintos orgánulos formados por estas membranas ; por eso, las distintas funciones que van a tener estos orgánulos va a depender de la composición en proteínas que tengan sus membranas biológicas. Los orgánulos formados por membranas son : 1. MEMBRANA PLASMÁTICA. 2. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO. 3. APARATO DE GOLGI. 4. LISOSOMAS. 5. PEROXISOMAS. 6. MITOCONDRIAS. 7. PLASTOS. 8. VACUOLAS. 9. ENVOLTURA NUCLEAR. COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS Las membranas de las células eucariotas están formadas por una BICAPA LIPÍDICA A LA QUE SE UNEN MÁS O MENOS FUERTEMENTE UNA SERIE DE PROTEÍNAS Y OLIGOSACÁRIDOS ( Modelo del Mosaico fluido de Singer y Nicolson ), teniendo en cuenta que los oligosacáridos sólo están por la parte de fuera y que forman el llamado glucocálix. Dicho estos vamos a pasar a estudiar los distintos componentes de las membranas : 1. Lípidos : Los lípidos más abundantes son : a) Fosfolípidos. b) Colesterol (menos en la membrana interna de las mitocondrias que no tiene colesterol). c) Glucolípidos (Por la parte de fuera de la membrana plasmática). Estos lípidos como ya sabemos debido a su carácter anfipático (recordar que tienen partes polares y partes no polares ) en medio acuoso forman una bicapa ; esta bicapa aporta la estructura básica de la membrana y debido a su fluidez es posible muchas funciones que realizan las membranas celulares. La bicapa es fluida porque se comporta igual que lo hace un líquido es decir las moléculas pueden desplazarse sobre sí mismas intercambiando posiciones, y la fluidez de la membrana va a depender sobre todo de tres factores: 1) La temperatura: Al aumentar la temperatura, aumenta la fluidez. 2) La naturaleza de los lípidos: Los lípidos con ácidos grasos insaturados y de cadena corta, favorecen la fluidez. 3) El colesterol: Reduce su fluidez
  4. 4. 4 BIOLOGIA-LOYOLA 4 2. Proteínas : La posición que ocupan en la bicapa lipídica va a depender de su mayor o menor afinidad por el agua, de manera que las partes hidrófilas de la proteína quedan hacia el interior o exterior de la bicapa lipídica, y las partes hidrófobas se sitúan en el seno de la bicapa lipídica y gracias a estos distinguimos los siguientes tipos de proteínas : a) Proteínas Intrínsecas o Integrales : Son proteínas que están unidas de una manera muy fuerte a los lípidos, y que sólo separan de ellos con detergentes que son capaces de disolver a los lípidos. Dentro de esta clase de proteínas distinguimos a su vez dos clases: a.1. Proteínas Transmembranales : Atraviesan la bicapa lipídica totalmente. a.2. Proteínas Integrales que sólo se introducen en una parte de la bicapa, quedando la otra parte de la proteína expuesta al medio. b) Proteínas Extrínsecas o Periféricas : Son proteínas que están unidas débilmente a la bicapa lipídica y se separan de ésta por tratamientos débiles. 3. Oligosacáridos : Pueden estar unidos a los lípidos formando entonces los GLUCOLÍPIDOS o pueden estar unidos a las proteínas formando las GLUCOPROTEÍNAS. ESTÁN POR LA CARA EXTERNA DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Y FORMAN LA CUBIERTA CELULAR LLAMADA GLUCOCÁLIX O GLICOCÁLIX, de manera que las funciones más importantes del glicocálix son : 1. Reconocimiento celular. 2. Se cree que facilita la orientación de ciertas proteínas contribuyendo así a que no se tumben en la bicapa de manera que las proteínas mantengan su estructura plegada. Además, otra cosa importante es que esta disposición de los oligosacáridos sólo por la cara externa de la membrana plasmática, y el hecho de que los lípidos sean distintos en las dos partes de la membrana hace que LAS MEMBRANAS SEAN ASIMÉTRICAS, es decir las membranas son distintas por un lado que por el otro.
  5. 5. 5 BIOLOGIA-LOYOLA 5 Por último decir que este modelo de membrana y en particular el modelo de membrana plasmática fue propuesto por Singer y Nicolson en 1972 y se llama MODELO DEL MOSAICO FLUIDO y sus características más importantes a modo de resumen son : 1. Los lípidos y las proteínas integrales que forman las membranas forman un mosaico molecular. 2. Los lípidos y las proteínas pueden desplazarse por la bicapa lipídica, es decir LAS MEMBRANAS SON FLUIDAS. 3. LAS MEMBRANAS SON ASIMÉTRICAS, es decir son distintas por un lado y por el otro, y esta asimetría implica que las dos caras realicen funciones distintas.
  6. 6. LA PARED CELULARSólo existe en células vegetales. Está por fuera de la membrana plasmática y está formada por fibras de celulosaunidas entre sí por polisacáridos y proteínas.La pared celular tiene tres capas:1) La laminilla media: Es la más externa de las capas. Está formada principalmente por péptidos.2) La pared primaria: Es la capa más interna. Está formada pincipalmente por celulosa.3) La pared secundaria: No existe siempre y cuando existe es la capa más interna. Sólo se forma en células muyespecializadas (muy maduras o muertas) y contiene además de celulosa otras sustancias como lignina o suberina. La pared celular también permite el paso de sustancias gracias a los plasmodesmos y a las punteaduras: 1) Plasmodesmos: Son tubos que atraviesan la pared celular entre células contiguas y son prolongaciones del Retículo endoplasmático. 2) Punteaduras: Son los orificios.
