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Guía – Organelos celulares
Profesor Gustavo Arriagada B. - Staff de profesores reemplazantes
Nombre:
Curso:
Objetivos
Conocer e identificar los principales organelos y
estructuras involucradas en las funciones celulares.
Conocer vocabulario científico asociado.
Fecha:
Contenidos
Estructura celular general.
Células animales y vegetales.
Estructura y función de los organelos celulares.
¿Para qué servirá esto? Esta guía te ayudará a conocer e identificar a los organelos y algunas otras estructuras celulares,
su ubicación y función; lo que usarás en las materias que verás en la biología de Educación
Media.
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Los primeros microscopistas no podían ni imaginar la complejidad y organización que se
encierra dentro de una célula, invisible a ojo desnudo. Actualmente entendemos a las células
como unidades biológicas compuestas por una membrana, la membrana citoplasmática (1)
que las delimita y que contiene a un gel acuoso, el citoplasma (2) , y un sector de éste que es
capaz de teñirse y que denominamos núcleo (3).
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1
Ilustración 1: Esquema
general de una célula
En sí mismo, el núcleo es una estructura compleja, delimitada por una membrana
doble (la membrana nuclear), perforada por orificios llamados poros nucleares, que encierra a su propio
citoplasma, el nucleoplasma (formado por proteínas y la cromatina que forma a los cromosomas).
En el citoplasma se producen muchas
reacciones del metabolismo de los lípidos
(aceites y grasas) y de los glúcidos (azúcares),
sirve de almacén de reservas (glucógeno,
almidón, grasas, etc.), contiene proteínas
estructurales utilizadas para construir
membranas, hormonas, enzimas, etc. En su
gran mayoría estas reacciones químicas
ocurren al interior o en las membranas de unas
estructuras intracelulares, usualmente también
formadas por sus propias membranas: los
orgánulos. También se los conoce como
organelos _órgano pequeño_.
Se puede entender a los orgánulos celulares
como una serie de compartimentos que están
especializados en realizar funciones biológicas
determinadas de acuerdo con las enzimas
específicas que poseen.
Ilustración 2: Orgánulos en una célula animal.
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Retículos endoplasmáticos
Los llamados retículos endoplasmáticos (RE) constan de una red de cavidades, sacos aplanados, tubos y
canales conectados entre sí. La cantidad de RE no es fija, sino que aumenta o disminuye según la actividad
celular.
Se extiende por todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear.
Hay dos tipos de retículos endoplasmáticos: el rugoso y el liso.
(a) RE rugoso: está presente en todas las células eucarióticas y es más abundante en aquellas que fabrican
gran cantidad de proteína. Sus membranas presentan un aspecto rugoso debido a la presencia de ribosomas
en su cara externa. Sintetiza proteínas de membrana y proteínas
que salen de la célula.
(b) RE liso: se encuentra en las células eucarióticas. Tiene
aspecto de pequeños túbulos con la pared externa lisa, pues
carece de ribosomas. Abunda en las células muy especializadas, como los hepatocitos, donde tiene lugar la transformación de sustancias, tales como pesticidas, alcohol, etc., para
convertirlas en sustancias solubles en agua y fácilmente
eliminables del organismo. También es el encargado de
sintetizar lípidos.
Vacuolas y vesículas
Ilustración 3: Retículos
El citoplasma de las células eucarióticas contiene un gran
número de vesículas. Su función principal es el almacenamiento y el transporte de materiales tanto dentro de
la célula como hacia el interior y el exterior de ella. almacenan diversos tipos de materiales: sustancias
nutritivas, productos de desecho, pigmentos, taninos, venenos, etc. Se las distingue con distintos nombres de
acuerdo a su tamaño, función y composición (qué cosas acumulan).
La mayoría de las células de plantas y hongos contienen un tipo de vesícula, llamada vacuola.
Las vacuolas son grandes vesículas en donde se acumulan diversos tipos de materiales: sustancias nutritivas,
productos de desecho, pigmentos, taninos, enzimas degradadoras, etc.
Cuando en su interior suceden los procesos digestivos se las llama vacuolas digestivas ó fagosomas.
Por su parte, las denominadas vacuolas pulsátiles, sirven para regular el contenido hídrico en las células.
Llenas de líquido que pueden ocupar 30-90% del volumen celular. Las células vegetales jóvenes tienen
muchas, pero con el tiempo éstas se van fusionando para formar una vacuola central grande: la vacuoma.
Llenas de agua, éstas vacuomas mantienen la turgencia celular y pueden almacenar temporalmente nutrientes
y productos de desecho.
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a) Lisosoma
El lisosoma es un tipo de vesícula formada en el complejo de Golgi, que contiene enzimas hidrolíticas
a las que aíslan del resto de la célula1.
b) Peroxisoma
Son un tipo de vesículas, presentes en la mayoría de las células eucarióticas y que contiene enzimas
oxidativas. Estas enzimas remueven el hidrógeno de moléculas orgánicas y lo unen a átomos de
oxígeno formando peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), que es extremadamente tóxico para las
células vivas. Los peroxisomas son especialmente abundantes en las células hepáticas (hígado), donde
participan en la desintoxicación de algunas sustancias (como la eliminación del alcohol), e intervienen
en la degradación de los ácidos grasos (lípidos), en un proceso de oxidación.
