Bloque 2: La célula Vamos a dar: oDiferencia entre célula procariota y eucariota (animal y vegetal) oReconocer estructura y función de los orgánulos celulares oMitosis y meiosis oTransporte de las membranas oProcesos catabólicos y anabólicos (localización, procesos que tienen lugar, diferencia entre cada una de las rutas de síntesis oDonde se lleva a cabo la fotosíntesis (las fases y procesos) 1. Estructura de la Célula Célula procariota Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal 2. Membrana plasmática, citosol y citoesqueleto Modelo actual de membrana: - Modelo mosaico fluido. Según éste, todas las membranas celulares responden a un esquema arquitectónico común constituido, básicamente, por una bicapa lipídica a la que se unen los otros componentes de las membranas, es decir: proteínas y glúcidos. - La bicapa lipídica esta constituidas por los siguientes tipos de lípidos: Fosfolípidos, glucolípidos y colesterol ¿Por qué la bicapa lipídica es así?¿Que característica de los lípidos producía esa forma? Según lo expuesto, el modelo de mosaico fluido de membrana sostiene: Los lípidos y proteínas que forman la membrana plasmática constituyen un mosaico molecular. Están dispuestas unas junto a otras como las piezas de un mosaico. Los lípidos y proteínas pueden desplazarse en el plano de la bicapa lipídica: las membranas son fluidas. Las membranas son asimétricas en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares. La asimetría se debe a que la presencia de oligosacáridos está restringida a la superficie de la cara externa y, además, la distribución de los lípidos en una y otra monocapa no es simétrica. Glucocalix (Protege la superficie celular, filtro de sustancias y procesos de comunicación celular Bicapa lipídica Transporte a través de la membrana Las membranas son barreras de permeabilidad muy selectiva. Los mecanismos que utilizan las células para permitir el paso de sustancias varían en función de que se trate de moléculas pequeñas, que puedan atravesarla, o de moléculas más grandes, que deban ser englobadas y posteriormente liberadas por la propia membrana: * Moléculas pequeñas Transporte pasivo o difusión Transporte activo Difusión simple Difusión facilitada Fagocitosis Moléculas grandes Endocitosis Pinocitosis Exocitosis *Explicación en apuntes de clases el día última semana diciembre. Posible pregunta EBAU CITOSOL O HIALOPLASMA La membrana plasmática limita el medio intracelular y el extracelular. El medio interno está compuesto por una solución líquida denominada hialoplasma o citosol y los orgánulos celulares. La parte de la célula contenida entre la membrana plasmática y la membrana nuclear, ocupada por el citosol y todos los orgánulos se denomina citoplasma CITOESQUELETO El citoesqueleto está formado por una red de filamentos proteicos que se extiende por todo el interior de la célula hasta la parte interna de la membrana plasmática. No es una estructura permanente, sino dinámica, que se descompone y reconstruye continuamente según las necesidades celulares. Se encuentra en todas las células eucariotas El citoesqueleto está formado por: Microfilamentos o filamentos de actina Microtúbulos Filamentos intermedios Función citoesqueleto FUNCIONES: 1) MANTENER LA FORMA DE LA CÉLULA 2) POSIBILITAR EL DESPLAZAMIENTO DE LA CÉLULA 3) CONTRACCIÓN EN LAS CÉLULAS MUSCULARES 4) TRANSPORTE Y ORGANIZACIÓN DE LOS ORGÁNULOS CITOPLASMÁTICOS Microfilamentos Dos filamentos enrollados entre si, formados por subunidad de la proteína globular actina. Sus funciones son: Mantenimiento de la forma celular Movimiento celular (seudópodos) División del citoplasma en la división celular (anillo contráctil) Contracción muscular FILAMENTOS INTERMEDIOS Son fibras proteicas, gruesas y resistentes. Similar a una cuerda, y es una asociación lateral de proteínas fibrosas: Funciones: Mantiene la forma celular MICROTÚBULOS Son tubos huecos compuestos por 13 protofilamentos(= microfilamentos) formados por la proteína globular dimérica (= compuesta por dos dímeros) tubulina. Funciones: Mantenimiento de la forma celular Movimiento celular (cilios y flagelos) Movimiento de orgánulos Movimiento de los cromosomas en la división celular (huso mitótico) CENTROSOMA El centrosoma es el centro organizador de los Microtúbulos, forman el cuerpo basal de los cilios y flagelos. Forman el huso acromático o huso mitótico que, como veremos al estudiar la mitosis, es un sistema de microtúbulos que van de un polo de la célula al otro y que se encargan de repartir los cromosomas durante la división celular. Estructura y composición El centrosoma consta de un cuerpo central, formado por dos centriolos, rodeado por el material pericentríolar, actualmente al conjunto de los dos centríolos se le llama centro organizador de microtúbulos. Los centrosomas se encuentran próximos al núcleo en las células animales (no aparecen en las vegetales), en una célula en interfase constan de tres partes: Diplosoma, es la parte central y consta de dos centríolos situados cerca del núcleo y dispuestos perpendicularmente entre sí, y rodeados de una porción de hialoplasma íntimamente asociada a ellos. Centrosfera porción de hialoplasma que rodea al diplosoma, se caracteriza por la carencia de estructuras membranosas. Áster, que consiste en una serie de microtúbulos dispuestos en forma radial LOS CENTRIOLOS : Son un par de pequeñas estructuras cilíndricas situadas perpendicularmente una respecto a la otra y se encuentran dentro del centrosoma de las células animales. Cada centriolo esta formado por nueve tripletes de microtúbulos, llamados A,B y C, y proteínas accesorias. Los centriolos y centrosoma se duplican durante cada ciclo celular al mismo tiempo que se replica el ADN, formando los dos polos del huso mitótico. Cilios y flagelos Prolongaciones de la membrana plasmática formadas por microtúbulos y proteínas asociadas, responsables del movimiento de ciertos tipos celulares. Tienen una estructura similar a los centriolos. En el siguiente esquema se muestra una pareja de centriolos, estructura también conocida como diplosoma. ¿Qué tipos de células presentan esas estructuras?. ¿Qué papel juegan en la división celular?. ¿Qué relación presentan éstos con los cilios y los flagelos?. La colchicina es una sustancia que despolimeriza los microtúbulos. ¿Qué consecuencias tendría para una célula en división la acción de la colchicina?. Actividad: - Esquema de la célula eucariota vegetal y animal y célula procariota (Nombrar cada uno de los orgánulos) https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/1-introduccion.php La célula es la unidad funcional y morfológica de todo ser vivo. a. Identifica los componentes celulares numerados del 1 al 6 del dibujo adjunto. b. ¿A qué tipo de célula corresponde el dibujo? c. ¿Cuál es la principal función del orgánulo nº 1? d. ¿Cuál es la naturaleza química del componente nº 6? El esquema adjunto representa la composición de cierta estructura celular: a. ¿Qué estructura está representada en este esquema? b. Identifica los componentes enumerados (del 1 al 10) en la figura. c. De sus componentes, ¿cuál es responsable del reconocimiento celular y cuál de la fluidez? d. ¿Qué orgánulo sub-celular carece de esta estructura? El esquema adjunto corresponde a cierta estructura celular: a. ¿Qué estructura está representada en este esquema? b. Identifica los componentes enumerados en la figura. c. Relaciona algún componente de la figura con las funciones siguientes: el reconocimiento celular, la fluidez y el transporte de moléculas d. Ciertas células eucariotas presentan otra estructura externa, además de la representada en el esquema. ¿A qué estructura nos referimos? Ribosomas Los ribosomas son orgánulos celulares globulares sin membrana, sólo visibles con el microscopio electrónico. Químicamente están compuesto por ARNr (ribosomico), proteínas y gran cantidad de agua. Aparecen en todos los tipos de celulas, procariótas y eucariotas que pueden estar libres en el hialoplasma o agrupados, polirribosomas o polisomas mediante un ARNm, ligados