  7. 7. BIOLOGIA-LOYOLA 7 FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA 1. Función de Intercambio : La membrana plasmática es básicamente una barrera de permeabilidad, limita a la célula e impide el paso de sustancias ( no de todas, pero sí de muchas ), tanto del exterior al interior, como al revés. 2. Función Receptora : Como por ejemplo algunas proteínas de la membrana plasmática que son receptores específicos de hormonas, de manera que al existir distintos receptores específicos en la membrana plasmática de las células, y al tener las células distintos receptores específicos, la actividad de cada célula será distinta. 3. Función De Reconocimiento : Esta función se realiza gracias a los oligosacáridos y a las proteínas de la cara externa de la membrana plasmática. Por ejemplo, las células del sistema inmunológico que nos defienden de los agentes patógenos van a reconocer las células que son del propio organismo diferenciándolas de las extrañas gracias a los oligosacáridos y proteínas de la membrana plasmática. EL TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Como ya dijimos es la función más característica de la membrana plasmática, y podemos distinguir los siguientes tipos de transporte :   a. Difusion simple a traves de la bicapa lipidica  1. Difusion simple   b. Difusion simple a traves de canales. 1.a. Transporte pasivo   Regulados por ligando.  1. Transporte de moleculas 2. Transporte pasivo facilitadoa. Por CanalesRegulados por voltaje.      b. Proteinas Naveta.     1. Bombas Sodio - Potasio. 1.b. Transporte activo   2. Transporte por Translocacion.  a. Fagocitosis 2.a. Endocitosis2. Transporte citoquimico( Transporte de sustancias envueltas en una membrana ) b. Pinocitosis 2.b. Exocitosis  1. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS : Como acabamos de ver podemos destacar dos tipos de transporte molecular : 1.a. Transporte Pasivo. 1.b. Transporte Activo. 1.a. Transporte pasivo : En este tipo de transporte como su propio nombre dice NO SE PRODUCE GASTO DE ENERGÍA ya que se realiza a favor de gradiente de concentración o gradiente eléctrico ( es decir de donde hay más a donde hay menos ). El transporte pasivo a su vez los podemos dividir en dos : 1. Difusión Simple. 2. Transporte Pasivo Facilitado. 1. Difusión Simple : a. Difusión Simple a Través De La Bicapa Lipídica : Se da en sustancias que se disuelven bien en lípidos y que por lo tanto se disuelven bien en la membrana y la atraviesan parecido a como una persona se abre paso a codazos entre la gente en un día de rebajas. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  8. 8. BIOLOGIA-LOYOLA 8 Algunos ejemplos de sustancias que atraviesan así la membrana son algunos fármacos anestésicos como el cloroformo y el éter, disolventes como el benceno ( de ahí su peligrosidad ), insecticidas como el parathión y el malathión que se absorben directamente a través de la piel y causan graves intoxicaciones, las hormonas esteroideas, el oxígeno, el CO2, el Nitrógeno... b. Difusión Simple a Través de Canales : Existen determinadas proteínas Transmembranales ( recordar que son proteínas que atraviesan totalmente la bicapa lipídica ) que tienen en su interior un orificio o canal que permite el paso de algunas sustancias, como por ejemplo el caso del agua, la cual atraviesa la bicapa gracias a estos canales. Estos canales siempre van a estar abiertos. 2. Transporte Pasivo Facilitado : Se realiza también gracias a unas proteínas las cuales pueden ser de varios tipos pero nosotros destacaremos dos : a. Por Canales : A su vez de estos hay dos tipos : • Canales regulados por ligando : Las proteínas poseen en su parte externa de la membrana una zona que sirve de receptor de moléculas que se llaman ligandos ( Ej. de ligandos : Neurotransmisores, Hormonas... ), de manera que al principio el canal está cerrado, pero cuando el ligando se une al receptor, se abre el canal y permite la entrada de moléculas. Ej : Canales de Cl-... • Canales regulados por voltaje : Se abren como su propio nombre indica cuando se produce un cambio de potencial eléctrico. Ej : Canales de Na, de K, de Ca... b.Proteínas Naveta : Son proteínas que cambian su estructura terciaria de manera queson capaces de “ captar “ moléculas y desplazarlas a la parte opuesta de la membranaplasmática donde las sueltan. Lógicamente será un transporte de moléculas de carácterpolar. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  9. 9. BIOLOGIA-LOYOLA 9 1.b. Transporte Activo :Este tipo de transporte se realiza EN CONTRA DE GRADIENTE DECONCENTRACIÓN O ELÉCTRICO, lo cual implica que se gasta energía en estetransporte, es decir se gasta ATP, de manera que se realiza gracias a unas proteínas lascuales mediante un gasto de ATP transportan sustancias a través de la membrana.Podemos destacar dos tipos de proteínas :1. Bombas Sodio-Potasio : Por cada molécula de ATP que se gasta sacan tres sodios ymeten dos potasios, de manera que así se logra que la concentración de sodio sea 10veces mayor en el exterior respecto al interior de la célula, y que la concentración depotasio sea 10 veces mayor en el interior de la célula que en el exterior, y esto ES LABASE DEL IMPULSO NERVIOSO.2. Transporte Por Translocación : El gasto de ATP cambia la estructura deltransportador ( recuerda que el transportador es una proteína ) lo que hace que lasustancia pase. Este tipo de transporte se emplea en determinadas moléculas orgánicas.2. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS ( TRANSPORTE DE SUSTANCIAS ENVUELTAS EN UNA MEMBRANA ) :Se trata de un mecanismo que asegura la nutrición y la salida de productos dedesecho de la célula. Veremos dos procesos : 1.a. Endocitosis. 1.b. Exocitosis.1.a. Endocitosis : Es la entrada en la célula de sustancias envueltas en vesículasformadas a partir de la membrana plasmática. Existen dos tipos de endocitosis :a. Fagocitosis : Las partículas que se introducen son partículas sólidas grandes. Se suelerealizar por medio de seudópodos que son grandes evaginaciones de la membranaplasmática que envuelven a la partícula que va entrar, la cual pasa al citoplasma enforma de vacuola. Un ejemplo pueden ser los seudópodos de los glóbulos blancos de lasangre o de la ameba.b. Pinocitosis : Las sustancias que entran son sustancias líquidas o sólidas pero detamaño pequeño. Estas sustancias al igual que en el caso anterior forman al atravesar lamembrana pequeñas vacuolas las cuales pueden juntarse y formar vacuolas de mayortamaño.1.b. Exocitosis : Consiste en la salida o excreción de sustancias por medio de vesículasde exocitosis las cuales se unen a la membrana plasmática y se abren al exteriorexpulsando su contenido fuera de la célula.Después de realizarse la exocitosis, lógicamente la membrana de la vacuola quedaincluida en la membrana plasmática, por lo tanto una cosa muy importante es que por laendocitosis la membrana plasmática se hace más pequeña, pero este descenso de tamañode la membrana plasmática se compensa con el aumento que se produce de ésta graciasa la exocitosis. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  10. 10. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  11. 11. BIOLOGIA-LOYOLA 10¿ QUÉ OCURRE DESPUÉS DE LA ENDOCITOSIS ? LA HETEROFAGIA YLA AUTOFAGIA. HETEROFAGIA : Después de que ocurre la endocitosis se forma una vesícula o una vacuola en el interiorde la célula que se llama FAGOSOMA. Este fagosoma se une a los LisosomasPrimarios ( son lisosomas que no han actuado nunca ) y se forma una vacuola mayor quese llama FAGOLISOSOMA. En el fagolisosoma las grandes moléculas (polisacáridos,ácidos nucleicos, proteínas, etc... ) se convierten en moléculas más pequeñas( monosacáridos, bases nitrogenadas, aminoácidos, etc... ) ya que como veremos másadelante los lisosomas tienen en su interior unos enzimas que hidrolizan (= rompen ) lasmoléculas grandes y las transforman en moléculas más pequeñas.Después estas partículas pequeñas pasan a través del interior del fagolisosoma alcitoplasma de la célula, quedando en el fagolisosoma las moléculas que no se handegradado, y este fagolisosoma ahora recibe el nombre de lisosoma secundario(lisosoma que ya ha actuado y que puede unirse a otros fagosomas ) .Este lisosomasecundario como acabamos de decir puede unirse a otros fagosomas de manera que lassustancias no degradadas se van acumulando progresivamente en estos lisosomassecundarios.En ciertos organismos estos lisosomas secundarios pueden fusionarse con la membranaplasmática y mediante exocitosis expulsan su contenido fuera de la célula, en cambio enlas células de los organismos pluricelulares, lo más normal es que los lisosomassecundarios se transformen en cuerpos residuales de manera que cuantos más cuerposresiduales posea una célula, más vieja es. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  12. 12. BIOLOGIA-LOYOLA 11AUTOFAGIA :Se produce cuando la digestión es de orgánulos propios de la célula, de tal manera queasí la célula renueva sus estructuras celulares.5. FLUJO DE MATERIALES DENTRO DE LA CÉLULAEl conjunto de orgánulos que realizan esta función forman los sistemas de membranasdel citoplasma de la célula, y estos orgánulos son :1. Retículo Endoplasmático o Endoplásmico.2. Aparato de Golgi.3. Lisosomas.4. Vacuolas. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICOTiene una membrana más delgada que la membrana plasmática pero tiene unacomposición similar. El retículo endoplasmático es un complejo sistema de tubos, sacosy cisternas que pueden llegar a ocupar gran parte de la célula, y es importante destacarque la porción del Retículo Endoplasmático Rugoso ( RER ) que hace frontera entre elnúcleo y el hialoplasma forma la envoltura nuclear.Existen dos tipos de Retículo Endoplasmático :1. Retículo Endoplasmático Rugoso ( RER ). 2. Retículo Endoplasmático Liso (REL ).El RER posee ribosomas adheridos a su membrana por la parte de fuera, en cambio elREL no los posee ; además los ribosomas se unen al RER gracias a una proteína que sellama RIBOFORINA.Como el RER tiene adosado en su exterior ribosomas, es lógico pensar que éste estarámuy desarrollado en células que por su función realicen una gran labor de síntesis deproteínas como por ejemplo las células del páncreas o las células del hígado ( se sabeque si por ejemplo se somete a un animal a un ayuno prolongado, el RER de las célulaspancreáticas se reduce considerablemente, pudiendo volver a recuperarse cuandosometemos al animal a una dieta rica ). JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  13. 13. BIOLOGIA-LOYOLA 12JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  14. 