Estructura de la célula y sus órganos

Tema 6 La estructura de la célula y sus orgánulos
La célula es la unidad estructural y funcional básica de todos los seres vivos (de la vida) La bases
biológicas del comportamiento dependen de millones de células
• La célula es la unidad más pequeña en la que se manifiestan todas las propiedades que
caracterizan a la vida. Esta cualidad se pierde cuando se separan los componentes.
• Todos los seres vivos, por grandes y complejos que sean, están todos constituidos por células.
Todas las actividades que pueden desarrollar dependen de las actividades de sus células.
• Todo organismo vivo ha sido alguna vez una única célula, que se transforma en grupos
organismos complejos celulares, en tejidos y estos en órganos que pueden formar sistemas. El que
sirve de base para la conducta es el sistema nervioso (SN) En él hay dos tipos de células:
neuronas y células de glÃ−a que sirven de soporte a células nerviosas.
Aunque las células son diferentes unas de otras en tamaño, forma y función (en especialización) tienen
muchos aspectos en común que son en los que nos vamos a centrar.
La vida apareció en nuestro planeta hace 3500-3600 millones de años y un primer paso fue la formación
de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas más simples que estaban en el agua, en la
atmosfera… gracias a la energÃ−a. AsÃ−, se fueron formando moléculas orgánicas sencillas y
aparecieron las asociaciones vivientes o vivas. No se sabe como aparecieron las células pero parece ser que
estas moléculas biológicas se fueron uniendo, por lo que se supone que fue por acumulación de
agregados, cuando se empezaron a aislar de su medio por una cubierta fina (membrana) que separa la vida de
las moléculas orgánicas del entorno. Estas formas de agregados parece que condujeron a organizarse en
estructuras que podrÃ−amos llamar precelulares (muy sencillas) pero que ya tenÃ−an una autonomÃ−a
(tenÃ−an reacciones) y parece ser que pudieron replicarse generación tras generación. AsÃ−, en millones
de años estas células que se podÃ−an parecer a las procariótas fueron evolucionando y haciéndose
más complejas (organismos pluricelulares) y se necesito una especialización y colaboración, lo que
condujo a grandes y complejas organizaciones celulares.
Nuestro organismo está compuesto por billones de células. La célula viva tiene una actividad
quÃ−mica muy grande (grandes funciones) y el metabolismo tiene lugar por miles de reacciones quÃ−micas
catalizadas por enzimas. Se tardó mucho tiempo en descubrirlas porque no habÃ−a aparatos adecuados o
medios para ello (en un mililitro de sangre, por ejemplo, hay cinco millones de células) hasta que no se
dispuso de estos mecanismos no se pudieron observar.
A principios del siglo XVII se empezaba a desarrollar cada vez más la óptica y se obtuvieron lentes cada
vez más potentes.
Cuando Robert Hooke (1665) realizó la primera descripción de células observándolas mediante
superposición de lupas, fue precisamente el primero en utilizar el término célula a lo que llamo “cell”
porque le recordaba a las celdillas de un panal de abejas. Estas estructuras tan elementales eran capaces de
realizar todas las funciones. En 1674, mediante superposición de lentes, Leeuwenhoek, que se considera el
padre del microscopio, descubrió células libres. Sin embargo no fue hasta bien entrado el siglo XIX
cuando gracias a los microscopios se demostró que no solo se observaban células en los tejidos vegetales
sino que también los animales estaban constituidos por células. Entonces se produjeron las
investigaciones de dos cientÃ−ficos alemanes llamados Schleiden (1838) y Schwann (1839) (un botánico y
un zoólogo que fueron los que formularon la teorÃ−a celular) que son los autores de la teorÃ−a celular.
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Virchow (1856) añadió un punto más a esta teorÃ−a, un nuevo aspecto que es el que cada célula
proviene de otra célula anterior (todo lo vivo procede de lo vivo)
Ya en el siglo XX los microscopios electrónicos dieron una visión mucho más detallada y se sabe que las
células son muy complejas y son estructuras organizadas en orgánulos con diferentes funciones. Todas las
células están formadas por moléculas que se unen y las células de tamaños, formas… diferentes (e
incluso no todas) tienen las mismas estructuras. En general podemos considerar que la célula se compone
por una masa más o menos viscosa, el citoplasma y dentro contiene los orgánulos o subestructuras que
desempeñan funciones muy diversas y especÃ−ficas.