Aparato, cuerpo o complejo de Golgi
Es un organelo polimorfo (puede presentar muchas
formas), compuesto por uno o varios sacos aplanados,
limitados por membranas, apilados en forma laxa unos
sobre otros y rodeados por túbulos, cisternas de secreción
y vesículas. Cada apilamiento de sacos membranosos es
denominado dictiosoma.
Se encuentran en casi todas las células eucarióticas,
Ilustración 4: Aparato de Golgi (vista en corte)
siendo menos numerosos en animales, pero pudiendo
serlo muchos más en células vegetales.
El Complejo de Golgi se sitúa cerca del núcleo, y en él se organizar la circulación molecular de la célula,
transportando, madurando2 y acumulando proteínas del R.E. rugoso y lípidos de membrana del R.E. liso.
Además, en las células vegetales sintetiza los glúcidos de la pared celular (celulosa y hemicelulosa).
Cada dictiosoma puede ser entendido como compuesto por
tres secciones distintas: un sector cis (de entrada), uno
intermedio y una sección trans (de salida).
En el esquema adjunto una vesícula proveniente de los
retículos endoplasmáticos (1) se adosa e incorpora su
contenido al dictiosoma. Al interior del sector intermedio es
transformado (3) y finalmente es liberado al interior de una
vesícula de secreción (2). Esta es transportada hacia la
membrana celular (4), donde se libera al contenido hacia el
exterior de la célula (5).
1
De forma que no degraden o digieran a la misma célula.
Ilustración
5: Esquema
del funcionamiento
2 Modifican las membranas de las vesículas y contenidos, también incorporan
los productos
terminados
en vesículasde
deun
transporte
Complejo de Golgi
que los llevan a otras partes de la célula.
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Mitocondrias
Las mitocondrias se encuentran entre los orgánulos más
grandes de la célula, pueden ser vistos con un microscopio
óptico. Pueden adoptar distintas formas aunque generalmente tienen aspecto ovalado. No son orgánulos estáticos,
se pueden desplazar por el citoplasma asociadas a los
microtúbulos (citoesqueleto). Pueden cambiar de forma,
Ilustración 6: Mitocondria
fusionarse con otras, o dividirse para dar otras más
pequeñas. Además, pueden reproducirse por sí solas por
fisión binaria (como las bacterias), y tienen un pequeño cromosoma que codifica para sus proteínas.
La mitocondria es un orgánulo 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.
En las mitocondrias se degradan moléculas orgánicas
liberando la energía química contenida en sus enlaces
mediante un proceso que consume oxígeno: la respiración
celular. En éste proceso la energía liberada es almacenada en
moléculas de ATP y luego será utilizada en los procesos
celulares. En general cuanta mayor energía necesita la célula,
más mitocondrias contendrá.
Ilustración 7: Esquema interno de una mitocondria
Plastos y cloroplastos
En las células de los vegetales y de las algas existen unos orgánulos característicos: los plastos. Al igual que
las mitocondrias, son capaces de crecer y de dividirse. Dependiendo de su contenido o de su función, se los
divide y nombra en forma distinta:
- 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.
Ilustración 8: Cloplastos en
células vegetales
- Los cloroplastos, de color verde gracias a que contienen un pigmento
llamado clorofila, son los responsables de la fotosíntesis y por ello se los
considera como los más importantes. Pueden variar mucho de forma y
tamaño, sobre todo en las algas, así como también en número: desde un
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cloroplasto por célula en algas unicelulares hasta cien en algunas en cada célula de algunas plantas más
desarrolladas.
Aunque en ellos predomina la clorofila, existen otros pigmentos que pueden enmascarar su color verde.
Los cloroplastos están separados el citoplasma por dos membranas, una externa, muy permeable y otra
interna, bastante más impermeable.
En su interior hay un espacio el estroma con gran cantidad
de enzimas. En el estroma existe una tercera membrana que
se dispone en forma de sacos aplanados denominados
tilacoides.
El espacio interior de cada tilacoide está conectado con el
de otros, delimitando así el espacio tilacoidal donde ocurren
la mayoría de las reacciones de la fotosíntesis. Estos
tilacoides se agrupan unos con otros formando los grana.
Muchos biólogos creen que los plastos y probablemente las
mitocondrias evolucionaron a partir de células procariotas
(bacterias) que vivían de forma simbiótica en el interior de
las célula.
Ilustración 9: Esquema interno de un cloroplasto
Ribosomas
Son los orgánulos presentes en todas las células, que sintetizan proteínas. Están formados por ARN y
proteínas, no están rodeados por una membrana, y constan de dos subunidades (una pequeña y otra grande),
que se combinan para formar un ribosoma activo, funcional.