14. BIOLOGIA-LOYOLA 13APARATO DE GOLGIPosee una membrana con un grosor aproximado de 60-75 Aº, y se localiza entre elRetículo endoplasmático y la membrana plasmática. El Retículo Endoplasmático y elAparato de Golgi ( AG ) no están en comunicación “ física “, pero como vamos a verhay vesículas que van del RER al AG, y estas vesículas se llaman Vesículas deTransición, las cuales se forman a partir de una zona del RER que no tiene ribosomas yque se llama Retículo de Transición.El AG está formado por un conjunto se sacos concéntricos muy apretados, y cadaconjunto de sacos recibe el nombre de Dictiosomas pudiendo encontrar en una céluladesde cinco dictiosomas hasta algunas decenas, en función del tipo de célula y de suestado funcional.Los Dictiosomas tienen dos caras :a. Cara de Formación o Cara Cis o Cara Cóncava : Es la cara más próxima al RER yalrededor de ella se sitúan las Vesículas de Transición que provienen del RER.b. Cara de Maduración o Cara Trans o Cara Convexa : Es la más alejada del RER yde ella se desprenden unas pequeñas vesículas que se llaman Vesículas de Secreción.El AG está continuamente transformándose gracias a estas vesículas ya que apartir de las vesículas de transición se forma nuevo AG, el cual se destruye paraformar las vesículas de secreción.Lógicamente el AG está muy desarrollado en células que realizan funciones desecreción, como por ejemplo las células secretoras del mucus del epitelio intestinal o lascélulas del tiroides. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  15. 15. BIOLOGIA-LOYOLA 14LISOSOMASSon pequeñas vesículas que se originan a partir de los dictiosomas del AG, pero aveces también se pueden originar a partir de algunas zonas del RER.Se caracterizan por tener en su interior enzimas hidrolíticos de manera que rompen lasgrandes moléculas dando lugar a otras más pequeñas ( acordarse de la heterofagia y dela autofagia ). Estos enzimas hidrolíticos se encuentran en el interior de los lisosomas JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  16. 16. BIOLOGIA-LOYOLA 15porque si estuviesen fuera y libres en el citoplasma de la célula podrían destruir lasestructuras celulares.Los lisosomas tienen aproximadamente unos 42 enzimas del tipo hidrolasas ácidas ( lashidrolas ácidas son glicoproteínas y son enzimas cuyo pH óptimo de funcionamiento esentre 3 y 6, y este pH se mantiene dentro del lisosoma gracias a que éstos poseen en sumembrana una proteína de transporte que gastando energía ( ATP ) mete dentro dellisosoma protones de manera que el interior de los lisosomas se vuelve ácido ).Podemos distinguir dos clases de lisosomas :1. Lisosomas Primarios : Son los lisosomas recién formados a partir de los dictiosomasdel AG y que sólo contienen los enzima hidrolíticos.2. Lisosomas Secundarios : Son los lisosomas que ya han actuado y que por lo tantocontienen en su interior los enzimas digestivos más sustancias que no se handescompuesto ( recordar la heterofagia y la autofagia ).PEROXISOMAS Sólo se encuentran en las células animales y se forman por gemación del REL, sonsemejantes a los lisosomas pero no poseen hidrolasas ácidas, pero sí enzimas oxidativos JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  17. 17. BIOLOGIA-LOYOLA 16siendo el más importante la Catalasa o Peroxidasa, el cual es un enzima que transformala reacción 2H2O2 → 2H2O + O2.En las semillas en germinación de vegetales existe un tipo especial de peroxisomas quereciben el nombre de Glioxisomas los cuales transforman los ácidos grasos de lassemillas en azúcares que son necesarios para que se desarrolle el embrión ( losGlioxisomas no existen en células animales ).LAS VACUOLASEstán constituidas por una membrana y un contenido interno que suelen ser sustanciasnutritivas o sustancias de reserva. Las células animales tienen numerosas vacuolas depequeño tamaño, en cambio las células vegetales tienen vacuolas de mayor tamañoy son menos numerosas. Las vacuolas se forman por fusión de vesículas procedentes del AG. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  18. 18. BIOLOGIA-LOYOLA 17En cuanto a la función de las vacuolas suele ser de almacenamiento de sustancias dereserva, pero también pueden almacenar sustancias tóxicas o tener otras funciones másespecíficas:1. Vacuolas Pulsátiles : Por ejemplo, el Paramecio es un protozoo que vive en el agua.El citoplasma del paramecio es hipertónico respecto al exterior de manera que estácontinuamente entrando agua dentro de la célula ( acordarse de la presión osmótica ), loque llevaría a que éste explotara ; entonces las vacuolas pulsátiles lo que hacen esexpulsar el agua que entre dentro del citoplasma del paramecio, ya que cuando estánllenas se fusionan a la membrana plasmática y sueltan el agua.2. Vacuolas Digestivas : Son los fagolisosomas.FUNCIONES DE LOS SISTEMAS MEMBRANOSOS• FUNCIONES DEL RER1. Síntesis de Proteínas por los ribosomas adheridos a la membrana del RER por laparte de fuera.Existen varios tipos de proteínas :a) Proteínas de Secrección : Son proteínas que se van a excretar, es decir que van asalir fuera de la célula después de ser sintetizadas por lo que no van a formar parte deninguna membrana de la célula.Estas proteínas se sintetizan en los ribosomas adheridos al RER y según se vansintetizando pasan al interior del RER ya que llevan una secuencia de unos 10-30aminoácidos que se llama secuencia o péptido señal. Una vez que la proteína entra, elpéptido señal es destruido por un enzima ( una peptidasa ). JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  19. 