Los mejores microscopios ópticos tienen un poder de resolución 2000 veces superior a la visión de
nuestro ojo y recuerdan a una canica (estructura tridimensional) Esto permite distinguir diferentes orgánulos
con el microscopio óptico:
• Núcleo Al partir una célula por la mitad, observamos sus diferentes orgánulos (para que se vea su
estructura interna) Con el microscopio óptico distinguimos el núcleo que es un orgánulo
aproximadamente esférico (aunque varÃ−a en diferentes tipos de células), de posición también
tÃ−pica o prácticamente central (en algunas puede no ser asÃ−) y que se encuentra en todas las células
eucariotas (palabra que significa verdadero núcleo) El tamaño varÃ−a de unas a otras pero es
proporcional aproximadamente al tamaño del citoplasma. Es la parte más importante de la célula, en
él se encuentran las moléculas de ADN en los cromosomas o cromatina que son los responsables de la
transmisión genética. Con los colorantes adecuados y el microscopio óptico podemos distinguir otros
orgánulos:
♦ Cromatina es una maraña de aspecto fibroso que prácticamente ocupa casi todo el espacio
del núcleo, son cromosomas descondensados (los cromosomas son cromatina condensada)
por lo que contienen ADN.
♦ Nucleolo Es un orgánulo más o menos esférico, denso y que contiene sobre todo
material ARN (se cree que aquÃ− se sintetiza el ARN ribosómico)
• Citoplasma Es el espacio que rodea al núcleo pero que está dentro de la célula. Se pueden diferenciar
algunas estructuras con las tinciones adecuadas y el microscopio:
♦ Vacuolas bolsas o sacos sin estructura interna que suelen estar llenas de lÃ−quido y material
celular (mayores y más frecuentes en los vegetales que en los animales)
♦ Mitocondrias Son bastante abundantes en las células animales y vegetales y están en el
lÃ−mite de resolución en el microscopio óptico. Son las centrales energéticas de las
células.
¿Qué ocurre si miramos lo mismo pero con un microscopio electrónico que tiene mayor resolución?
Tiene hasta 250.000 veces de aumento del tamaño de un objeto. La célula aparece entonces con el
tamaño de un balón. Ahora aparecen estructuras de muy diversos tipos (canales, fibras, sacos...) A cada
una de estas estructuras u orgánulos se les ha ido dando un nombre y hoy dÃ−a hay técnicas de
segmentación por las que se pueden separar o aislar los orgánulos para estudiarlos mejor, con más detalle.
Membrana celular o plasmática
La membrana rodea a la célula y delimita su espacio. Su estructura solo puede verse con el microscopio
electrónico y está lleno de pliegues, repliegues, microvellosidades, invaginaciones, evaginaciones…y
aunque delimita el espacio fÃ−sico de la célula, no la aÃ−sla del medio (no funciona como una coraza)
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sino que controla su contenido quÃ−mico por lo que tiene gran contacto con el exterior (controla las
sustancias que entran y salen de la célula) Además en las células nerviosas esto es particularmente
importante en la transmisión del mensaje. Todo el intercambio de materia entre el interior y el exterior esta
mediado por la membrana, está controlado por procesos bioquÃ−micos que ocurren en la membrana (las
funciones de la célula van a depender de las sustancias en intercambio) Si no fuera por esto, podrÃ−a morir
(por no conseguir materia de afuera necesaria para la vida y no poder desechar lo que no necesita) Cada una
de las funciones de la célula proviene de la absorción y secreción de sustancias.
En la composición quÃ−mica de la membrana se encuentran los glúcidos, lÃ−pidos y proteÃ−nas: mayor
cantidad de proteÃ−nas (52%), lÃ−pidos (40%) y por último los glúcidos (8%) Los fosfoglicéridos
(lÃ−pidos) forman parte de su estructura. Además, estos lÃ−pidos tienen una estructura más densa o polar
cargada negativamente y otra sin carga, este serÃ−a el otro extremo sin carga que es más ligero. Las
proteÃ−nas pueden ser de muy diferentes tipos pero la mayorÃ−a tienen función de transporte. Los
glúcidos son fundamentalmente polisacáridos que no se encuentran libres sino que están más bien
asociados a proteÃ−nas o a lÃ−pidos (glucolÃ−pidos o glucoproteÃ−nas)
Cuando se observa en el microscopio electrónico, parece como si la membrana tuviera tres capas: dos más
oscuras separadas por una más clara. Las lÃ−neas oscuras se han denominado como las terminaciones
densas de los lÃ−pidos y el área clara es la parte más ligera.