Se forman en el núcleo y a través de los poros nucleares pasan al
citoplasma. En las células que están fabricando proteínas citoplasmáticas
para la reconstrucción de su propia membrana (por ejemplo los glóbulos
rojos inmaduros), los ribosomas se distribuyen en todo el citoplasma. Sin
embargo en las células que están elaborando nuevo material de
membrana o proteínas que deben ser exportadas, se encuentran en gran
cantidad adheridos al RE rugoso, aunque también existen en el
citoplasma en grupos de 5 o 6 denominados polisomas.
El número de ribosomas en cada célula es variable y e define función de
la célula que esta formando, pero puede ser alrededor de medio millón.
Ilustración 10: Subunidades de un
riboma
El citoesqueleto
Las células están en continuo movimiento pueden cambiar de forma (por ejemplo las musculares), pero
además se pueden mover, Todos los movimientos se producen gracias a la colaboración de tres tipos de
filamentos proteicos que constituyen el citoesqueleto y que son: microtúbulos, microfilamentos y filamentos
intermedios.
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a) Microtúbulos
Filamento intermedio
Microtúbulo
Filamento de actina
Membrana
citoplasmática
Son los filamentos de mayor tamaño de la célula,
existen sólo en las células eucariotas y no en las
procariotas. Tienen forma de cilindro hueco y sus
paredes están formadas por subunidades de la
proteína llamada tubulina. Estas unidades pueden
añadirse o quitarse por lo que el tamaño del
microtúbulos es variable. Existen algunas
estructuras estables formadas por microtúbulos
como los cilios, flagelos y los centríolos.
La función de los microtúbulos es mantener la
forma de la célula e intervienen en el reparto de
cromosomas durante la división celular.
Ilustración 11: Citoesqueleto
b) Microfilamentos
Son los filamentos más finos y están formados por subunidades de la proteína actina.
Los microfilamentos están localizados debajo de la membrana. Intervienen en los movimientos y
contracciones celulares, en los cambios de forma y son responsables de la división del citoplasma.
c) Filamentos intermedios
Tienen un grosor intermedio entre los dos anteriores, no se conocen bien sus funciones, pero forman
estructuras estables que mantienen la forma de la célula.
El citoesqueleto es un entramado denso de haces de fibras proteicas que se extiende a través del citoplasma, y
aunque la red da a la célula una estructura muy ordenada, no es rígida ni permanente, es dinámica que cambia
de acuerdo con la actividad de la célula.
Estructuras celulares responsables del movimiento celular
Todas las células presentan alguna forma de movimiento, los cilios se baten a lo largo de las células
traqueales de los animales, las células embrionarias migran a lo largo del
desarrollo animal, las amebas persiguen y engullen a su presa. Se han
identificado dos mecanismos de movimiento celular:
La actina y miosina forman los complejos conjuntos
contráctiles que se encuentran en las células musculares de
los vertebrados.
Ilustración 13:
Cilios al interior de
los bronquios
Ilustración 12: Esquemas
del funcionamiento de
cilios y flagelos para
generar movimiento
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- Los cilios y flagelos son estructuras largas y delgadas, de aproximadamente 0,2 micrómetros de diámetro3,
que se extienden desde la superficie de muchos tipos de células eucarióticas. Sirven para la propulsión de las
células. En el caso de las células fijas como las que tapizan el aparato respiratorio, sirven para mantener una
corriente de moco que arrastra hacia la garganta los restos de hollín, polvo, polen, alquitrán de tabaco y
cualquier sustancia extraña que se haya inhalado.
La estructura interna de cilios y flagelos es la misma: un conjunto de microtúbulos
rodeados por una membrana. Los microtúbulos se disponen en 9 grupos de dos,
denominados dobletes mas una pareja de microtúbulos situada en el centro.
Los microtúbulos están compuestos de proteínas globulares idénticas, organizados
en forma de una hélice hueca. Si se quitan los cilios de una célula y se colocan en
un medio que contenga ATP, ellos batirán o nadarán a través del medio.
Ilustración 14: Estructura
de cilios y flagelos
Centriolos
Los centriolos o diplosomas solamente están presentes en todas las células
animales y sólo en algunas algas y hongos. Nunca en las células vegetales.
Se presentan siempre en parejas (cada una es un centrosoma) formando
ángulo recto entre sí. Cada centriolo consta de un cilindro compuesto por 9
grupos de 3 microtúbulos cada uno. Cada uno está ligeramente girado
respecto al anterior y se unen entre sí gracias a proteínas.
El centrosoma se sitúa siempre en las proximidades del núcleo y en el centro
celular, y funciona como centro organizador de microtúbulos. Antes de la
división celular, los centriolos se duplican y uno de cada par va a una célula
hija.
Ilustración 15: Esquema de
centrosomas
3
Un micrómetro corresponde a la milésima de milímetro. (1 µm = 0,001 mm = 1 × 10-3 mm)
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