19. BIOLOGIA-LOYOLA 18b) Proteínas que no van a salir fuera de la célula y que van a formar parte demembranas, ya sea de la membrana plasmática o de las membranas de otrosorgánulos.c) Proteínas que va a utilizar la propia célula y que no se van a excretar ni aformar parte de ninguna membrana : No se sintetizan en los ribosomas del RER. Sesintetizan en los ribosomas que hay libres en el hialoplasma.2. Glicosilación ( = Síntesis de Glucoproteínas ) : Glicosilar significa unirmonosacáridos, de manera que glicosilar proteínas significa unir monosacáridos aproteínas para formar glucoproteínas. De manera que las proteínas que se sintetizan enlos ribosomas del RER pueden ser glicosiladas o no en el RER, y una cosa importante ya destacar es que si son glicosiladas siempre se le une el mismo oligosacárido. Esteproceso de glicosilación se lleva a cabo en el interior del RER y finaliza posteriormenteen el AG. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  20. 20. BIOLOGIA-LOYOLA 19• FUNCIONES DEL REL1. Síntesis de Fosfolípedos y Colesterol.2. Detoxificación de sustancias : En el REL hay enzimas que transforman estassustancias tóxicas que no son solubles en solubles, y de esta forma se eliminan por laorina. Si la sustancia es liposoluble en vez de hidrosoluble, los hepatocitos ( son lascélulas del hígado ) aumentan su REL hasta que la eliminan. Luego el exceso de REL eseliminado por autofagia.• FUNCIONES DEL AG1. Transporte y glicosilación de las proteínas procedentes del RER :En el AG las proteínas siempre se van a glicosilar y a las proteínas se les unen distintosoligosacáridos.2. Glicosilación de Lípidos : Para formar glucolípidos.3. Formación de Lisosomas: Hay que comentar que los enzimas de los lisosomas( lashidrolasas ácidas ) son glicoproteínas ( como ya vimos al estudiar los lisosomas ) que seforman en el RER y en el AG como proteínas intrínsecas. Una vez formados loslisosomas ( recordar que se formaban a partir de los dictiosomas del AG ), su pH sevuelve ácido y los enzimas se sueltan de las membranas quedando libres en el interior,formando así el lisosoma activo.4. Formación de la Celulosa que forma la pared celular de las células eucariotasvegetales :Hay que tener en cuenta que la pared celular no es un orgánulo, sino que es un productoque se excreta al exterior de la célula y que luego queda por fuera de ésta. 5. Formación de las vacuolas en las células vegetales. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  21. 21. BIOLOGIA-LOYOLA 206. FLUJOS DE ENERGÍA EN LAS CÉLULASLos dos orgánulos que intervienen en este flujo de energía son dos : 1. MITOCONDRIAS. 2. PLASTOS.1. MITOCONDRIAS :Suelen ser de forma elíptica aunque también pueden tenerforma filamentosa u oval. Su tamaño es muy pequeño ( suelen ser más pequeñas que loscloroplastos ) y pueden estar en la célula en un número muy elevado en la célula ( hasta2000 ).En cuanto a su estructura, es muy similar para todas las mitocondriasindependientemente de su forma y tamaño :a. Poseen una membrana externa muy semejante a la membrana plasmática.b. También poseen una membrana interna sin colesterol que es casi impermeable yaque posee un fosfolípido ( la cardiolipina ) que la hace muy impermeable, y por lo tantocasi todas las partículas que entran en el interior de la mitocondria lo hacen por mediode transportadores. Además esta membrana interna se prolonga hacia el interiorformando unos pliegues que se llaman crestas mitocondriales.c. Espacio Intermembranal : Es el espacio que hay entre la membrana externa y lamembrana interna. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  22. 22. BIOLOGIA-LOYOLA 21d. Matriz Mitocondrial : Es el espacio delimitado por la membrana interna. Dentro deesta matriz mitocondrial encontramos proteínas, lípidos, ARNr, ADNc, y ribosomas quese llaman mitorribosomas ( son más pequeños que los que hay adosados al RER y quelos que hay libres en el hialoplasma ). La presencia de ARN y de ADN dentro de lamitocondria es muy importante ya que esto les permite a las mitocondrias sintetizaralguna de sus proteínas, de manera que la mitocondria es un orgánulosemiindependiente de la célula.También hay que destacar que las proteínas de la membrana interna y de las crestasmitocondriales son muy importantes en los procesos de respiración celular comoveremos cuando estudiemos el metabolismo celular.Las mitocondrias al igual que los Plastos poseen una estructura muy similar a losorganismos procariotas, y se cree según La Teoría Endosimbiótica que las mitocondriaseran organismos procariotas que establecieron simbiosis con las células eucariotas a lasque proporcionaron energía a partir de sustancias orgánicas.En cuanto a las funciones de las mitocondrias podemos destacar tres :1. Oxidaciones Respiratorias.2. Producción de Moléculas que sirven como precursores para la síntesis demoléculas más grandes en el hialoplasma.3. Síntesis de proteínas mitocondriales.2. LOS PLASTOS :Son orgánulos citoplasmáticos que SÓLO ESTÁN EN LOSORGANISMO VEGETALES. Existen varios tipos de plastos pero debido a suimportancia nosotros en este curso sólo veremos los cloroplastos :Son unos orgánulos muy variables en cuanto a su forma y tamaño, ya que por ejemploalgunas células tienen sólo uno o dos cloroplastos, en cambio otras células poseen ungran número de ellos.Si los observamos al microscopio óptico sólo veremos unos círculos brillantes de colorclaro llamados pirenoides que son acumulaciones de almidón. En cambio si los JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  23. 