El modelo molecular de la membrana propuesto en 1982 y que es el aceptado a dÃ−a de hoy se propuso en los
años 70 por Singer y Nicolson, se llama modelo de mosaico fluido. Según este modelo, los lÃ−pidos de la
membrana formarÃ−an una doble capa de lÃ−pidos, una bicapa lipÃ−dica donde las moléculas estarÃ−an
ordenadas y los grupos polares (densos) estarÃ−an hacia dentro y fuera de la célula, (las proteÃ−nas
asimétricamente situadas) En esta bicapa lipÃ−dica fluida pueden estar las proteÃ−nas distribuidas de
forma muy irregular: en el exterior de la membrana, pueden atravesarla (proteÃ−nas intrÃ−nsecas o
integrales) , ser periféricas (extrÃ−nsecas) situarse sobre la superficie (en el citoplasma de la célula)…
La membrana es muy asimétrica y esto se hace más evidente porque las cadenas de glucolÃ−pidos y
glucopoteÃ−nas sobresalen sobre la superficie externa de la membrana. Además, estos componentes
(glucosa, proteÃ−nas y lÃ−pidos) no están estructurados de forma rÃ−gida y estable sino que hay cierto
grado fluidez, sus componentes tienen cierto grado de movilidad. Por tanto, los lÃ−pidos y las proteÃ−nas
integrales están dispuestos en una estructura en mosaico en el que las proteÃ−nas de la membrana están
como integradas o intercaladas en la bicapa que es relativamente continua. Tanto lÃ−pidos como proteÃ−nas
integrales pueden realizar movimiento de traslación dentro de la bicapa. Los principales componentes de la
membrana se mantienen en su lugar mediante interacciones muy débiles (sobre todo lÃ−pidos con
lÃ−pidos o lÃ−pidos con proteÃ−nas) y de carácter hidrofóbico. Tienen libertad o posibilidad de
movimiento lateral dentro de cada una de las bicapas pero el movimiento vectorial a través de la bicapa es
prácticamente imposible o está muy limitado lo que significa que un lÃ−pido o proteÃ−na que esta en una
mitad externa, no puede pasar a la mitad interna. Esta fluidez se debe al grado de saturación de los lÃ−pidos
de la membrana. El grado de saturación hace que sean fluidos a temperatura corporal y pueden realizar
movimientos laterales pero no vectoriales.
Otra caracterÃ−stica de la membrana es la asimetrÃ−a de sus componentes (lÃ−pidos, glúcidos y
proteÃ−nas) entre la superficie interna y la externa ya que se distribuyen de manera dispar, asimétrica.
AsÃ−, mientras la capa externa contiene un tipo de fosfolÃ−pido, la capa interna es rica en otro tipo de
fosfolÃ−pido y no hay posibilidad de intercambio por lo se considera que es una asimetrÃ−a constante (no
hay paso de un lado a otro) Tanto los glucolÃ−pidos como las glucoproteÃ−nas (glúcidos) solo se
encuentran en la superficie exterior. Las proteÃ−nas son el componente fundamental de todas las membranas
biológicas (son transportadoras, controlan la salida y entrada de sustancias, función de andamiaje…), son
importantes y además hay un gran número de enzimas. AsÃ−, las proteÃ−nas se han clasificado en
proteÃ−nas intrÃ−nsecas o integrales y proteÃ−nas extrÃ−nsecas o periféricas. Esta afirmación se ha
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hecho con su asociación con lÃ−pidos internos de la membrana y con su solubilidad.
• Las proteÃ−nas extrÃ−nsecas son solubles en disoluciones acuosas y se separan por procedimientos
suaves. No están asociadas a los lÃ−pidos de la membrana y entre ellas se encuentran por ejemplo la
espectrina y el citrocromo C.
• Las proteÃ−nas integrales o intrÃ−nsecas son que representan más del 70% de las proteÃ−nas de la
membrana son insolubles en soluciones acuosas (se necesitan disolventes organicos) y se necesitan
procedimientos más drásticos para aislarlos. Están asociadas a lÃ−pidos de la membrana, estas
pueden ir unidas a los glúcidos formando glucoproteÃ−nas por ejemplo la banda 3 (que atraviesa
toda la membrana) y la glucoforina (asociada a glúcidos, glucoproteÃ−na)
También hay enzimas, más o menos habrá 30 clases de enzimas diferentes distribuidas
asimétricamente. De todas las enzimas asociadas a las membranas la más importante por su función es la
sodio potasio ATPasa que interviene en la transferencia sodio-potasio. Hay otras en la superficie externa como
la acetilcolisnesteasa o en la superficie interna la proteoquinasa y la adenilciclasa.
Otra caracterÃ−stica es su permeabilidad que es fundamental para el funcionamiento de la célula (todas las
condiciones fisiológicas) Condiciona la entrada y salida de sustancias y también regula la salida de agua y
de sustancias de secreción. La salida o secreción se denomina exocitosis y la introducción de sustancias o
productos endocitosis. La membrana establece una clara distinción entre el lÃ−quido extracelular
(intersticial) y el intracelular. Una de las funciones de la membrana es mantener el equilibrio entre el interior y
el exterior de la célula. Este transporte y permeabilidad es muy especÃ−fico. La permeabilidad depende de
su estructura quÃ−mica. Un ejemplo de esta especificidad es que en el transporte de dos hexosas en las que
solo se diferencian un grupo H, hace que esos dos azúcares penetren en la célula por mecanismos
diferentes.