al retículo endoplasmático, así como en el interior de las mitocondrias y los cloroplastos. Estructura de los ribosomas En las procariotas los ribosomas son de menor tamaño (70 S) que en las eucariotas (alrededor de 80 S). La “S” (unidades Svedberg) representa una unidad de medida y mide el tiempo que un ribosoma tarda en sedimentarse en una centrífuga, lo que depende fundamentalmente de su forma y tamaño. Los ribosomas de las células eucariotas están formados por dos subunidades, una mayor (60 S) y otra menor (40 S). Las dos subunidades se forman en el nucléolo donde se unen sus dos componentes el ARNr y las proteínas ribosomales. Ribosoma Polirribosoma sintetizando proteínas Retículo endoplasmático rugoso Funciones Cuando los ribosomas se encuentran en funcionamiento, es decir, cuando están sintetizando proteínas, aparecen las dos subunidades juntas y además, es frecuente que se encuentren asociadas, en grupos de 5 a 20, formando los denominados “polisomas”. Estos ribosomas se mantienen unidos por una molécula de ARNm (mensajero). Si no hay síntesis, las subunidades aparecen separadas. La síntesis de proteínas recibe también el nombre de “traducción” porque en ella se traduce el mensaje genético aportado por el ARNm (su secuencia de tripletes de bases nitrogenadas), en las cadenas de aminoácidos que forman los polipéptidos. La función concreta de los ribosomas es acoplar los tripletes de bases (anticodones) de los ARNt (transportadores de aminoácidos) a los tripletes de bases (codones) del ARNm. Actividades 1. Los ribosomas desempeñan un papel crucial con una gran repercusión en toda la maquinaria celular. Copia la tabla adjunta en la hoja de examen. Seleccionar sólo lo que corresponda de cada casilla. 2. Los ribosomas están presentes tanto en células procariotas como eucariotas. a)¿Cuál es la función de los ribosomas? b)¿Y cuál es su composición? c) Nombra un orgánulo que contenga en su interior ribosomas. Sistemas de membranas y orgánulos celulares La célula está formada por los siguientes sistemas de membranas y orgánulos celulares: Sistemas de membranas. • Retículo endoplasmático. • Aparato de Golgi. Orgánulos celulares animales. • Lisosomas. • Peroxisomas. • Mitocondrias Orgánulos celulares vegetales. • • • • • Plastos. Cloroplastos Pared celular Vacuolas. Peroxisomas Retículo endoplasmático El retículo endoplasmático es el orgánulo más grande de muchas células eucariotas. Está formado por túbulos (tubos) y sacos (cisternas) que se comunican formando una red continua desde la membrana nuclear, extendiéndose por todo el citoplasma de la célula. La parte interna del retículo endoplasmático se llama lumen (o espacio luminar o cisternal). La membrana del RE tiene estructura similar a la plasmática, aunque es algo más delgada y tiene menos lípidos y más proteínas que la membrana plasmática. Según sus funciones y su composición se distinguen dos tipos de retículo endoplasmático: Retículo endoplasmático rugoso posee ribosomas adheridos a la cara de la membrana que da al hialoplasma (espacio citosol). Se encuentra muy desarrollado en aquellas células que participan activamente en la síntesis de proteínas. (Ej. Células musculares) Dentro de sus funciones destacan: la síntesis de proteínas por parte de los ribosomas que pueden ser almacenadas en el del retículo donde maduran con frecuencia sufren una glucosilación de las proteínas (se unen a un glúcido, glucoproteínas) y son transportadas hacia otros orgánulos (aparato de Golgi, lisosomas), a la membrana celular o las propias membranas del retículo. Retículo endoplasmático liso constituido por finos túmulos o canalículos interconectados y cuyas membranas se continuan con las del REr, pero sin llevar adheridos ribosomas. Sus funciones son: la síntesis lípidos de membrana (fosfolípidos, colesterol, etc.). Asimismo, en el retículo tiene lugar la detoxificación de aquellas sustancias perjudiciales para la célula producidas por su actividad vital o procedente del exterior (insecticidas, herbicidas, medicamentos, etc.). Las