23. BIOLOGIA-LOYOLA 22observamos al microscopio electrónico se ve claramente que los cloroplastos son unosorgánulos formados por una doble membrana : La membrana externa y la membranainterna, estando las dos membranas separadas como en la mitocondria por un espaciointermembranal. La membrana interna de los cloroplastos a diferencia de la de lamitocondrias no tiene crestas y encierra un espacio central llamado estroma.En el estroma aparecen unos sáculos que tienen pigmentos fotosintéticos y que sellaman tilacoides. Existen dos clases de tilacoides :1. Tilacoides del estroma o lamelas : Son de gran tamaño y sostienen a los tilacoides delos grana.2. Tilacoides de los grana : Son más pequeños y están apilados.NOTA : Se llama grana al conjunto de unos tilacoides granales apilados.El componente mayoritario de las membranas de los tilacoides son los Glucosil-Diacialglicéridos (Galactolípidos, donde el monosacárido es la Galactosa ).El estroma es semejante a la matriz de la mitocondria aunque su contenido es distinto yaque por ejemplo en el estroma del cloroplasto están los enzimas responsables de la faseoscura de la fotosíntesis, así como acumulaciones de almidón ( pirenoides ), y gotas degrasa ( plastoglóbulos ), copias de ADNc y ribosomas que en este caso se llamanplastorribosomas que al igual que los de la mitocondria son más pequeños que losribosomas que están adheridos al RER y los ribosomas que hay libres en el hialoplasmay los cuales al igual que en las mitocondrias sintetizan una parte de las proteínas delcloroplasto.En cuanto a las funciones del cloroplasto al igual que en las mitocondrias, al tener ADNdoble y circular y ARN son capaces de sintetizar proteínas pero sin duda alguna sufunción más importante es la de la fotosíntesis, realizándose la fase luminosa en lasmembranas de los tilacoides, y la fase oscura en el estroma.Al igual que las mitocondrias, los plastos tienen una estructura similar a los organismosprocariotas, y según la Teoría Endosimbiótica serían organismos procariotas queestablecieron una simbiosis con las células eucariotas a las que proporcionaron energía apartir de la luz solar. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  24. 24. BIOLOGIA-LOYOLA 237. FLUJOS DE INFORMACIÓN DE LA CÉLULAAparte del núcleo que veremos más adelante, existen unas estructuras celulares queintervienen en este flujo y que son los ribosomas.Los ribosomas no se ven al microscopio óptico y al electrónico son poco visibles, nopudiendo casi ni adivinar su estructura. Están en gran número en el citoplasma ypueden estar de tres maneras :1. Libres en el citoplasma.2. Adheridos al membrana del RER.3. Dentro de las mitocondrias y de los cloroplastos.Nota : Recordar que los que están adheridos a las membranas del RER intervienen en lasíntesis de proteínas de secreción o de proteínas que van a formar parte de lasmembranas, en cambio los que están libres intervienen en la síntesis de proteínas que va autilizar la célula para otras funciones.Los ribosomas están formados por dos subunidades que sedimentan con velocidaddistinta, la cual se mide en unidades Svedberg ( S ), lo que indica que el ribosoma poseeuna subunidad mayor y otra subunidad menor, y estas subunidades son mayor en lascélulas eucariotas que en las procariotas y que los de las mitocondrias y los de loscloroplastos. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  25. 25. BIOLOGIA-LOYOLA 24Además se sabe que los ribosomas tienen la siguiente composición : 1. Agua. 2. ARNr. 3. Proteínas.Por lo que parece su estructura es sencilla ya que consta de ARNr asociado a proteínas,de manera que las proteínas están hacia el interior y el ARNr se dispone en la periferia.También se sabe que para que las dos subunidades estén juntas tiene que existir una altaconcentración de Magnesio en la célula, ya que sino las dos subunidades estánseparadas.Por otra parte la síntesis de ARNr tiene lugar en el nucleolo, donde se origina unamolécula grande de ARN que tras su ruptura origina las dos moléculas de ARN queforman las dos subunidades, para luego unirse con las proteínas que penetran en elnúcleo a través de los poros nucleares ya que estas proteínas en un principio están en elhialoplasma y luego entran en el núcleo para unirse como ya dijimos al ARNr.Por último decir que como ya sabéis la función de los ribosomas es la síntesis deproteínas y pueden existir multitud de ribosomas asociados a un ARNm en lasíntesis de proteínas, y a este conjunto de ribosomas recibe el nombre de Polisomao Polirribosomas.8. EL HIALOPLASMAEl Hialoplasma se define como el citoplasma sin orgánulos. Está constituido poragua, sales minerales, iones y moléculas orgánicas de las que destacaremos lasproteínas. Entre las proteínas que existen en el hialoplasma podemos distinguir dos tipos : JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  26. 