Mecanismos fundamentales por los que una molécula puede atravesar la membrana
• Pasivo no gasta energÃ−a y se basa en las leyes fÃ−sicas de la difusión. El movimiento de las
moléculas es a favor del gradiente de concentración debido a una tendencia a igualarse las
concentraciones. La facilidad o velocidad dependen de muchos factores, por ejemplo la
concentración, el tamaño de la muestra o la solubilidad de los lÃ−pidos de la membrana.
Algunas la atraviesan a una velocidad muy superior de la que cabrÃ−a esperar porque no se difunden por si
mismas (como en el caso de arriba) sino mediante una proteÃ−na transportadora (transporte facilitado)
• Transporte facilitado Se ha observado que algunas sustancias que atraviesan la membrana a favor del
gradiente de concentración lo hacen de manera más rápida (algunos azúcares, nucleótidos,
aminoácidos…) que se ayudan de una proteÃ−na transportadora de la membrana
• Transporte activo Las moléculas pueden entrar o salir incluso en contra del gradiente de
concentración (aunque su concentración sea mayor) esto se debe de nuevo a proteinas
transportadoras que usan ATP como fuente de energÃ−a y pueden seguir entrando incluso en contra
del gradiente (se consume energÃ−a de las células)
Se sabe que las células tienen 20 veces más átomos potasio en el interior que en el exterior. Esto se debe
a que continuamente siguen pasando, hay un transporte de sodio-potasio (bomba sodio-potasio)
El transporte de sustancias, de moléculas a través de la membrana es muy selectivo y esta selectividad se
atribuye a las proteÃ−nas de transporte, a las proteÃ−nas de las membranas que también se les llama
proteÃ−nas translocadoras o permeasas.
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Una permeasa actúa de manera similar a una enzima porque tiene un sitio que es capaz de unirse y reconocer
a la molécula que va a ser transportada. Además, aceleran el proceso de transporte y la selección es
especial ya que estas proteÃ−nas no aceptan todas las moléculas sino algunas con determinadas
caracterÃ−sticas especÃ−ficas. Además tras intervenir en el transporte queda intacta, no es modificada, es
decir, queda como estaba en un principio y puede volver a usarse. En general, se desconocen los mecanismos
de este transporte de sustancias en la membrana celular pero se han propuesto dos hipótesis:
• Mecanismo translocador o transportador
• Mecanismo de poro fijo
• Mecanismo translocador o transportador (Carrier)
Supone que la molécula que va a ser transportada a través de la membrana se une a la proteÃ−na
transportadora o translocadora en la superficie exterior de la célula y este complejo va a rotar y translocarse
hacia el interior de la célula o membrana (el citoplasma)
Sin embargo, si tenemos en cuenta la organización de la membrana de la célula, es poco probable que se
produzca asÃ− porque no es posible ni el movimiento de rotación (desde un punto de vista termodinámico)
ni la translocación (ya que las que están en una mitad de la bicapa no pueden pasar a la otra mitad)
• Mecanismo de poro fijo.
Es el mecanismo más aceptado. Conlleva menor desgaste energético. Requiere una energÃ−a que esté
formada por proteÃ−nas integradas que atraviesan la membrana y que una vez que se unen a la molécula
que va a ser transportada hacen cambios de conformación a medida que la molécula va entrando en la
membrana como un poro.
Cubierta celular (glucocalix)
En la mayorÃ−a de las células animales la membrana celular o plasmática está protegida por una
cubierta celular también llamada glucocalix (formada por polisacáridos de glúcidos) porque contiene las
cadenas de azucares de glucolÃ−pidos y gucoproteÃ−nas. Estas cadenas de azúcares están expuestas en la
superficie de la célula y de ello esta formada la cubierta celular. No obstante, en algunas células se
encuentra otra capa compuesta también por glúcidos pero los hidratos de carbono son secretados por la
membrana. Lo que pasa es que es imposible de determinar porque son muy continuas ambas capas, por lo que
vamos a llamarla solo cubierta celular.