toxinas que proceden del medio externo llegan a nuestras células, son transformadas por este orgánulo en moléculas cuya toxicidad se ha visto reducida y que son de esta manera más fácilmente eliminadas. Gracia a la acción conjunta de ambos retículos queda completa la síntesis de los componentes básicos de toda membrana celular: proteínas y lípidos. Aparato de Golgi El aparato de Golgi formado por sáculos apilados conectados entre sí recibe el nombre de dictiosoma. Además, está asociadas a vesículas relacionadas con el transporte de proteínas y lípidos desde y hacia el A. de Golgi. El aparato de Golgi tiene dos caras distintas, la cara “cis”, “externa” o de formación y la cara “trans”, “interna” o de maduración. En algunas otras fuentes añaden una cara media. Función del AG y El aparato de Golgi (AG) funciona como una planta “empaquetadora” y “distribuidora” de los productos fabricados por el R. E. Las proteínas y lípidos sintetizados en el RE salen en vesículas de transportes que se funciona con la cara cis . Posteriormente, pasan a la cara media donde tiene lugar las actividades metabólicas del AG, (los lípidos y proteínas sufren glucosilaciones por la adición de oligosacáridos formando glucolípidos y Glucoproteínas ,respectivamente) y finalmente llegan a la cara trans, que pueden ser los lisosomas, la membrana plasmática o el exterior celular. Desde aquí, las proteínas y los lípidos sales en vesículas de transporte hacia su destino final RECUERDA: No todos los productos empaquetados por el aparato de Golgi tienen como destino el exterior de la célula. Por ejemplo, algunas vesículas, que contienen abundantes enzimas hidrolíticos, se transforman en lisosomas y permanecen en el citoplasma celular. Actividades 6. En la figura se representa el proceso de síntesis y excreción (secreción) de una proteína extracelular. a. ¿Cómo se denominan cada una de las estructuras numeradas (del 1 al 4) en la figura? b. ¿Cuál es la principal función de la estructura membranosa nº 2? c. Cita 3 misiones que realiza la estructura membranosa nº 3. Los lisosomas Son vesículas membranosas procedentes del AG que contienen enzimas hidrolíticas que realizan la digestión intracelular de las moléculas biológicas ¡Importante!: Se encuentran en las células eucariotas tanto animales como vegetales. Los lisosomas se clasifican en tres categorías: Lisosomas primarios: recién formados a partir del Ap. de Golgi o del R.E., que no han intervenido en ningún proceso de digestión y sólo contienen enzimas hidrolíticas. Lisosomas secundarios: Los lisosomas 1º se fusionan con vesículas que contienen material para digerir. Cuerpos residuales: Lisosomas 2º que han finalizado el proceso digestivo y mantienen en su interior residuos no digeribles. Por tanto, los lisosomas se considera el sistema digestivo de la célula (digestión intracelular). Según el material para digerir puede distinguirse 2 procesos: Heterofagia: Los materiales llegan desde el exterior celular (por pinocitosis o endocitosis) Autofagia: el sustrato lo constituyen componentes de la propia célula obsoleta o bien para la supervivencia celular en caso de ayuno. Los peroxisomas Pequeñas vesículas membranosas que contienen enzimas llamadas oxidasas, que utilizan el oxigeno molecular para oxigenar diversos sustratos orgánicos produciendo peróxido de hidrógeno. Las mitocondrias Son orgánulos presentes en el citoplasma de todas las células eucarióticas (aeróbicas). Son las encargadas de la obtención de la energía mediante la respiración celular, proceso de oxidación en el que intervienen las ATP sintetasas. La energía obtenida se guarda en forma de ATP. ATP sintasa En la matriz: ocurre las reacciones de oxidación de diversas moléculas para formar ácido acético, también ocurre el ciclo de Krebs (oxidación del ácido acético) En la membrana interna: La cadena respiratoria (liberación de energía mediante electrones y el O2 ) y la fosforilación oxidativa (síntesis de ATP gracias a la ATP-sintasa). Membrana externa: procesos metabólicos como