26. BIOLOGIA-LOYOLA 251. Enzimas implicados en el metabolismo celular.2. Proteínas estructurales, las cuales forman el citoesqueleto.Una cosa a destacar en el hialoplasma es que al poseer grandes moléculas va a sufrirtransformaciones del estado de sol a gel provocando por ejemplo el movimientoameboide y los fenómenos de ciclosis ( es un movimiento continuo de determinadosorgánulos celulares, sobre todo de vacuolas, alrededor del núcleo celular ).EL CITOESQUELETOEs el armazón interno de la célula ya que se une a las proteínas de la cara internade la membrana plasmática y es el responsable de la forma de la célula y delmovimiento celular ( tanto del movimiento intracelular como del movimientoextracelular ). Dentro del citoesqueleto podemos hablar de Microfilamentos,Tonofilamentos y Microtúbulos, y serán éstos últimos de los nos ocuparemos este curso: JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  27. 27. BIOLOGIA-LOYOLA 26Los Microtúbulos son pequeños cilindros huecos, y se originan todos ellos a partir de un“ Centro Organizador de Microtúbulos “ que es el Centrosoma o Citocentro(C.O.M.).Los Microtúbulos están formados por una proteína globular llamada Tubulina, en lascuales varias unidades de Tubulina se asocian entre sí para formar un Protofilamento, y13 Protofilamentos forman un Microtúbulo.Por otra parte las funciones más importantes , y como ya dijimos, del citoesqueleto son :1. Movimientos Intracelulares de los Orgánulos : Constituyen un soporte por el quelos orgánulos como por ejemplo las mitocondrias, los plastos, las vacuolas, etc.., puedendesplazarse por el interior del citoplasma, ya que como los microtúbulos puedenalargarse o acortarse los orgánulos asociados a ellos pueden desplazarse.2. Movimientos Extracelulares : Los cilios y los flagelos son prolongacionescitoplasmáticas que hacen que la célula se pueda mover o provocar corrientes de losfluidos que están alrededor de ésta. Ambos poseen la misma estructura, siendo los ciliosmás cortos y más numerosos que los flagelos. En cuanto a la estructura de un cilio y unflagelos diremos que no tienen membrana y que están formados por 9 pares demicrotúbulos asociados entre sí por puentes entre las proteínas de los microtúbulos.Además en el centro se encuentran otros dos microtúbulos de manera que adoptan laconfiguración típica de 9 + 2. Además en la base de cada cilio o flagelo hay unaestructura llamada corpúsculo basal que tienen la misma estructura que los centríolos (9 + 0 ). JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  28. 28. BIOLOGIA-LOYOLA 27EL CITOCENTRO O CENTROSOMA ( EL C.O.M )Se encuentra localizado cerca del núcleo y a veces está situado en una depresión de laenvoltura nuclear. Está constituido por las siguientes partes :1. Una parte central : Los Centríolos o Diplosoma ( dos centríolos = un Diplosoma ).2. Una parte brillante alrededor : La Centroesfera.3. Una estructura filamentosa que parte de la centroesfera : El Áster. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  29. 29. BIOLOGIA-LOYOLA 28Los Centríolos o Diplosoma no poseen membrana y tienen forma de barril. Son dosestructura cilíndricas situadas perpendicularmente una a la otra, y están constituidas por9 tripletes de microtúbulos asociados entre ellos. Además, como ya veremos, loscentríolos en la división celular originan cada uno de ellos un centríolo nuevo, demanera que así se obtienen dos centríolos nuevos para la célula hija.Las fibras del Áster y la centroesfera durante la división celular dan origen a losmicrotúbulos del huso acromático, por lo tanto el huso acromático aparece inclusocuando no existen centríolos ( por ejemplo, las células vegetales no tienen centríolospero poseen huso acromático ). JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  30. 30. BIOLOGIA-LOYOLA 299. EL NÚCLEOEs el orgánulo celular que controla y gobierna todas las funciones de la célula y dondese encierra la mayor parte del material hereditario ( del ADN ). Fue descubierto porRobert Brown en 1831 y SÓLO EXISTE EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS y sepuede presentar con dos aspectos muy distintos : a. Núcleo en Interfase. b. Núcleo en división.En este tema vamos a estudiar el núcleo en interfase ( la interfase es el período que hayentre dos divisiones celulares seguidas ), y también se le llama núcleo en reposo, lo queno quiere decir que no posea actividad, sino al contrario, ya que la interfase es una etapade gran actividad, pero se llama así porque no se está dividiendo.• Aspecto : Suele tener forma de esfera y suele estar separado del citoplasma por una envoltura nuclear ( recordar que esta envoltura nuclear se continuaba con el RER ). El contenido del núcleo se va más o menos homogéneo salvo por la presencia de unas pequeñas estructuras esféricas llamadas nucleolos.• Número : Generalmente las células suelen presentar un solo núcleo, pero podemos poner el ejemplo del paramecio, el cual posee dos núcleos, uno mayor llamado macronúcleo, y otro menor llamado micronúcleo. Otro ejemplo pueden se los Osteoclastos ( son células óseas ), las cuales poseen numerosos núcleos. OSTEOCLASTO CON TRES NÚCLEOS JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  31. 31. BIOLOGIA-LOYOLA 30• Forma : Puede ser esférico, elíptico, irregular, etc. Por ejemplo los glóbulos blancos tienen un núcleo lobulado muy irregular.• Tamaño : Es bastante constante en una estirpe celular, Es muy voluminosos en las células que todavía no están diferenciadas o en las que están muy activas. Si el núcleo sufre aumento de volumen es un indicio de que la célula está a punto de entrara en división.