Propiedades de la cubierta celular
• Filtración Protege a la membrana y no es absolutamente necesaria para la integridad de la célula
ni para la permeabilidad de la membrana (tiene un papel secundario) Sin embargo, tiene funciones
importantes y es que cumple un papel de filtración por lo que puede incluir o excluir moléculas
por su tamaño o carga (es la primera barrera)
• Microambiente Otro papel importante es el de microambiente, por lo que puede aceptar unas
moléculas y rechazar otras. Puede cambiar la concentración de sustancias del exterior o superficie
de la célula (actúa como barrera para la difusión de sustancias)
• Enzimática La cubierta celular tiene enzimas que intervienen en reacciones quÃ−micas de
degradación de moléculas, de glúcidos, hidratos de carbono y proteÃ−nas (interviene en la
digestión, catálisis)
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• Reconocimiento molecular interviene en el reconocimiento molecular de las células del mismo
tejido de un organismo y rechaza las de organismos extraños. Muchos de los rechazos de los
injertos son debidos a esto.
• Asociación de las células del mismo tejido tiene capacidad de reconocer otras moléculas
similares de un tejido y por tanto asociarse o adherirse disociándose de las que son diferentes. Esta
cubierta es una especie de señal o código molecular para la superficie de la célula porque
permite un gran número de combinaciones posibles de monosacáridos. En todos los fenómenos de
reconocimiento celular es necesaria la presencia de estos hidratos de carbono en la membrana.
Rechaza las extrañas y reconoce las del propio organismo.
ORGÓNULOS CELULARES
En el interior de la célula existen una gran cantidad de membranas (que forman grupos o delimitan
orgánulos) con una composición quÃ−mica muy similar a la membrana celular. Estas membranas internas
de la célula, forman un papel selectivo, forman barreras y compartimentos. AÃ−slan por tanto dentro de
citoplasma pero fuera del núcleo. Hay sistemas de membranas con funciones muy especÃ−ficas: algunos
orgánulos almacenan energÃ−a, otros sintetizan moléculas, otros las degradan…
El sistema de endomembranas (membranas internas) esta formado fundamentalmente por el retÃ−culo
endoplasmático o endoplásmico, el aparato de Golgi y la envoltura de la membrana nuclear. De estas tres,
veremos la composición y estructura de las dos primeras, ya que haremos un examen de los orgánulos en
función de su cercanÃ−a al núcleo (por lo que la envoltura celular la explicaremos más adelante)
• RetÃ−culo endoplasmático
El retÃ−culo endoplasmático esta formado por un sistema de membranas, de canales, de vesÃ−culas,
túbulos…solo es posible observarlo con el microscopio electrónico (ME). Estas membranas son muy
similares a las de la envoltura nuclear. Su tamaño varÃ−a en los distintos tipos de células. En las
células poco diferenciadas es muy escasa pero a medida que se acerca la diferenciación, se ve más.
Algunas de las membranas del retÃ−culo endoplasmático son lisas y otras rugosas. AsÃ− diferenciamos
retÃ−culo endoplasmático liso (REL) y retÃ−culo enplasmático rugoso (RER)
• El retÃ−culo endoplasmático rugoso (RER) Es rugoso porque tiene adheridos orgánulos
llamados ribosomas. Los ribosomas son el sustrato molecular donde tiene lugar la sÃ−ntesis de
proteÃ−nas. En los ribosomas es donde se traducen los mensajes que vienen del núcleo para la
sÃ−ntesis de proteÃ−nas y proporcionan el sustrato. Más del 50% de su masa esta compuesta por
ARN ribosómico. Parece ser que el RER contiene dos proteÃ−nas que no tiene el REL que son
glucoproteÃ−nas (riboforina I y riboforina II) y que parece ser que son los que intervienen en la
adherencia de los ribosomas a la membrana.
• El reticulo endoplasmático liso (REL) No posee ribosomas y está implicado en la sÃ−ntesis de
lÃ−pidos (por tanto en el retÃ−culo endoplasmático se sintetizan lÃ−pidos en el REL y proteÃ−nas
en el RER) El RER y el REL se sintetizan, continúan e intervienen en el transporte de sustancias,
moléculas, materiales… Por ejemplo después de que se sinteticen las proteÃ−nas son
transportadas bien incorporadas en distintos orgánulos, integradas en la membrana, en el exterior…
♦ Aparato de Golgi
Forma parte también del sistema de endomembranas y esta relacionado espacial y temporalmente con el
retÃ−culo endoplasmático. Además, por medio de vesÃ−culas secretoras se puede fusionar con la
membrana plasmática.
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Esta formado por una serie o apilamiento de sacos planos (unos cóncavos y otros convexos) cuyo número y
tamaño es variable y se denominan dictiosomas, que se disponen en forma de pilas paralelas y están
asociados con vesÃ−culas secretoras. Existe una Ã−ntima relación entre en aparato de Golgi y la secreción,
por lo que es abundante en las células secretoras. El aparato de Golgi constituye una estructura única y
bastante extensa. Además se sitúa en una posición definida entre el núcleo y la parte de la célula por
la que se va a excretar el material. Se encarga de liberar al exterior productos elaborados en la célula y
está implicado en la sÃ−ntesis de glúcidos o polisacáridos. A través del aparato de Golgi existe un
constante tráfico de sustancias que han podido ser sintetizadas en otra parte pero que aquÃ− son
empaquetadas. Juegan un importante papel mediante vacuolas secretoras en el empaquetamiento o
concentración. Se le puede considerar un centro de selección de las proteÃ−nas capaz de discriminar y
distribuir.