síntesis de algunos lípidos. Estructuras membranosas de los vegetales Los Cloroplastos están englobados en los Plastos o Plastidios, conjunto de orgánulos exclusivos de células vegetales que tienen un origen común. Poseen, al igual que las mitocondrias, información genética propia, ribosomas y una doble membrana. Hay tres tipos de plastos, aunque su estructura es muy semejante: Leucoplastos: (leuco = blanco). En partes no verdes del vegetal – las subterráneas, por ejemplo- entre ellos destacan los amiloplastos que acumulan almidón en los tejidos de reservas. Cromoplastos: (cromo = color). Dan color rojo, anaranjado o amarillo a muchos frutos, flores y otros órganos. Acumulan pigmentos fotosintéticos secundarios (xantofilas y carotenos) y reservas nutritivas. Cloroplastos: (cloro = verde). Son de color verde debido a la Clorofila que contienen. Se encargan de realizar la Fotosíntesis, captando energía luminosa. Los cloroplastos Orgánulos exclusivos de las células vegetales que contienen un pigmento llamado clorofila. Cada cloroplasto está rodeado de una doble membrana (externa e interna), y por unas extensiones llamadas membrana tilacoidal. En los cloroplastos tiene lugar la fotosíntesis, un proceso complejo que utiliza la energía solar para producir moléculas ricas en energía metabólica (ATP) y moléculas reductoras (NADPH) que se emplea para sintetizar moléculas orgánicas Vacuolas Compartimento membranoso que acumulan distintas clases de sustancias Pared celular Se compone por lamina media (capa mas externa de la pared celular), pared primaria (capa mas gruesa formada por celulosa) y pared secundaria (presente solo en algunos tipos de células) Plasmodesmos: Son las conexiones entre células contiguas, que permiten el paso de moléculas . La pared celular da soporte mecánico, resistencia y participa en la comunicación celular METABOLISMO CELULAR Catabolismo de los glúcidos Catabolismo de los lípidos Catabolismo de las proteínas Procesos anabólicos Anabolismo autótrofo: la fotosíntesis ¿Qué es el metabolismo celular? El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que mantienen la vida de la célula.Y consiste en el cambio o transformación de unas moléculas a otras. Si un organismo, para obtener la energía necesaria para su funcionamiento y la consigue mediante la degradación de moléculas orgánicas, se llama catabolismo. En cambio, si un organismo utiliza moléculas sencillas para formar otras moléculas mas complejas, se denomina anabolismo Nucleótidos que participan en el metabolismo ATP: Adenin trifosfato. Es un compuesto con mucha energía por el desprendimiento de los átomos de fósforo. NADH y FADH2 : Actúan como cofactores, es decir, se unen a las enzimas para que estas puedan realizar su actividad catalizadora. Esquema de la página 145 del libro de texto CATABOLISMO Fase del metabolismo que comprende el conjunto de reacciones que permiten la degradación de moléculas de glúcidos, lípidos y proteínas que se transforman en productos finales mas simples, al miso tiempo que se libera energía Las rutas catabólicas son fundamentalmente oxidativas, ya que las sustancias que participan tienden a perder electrones. Las rutas catabolicas mas importantes y las cuales estudiaremos son: - Glucólisis - B-oxidación - Transaminación y desaminación. CATABOLISMO Es el conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto obtener energía a partir de compuestos orgánicos complejos que se transforman en otros más sencillos. La respiración celular aerobia y las fermentaciones son las vías catabólicas más corrientes para la obtención de la energía contenida en las sustancias orgánicas. Ambas vías, no obstante, tienen una primera fase común: la glucolisis. Otras vías catabólicas son, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo de Krebs, la fermentación láctica, la fermentación acética etc. Tipos de catabolismo La respiración celular, en la cual el aceptor de electrones son compuestos inorgánicos Fermentación, en el que el aceptor final son compuestos orgánicos.