• Ultraestructura : Al microscopio electrónico podemos distinguir los siguientes elementos : 1. Envoltura nuclear : Está constituida por dos membranas : La Membrana externa y la Membrana Interna, quedando entre ellas un espacio llamado espacio perinuclear. La envoltura nuclear no es continua sino que tiene un gran número de poros.Estos complejos de poros están formados por 8 gránulos proteicos, de tal manera queestos complejos permiten el paso de grandes moléculas e impiden que se produzcandiferencias osmóticas entre el núcleo y el citoplasma.En el interior del núcleo y adosada a la membrana interna se encuentra una estructuraproteica que recibe el nombre de Lámina Densa las cuales están asociadas al ADN,siendo su función principal la de formar el núcleo, de manera que en las mitosis estasláminas densas se fosforilan y se separan por lo que el núcleo se desorganiza. Una vezconcluida la mitosis, estas láminas se desfosforilan y se vuelven a unir, por lo que elnúcleo se vuelve a organizar.2. Nucleoplasma : Es el jugo nuclear, y en cuanto a su composición es semejante alhialoplasma, pero no posee microtúbulos, ni microfilamentos. Está formado por agua,proteínas, ARN e iones. En el nucleoplasma se produce la síntesis del ARN (transcripción ), además inmersos en el nucleolo encontramos el nucleolo y la cromatina.3. Cromatina : Recibe este nombre ya que se tiñe con colorantes básicos. Estáconstituida básicamente por ADN, proteínas y algo de ARN.Estas fibras de cromatina como ya sabemos tienen distintos niveles de organización(nucleosoma, collar de perlas... , cromosoma ) de los cuales ya hemos hablado en eltema de Ácidos Nucleicos, y que permiten empaquetar grandes cantidades de ADN enun espacio muy reducido como es el núcleo celular.Las fibras de cromatina constituyen los cromosomas interfásicos, los cuales seencuentran tan extendidos y enmarañados que resulta imposible distinguirlos. Lugo,durante la fase S, como ya veremos en el tema de mitosis, el ADN se duplica y cadacromosoma origina una copia idéntica de sí mismo, por lo que a partir de este momentocada cromosoma consta de dos subunidades idénticas llamadas cromátidas. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  32. 32. BIOLOGIA-LOYOLA 31En el núcleo existen dos clases de cromatina :1. Eucromatina : Son partes de la cromatina que están poco condensadas y por lo tantoen estas zonas se puede realizar la transcripción. Por lo tanto la eucromatina junto conlos nucleolos son zonas donde se transcriben los genes.2. Heterocromatina : Es la parte de la cromatina que está muy empaquetada, de maneraque esta parte de ADN no se transcribe. De esta heterocromatina existen dos clases :2.1. Heterocromatina Constitutiva : El ADN está siempre condensado y los genes nuncase transcriben. Se desconoce su función, aunque se cree que está relacionada con lameiosis en el apareamiento de los cromosomas homólogos.2.2. Heterocromatina Facultativa : Son zonas de la cromatina que en una clase de célulaspuede estar inactivada y otra clase de células no.4. Nucleolo : Es una estructura esférica, que se destaca del resto del contenido nuclearpor ser más brillante. Aparece con frecuencia asociado a zonas de cromatina que son losorganizadores nucleolares. El nucleolo no es constante en número y depende del estadofuncional de la célula, ya que por ejemplo cuando la célula se va a dividir desaparece.En cuanto a su estructura no presenta membrana de separación con el núcleo, y estábásicamente constituido por ARN, ya que, como ya sabemos, es el nucleolo donde se vaa dar la síntesis de los ARN ribosomales. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  33. 33. BIOLOGIA-LOYOLA 32 10. DIFERENCIAS ENTRE UNA CÉLULA ANIMAL Y UNA CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL TAMAÑO MEDIO MENOR MAYOR PARED CELULAR NO SÍ, FORMADA POR CELULOSA PLASTOS NO SÍ CENTRÍOLOS SÍ NO, SALVO EXCEPCIONES MUY RARAS VACUOLAS MÁS PEQUEÑAS Y MÁS EN MENOR NÚMERO Y MÁS NUMEROSAS GRANDES CILIOS Y FLAGELOS FRECUENTES NO SALVO EXCEPCIONES RESERVA GLUCÓGENO ALMIDÓN. HIDROCARBONADA POSICIÓN DEL NÚCLEO CENTRAL EXCÉNTRICO INCLUSIONES GLUCÓGENO, LÍPIDOS LÁTEX, LÍPIDOS... NUTRICIÓN HETERÓTROFA AUTÓTROFA FOTOSINTÉTICA, SALVO EXCEPCIONES ( RAÍZ ... ) MOVIMIENTO POR CILIOS, FLAGELOS, NO SALVO EXCEPCIONES PSEUDÓPODOS MITOSIS ASTRAL. LOS ANASTRAL. LOS MICROTÚBULOS DEL HUSO MICROTÚBULOS DEL HUSO SE ORGANIZAN A PARTIR DE SE ORGANIZAN A PARTIR DE LOS CENTRÍOLOS UNA ZONA NO DIFERENCIADA DEL CITOPLASMA LLAMADA ESTRUCTURA DIFUSADIVISIÓN DEL CITOPLASMA POR ESTRANGULAMIENTO POR CRECIMIENTO DE UN (=CITOCINESIS ) TABIQUE LLAMADO FRAGMOPLASTO GLIOXISOMAS NO EN SEMILLAS EN GERMINACIÓNENLACE A PÁGINA DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ
  34. 34. BIOLOGIA-LOYOLA 33 Observa, lee el dibujo y pon el nombre a los orgánulos y/o estructuras numerados.Relaciones funcionalesentre los diferentessistemas c!e membranas.- Las proteínas sintetizadas en elhialoplasma pasan al REG.- En el REG se les añaden losoligosacáridos.- De ·aquí pasan. por medio de lasvesí·culas de .la cara de formación.al aparato de Golgi (AG).- En el AG los Oligosacáridossufren modificaciones según sudestino (exportación. lisosomas.etc.).- En el AG son empaquetadas envesículas que se desprenden dela cara de maduración.- Estas vesículas. según sucontenido. formarán: - vacuolas - Lisosomas - Peroxis.omas- Algunas se fusionarán con lamembrana plasmática.- Algunas se fusionarán con lamembrana plasmática. JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ

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