• Mitocondrias
Son orgánulos que están en el citoplasma de todas las células eucariotas Cuando se observan al
microscopio electrónico (ME) se ve que tienen una estructura compleja. Poseen una membrana exterior y
otra interior: la exterior la rodea y la interior está formada por pliegues llamados crestas mitocondriales. La
forma y disposición de estas crestas varÃ−a en los diferentes tipos de células asÃ− como su número
dependiendo de la actividad de la célula (en los músculos por ejemplo, es muy elevado) El compartimento
interno se denomina matriz mitocondrial y está constituida fundamentalmente por proteÃ−nas y enzimas,
que están implicadas en procesos de degradación de sustancias. Por tanto, la función principal de la
membrana interna es hacer de sustrato sobre el que van a tener lugar las reacciones quÃ−micas.
Durante muchos años se pensó que eran orgánulos completamente cerrados y que tenÃ−an un alto grado
de autonomÃ−a pero observaciones más recientes sugieren que son muy dinámicas y que interaccionan
con otras estructuras celulares. Hoy dÃ−a se les considera como uno de los indicadores más sensibles y
principales si no funciona algo bien en la célula porque se producen cambios degenerativos en la
mitocondria de la célula. Además, experimentan cambios de conformación, volumen…relacionados con
su función. Asimismo, la propia distribución de las mitocondrias dentro de la célula está determinada
por su función. Tiene una función muy importante y es que son los controles energéticos de las
células. El interior de las mitocondrias tiene más de 70 enzimas, coenzimas y cofactores implicados en la
degradación para obtener energÃ−a. Transforman energÃ−a (sistemas transductores de energÃ−a) mediante
un proceso de oxidación (es decir, en presencia de oxÃ−geno) liberan la energÃ−a contenida en las
moléculas y producen otras formas de energÃ−a. Por tanto, las mitocondrias producen situaciones en las
cuales las moléculas se van rompiendo y esa energÃ−a contenida en los alimentos se libera para producir
otras formas de energÃ−a. Si se libera energÃ−a ¿Dónde va? Se acumula en forma de ATP.
Ahora, a donde se necesita la energÃ−a va el ATP. Se sintetiza y destruye constantemente. Es un aceptador
(se sintetiza) y dador (se libera)
Las mitocondrias son las centrales energéticas de las células (más de 70 enzimas implicadas en
procesos de degradación de moléculas) AllÃ−, algunas moléculas como la glucosa se oxidan y se
rompen en trozos más pequeños. En esta reacción se liberan átomos de hidrógeno (se liberan
electrones pero suelen ir acompañados de protones: electrón + protón = 1 átomo de hidrógeno) Este
hidrógeno se une al oxÃ−geno y se forma moléculas de agua
Reacciones de oxidación-reducción
Las reacciones quÃ−micas no son más que transformaciones de energÃ−a: la energÃ−a que hay en los
enlaces de una sustancia se libera y se usa para formar otras moléculas. Se transfieren muchas veces
electrones de unos átomos o moléculas a otros, a esto se llama oxidación. Por oxidación liberan
energÃ−a contenida en el alimento y la transforman en otra energÃ−a quÃ−mica que se almacena en forma
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de ATP (sistemas transductores de energÃ−a en presencia de 0â””) La pérdida de un electrón se llama
oxidación y se dice que el átomo o molécula que lo pierde se ha oxidado. Pero el oxÃ−geno atrae mucho
los electrones, es el “aceptador”. La ganancia de electrones se denomina reducción. Estas reacciones se
conocen como reacciones de oxidación-reducción (REDOX) Muchas veces el electrón va acompañado
de un protón (1 átomo de H) En tales casos, la oxidación implica una pérdida de átomos de H (no ya
solo de electrones) y la reducción una ganancia de átomos de H. Perder átomos de hidrógeno se
denomina oxidación y su ganancia reducción. Los aceptadores son los que aceptan las moléculas de
hidrógeno (generalmente el oxÃ−geno formando Hâ””O) Por tanto, la principal función de las mitocondrias
es llevar a cabo esta reacción:
Esta reacción se denomina fosforilación oxidativa (respiración celular) Lo que el proceso necesita es
ADP, P y Oâ””. Se produce la salida de Hâ””O, COâ”” y ATP (adenina + ribosa + 3 fosfatos). El ATP es una
molécula altamente energética que se sintetiza en el interior de las mitocondrias, y se forma por
fosforilación oxidativa. La energÃ−a que se almacena en el ATP se va a utilizar en todos los procesos de la
célula que necesiten energÃ−a. Al dar su energÃ−a, el ATP se desintegra en ADP + P.
Las células que requieren grandes cantidades de energÃ−a (por ejemplos los espermatozoides) contienen
grandes cantidades de mitocondrias. En algunas células las mitocondrias se van a mover hacia los lugares
donde se precisa la energÃ−a. El Oâ”” se combina con C para dar COâ””, por eso se dice que las
mitocondrias son las responsables de la respiración celular. Pero esta reacción, incluye muchos pasos, cada
uno de ellos regulado por una encima especÃ−fica.
En resumen, se puede decir que las mitocondrias son orgánulos transductores de energÃ−a. La energÃ−a de
los alimentos viene en los enlaces. Esta energÃ−a se va liberando por degradación, proceso que culmina en
las células. La energÃ−a no se libera de forma repentina o inmediata sino gradualmente, y es utilizada
allÃ− donde se necesita. El eslabón común de todos los procesos que requieren energÃ−a es el ATP.
METABOLISMO CELULAR
Todas las células requieren energÃ−a para sus funciones. El alimento es la fuente de energÃ−a y
también de materiales para construir. En la digestión se van degradando las grandes macromoléculas de
los alimentos en trozos más pequeños. Estas sustancias degradadas se transportan hasta las células,
donde se obtienen la energÃ−a y los materiales (el objetivo de la nutrición) Para ello van a sufrir un conjunto
de reacciones que se denomina metabolismo. Son el conjunto de reacciones quimicas por el que se obtiene, a
partir de sustancias ya digeridas, energÃ−a y materia.
Al proceso de degradación de las grandes moléculas en otras mucho más pequeñas se le denomina
catabolismo. Este proceso liberará energÃ−a que servirá luego para otro proceso, el de sÃ−ntesis de
materias orgánicas (con gasto de energÃ−a) que se conoce como anabolismo. Son reacciones
complementarias y simultáneas:
La energÃ−a liberada en el catabolismo la utiliza la célula para la sÃ−ntesis o fabricación de nuevos
compuestos (anabolismo) El eslabón común de todos estos procesos es el ATP. La mayor parte de la
energÃ−a se saca de los glúcidos. Pero ¿qué ocurre con la energÃ−a entre las reacciones en que se
produce y los procesos en los que se gasta? Si no se almacena de ninguna manera, toda ella se disiparÃ−a en
forma de calor. De hecho, un 50% de la energÃ−a lo hace, pero el resto va a ser atrapada por a célula a
través de su “mecanismo atrapador de energÃ−a” Este mecanismo viene representado en la reacción
reversible por la que se transforma una molécula de ADP en otra de ATP:
El ATP almacena en sus enlaces la energÃ−a que se va a utilizar después. Cuando el ATP se rompe, se
convierte en ADP + P desprendiendo energÃ−a. Pero el ADP también se puede romper el AMP + P,
liberando también energÃ−a. Esto ocurre en el proceso de anabolismo.
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• Adenosin Trifosfato (ATP) si pierde un átomo de fosfato (P) se convierte en ADP
• Adenosin Difosfato (ADP) si pierde un átomo de fosfato (P) se convierte en AMP
• Adenosin Monofosfato (AMP) (con un solo grupo fosfato)
Por tanto, el ATP es la molécula que relaciona catabolismo y anabolismo. La energÃ−a del catabolismo se
almacena en horma de ATP que la libera en el anabolismo. El ATP (gran aceptador/dador de energÃ−a) tiene
pues una doble función: por un lado atrapar energÃ−a, por el otro darla allÃ− donde sea necesario.
Normalmente las células no almacenan el ATP. à ste se forma y se degrada continuamente, de tal forma
que en un dÃ−a se sintetiza y se degrada una cantidad equivalente al peso corporal. La molécula que
relaciona las reacciones de catabolismo y anabolismo es el ATP. La adición de ATP se denomina
fosforilación.
• CATABOLISMO
Es un conjunto de reacciones en que se rompen moléculas de alimento en otras más pequeñas y se libera
energÃ−a. En la mayorÃ−a de los casos, el catabolismo tiene lugar en las mitocondrias, que contienen
enzimas y facilitan esta ruptura. Esta ruptura tiene lugar de manera escalonada (no es repentina) Si fuera de
golpe dañarÃ−a las células. La degradación de la glucosa requiere 30 pasos sucesivos para obtener agua,
dióxido de carbono y ATP. En cada paso actúan las enzimas especÃ−ficas. La energÃ−a se va liberando
poco a poco.
Respiración celular
(intercambio energético) Son reacciones de oxidación. La energÃ−a quÃ−mica de los alimentos se va a
transformar en energÃ−a útil para la célula. Esta oxidación de las moléculas orgánicas es como
principalmente obtienen energÃ−a las células gracias a enzimas especÃ−ficas. Esta puede ser de dos tipos:
• Aerobia la degradación de las moléculas es competa. La molécula orgánica se degrada hasta
formar moléculas inorgánicas. La respiración se realiza con intervención de oxÃ−geno. La
liberación de energÃ−a es mayor aquÃ− que en la anaerobia.
• Anaerobia se obtiene energÃ−a sin intervención de oxÃ−geno. La degradación no es total, se
forman compuestos intermedios. Podemos distinguir dos subtipos: anaerobia propiamente dicha y
fermentación. La anaerobia se da en todos os organismos, incluido el hombre.
La vÃ−a anaerobia se realiza en todo tipo de organismos. Cuando se realiza mucho esfuerzo la vÃ−a aerobia
se agota y se utiliza la vÃ−a anaerobia.
Catabolismo de glúcidos
La mayor parte de energÃ−a a proporcionan los glúcidos. Es en el interior de las mitocondrias donde los
glúcidos se degradan enzimáticamente y se va a liberar energÃ−a que sintetizará el ATP. El catabolismo
de la glucosa es fundamental para los vertebrados. El balance final del catabolismo es:
Glucosa + 6 OxÃ−geno molecular 6 Dióxido de carbono + 6 Agua + EnergÃ−a
Se obtienen 686 Kcal por mol de glucosa. La glucosa al oxidarse va a perder átomos de H, y éstos los va a
ganar el oxÃ−geno, con lo que se va a liberar agua y mucha energÃ−a para sintetizar ATP. Distinguimos tres
etapas:
• Glucólisis
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• Ciclo de Krebs
• Fosforilación oxidativa (respiración)
En la glucólisis y en el ciclo de Krebs se van a ir liberando átomos de C que se van a unir con el O para
formar CO└. En la fosforilación oxidativa el H se va a unir con el O para formar agua, al tiempo que se
sintetiza el ATP (ADP + P) La glucólisis ocurre en el citoplasma, la respiración (ciclo de Krebs y
fosforilación) dentro de la mitocondria (la glucosa se oxida y el O└ se reduce)
• Glucólisis
Es un conjunto de reacciones por las que una molécula de glucosa C┠H┓└ O┠(6C) se convierte o
fragmenta en dos moléculas de ácido pirúvico Câ” H┓└ Oâ” (3C) liberándose energÃ−a
Esto se da en el citoplasma y siempre en condiciones anaerobias (sin oxÃ−geno) Es universal para todas las
células. Se forman dos moléculas de ATP en la glucólisis. Ocurre en torno a 9 etapas e intervienen
enzimas especÃ−ficas en cada una.
A partir de la glucólisis el ácido pirúvico puede seguir una ruta aerobia o una ruta anaerobia. La aerobia
(que es la que estudiaremos) implica presencia de oxÃ−geno y comprende el ciclo de Krebs y la
fosforilación oxidativa. En presencia de O└ el ácido pirúvico va a atravesar la membrana mitocondrial y
dentro de la mitocondria se va a producir su degradación total (oxidación o respiración celular) en pasos
escalonados. Se realiza mediante dos etapas: ciclo de Krebs (o ciclo de ácido cÃ−trico) que ocurre en el
interior de las mitocondrias con intervención de enzimas especÃ−ficas y luego ocurre la fosforilación
oxidativa
• Ciclo de Krebs
Antes de entrar en el ciclo de Krebs, la molécula de ácido pirúvico se va a oxidar, va a perder un C y va
a convertirse en ácido acético (2 de C) y se forma una molécula de CO└ que se desprende (este
serÃ−a el paso intermedio entre la glucólisis y el ciclo de Krebs) Al entrar en el ciclo de Krebs el ácido
acético (2C) se va a unir al ácido oxalacético (4C) y formar el ácido cÃ−trico (6C). Este ácido
cÃ−trico se va a desdoblar perdiendo átomos de carbono: pierde un carbono (5C), luego otro (4C) y se
convierte de nuevo en ácido oxalacético (4C) y el ciclo vuelve a empezar.
Como vemos, 2 de los carbonos del ácido cÃ−trico (6C) se oxidan y el oxalacético (4C) se regenera. Se
producen dos moléculas de COâ”” por cada ácido cÃ−trico (por cada ciclo) Asimismo, en cada vuelta
también se liberan átomos de H. Los carbonos se separan del ácido cÃ−trico y se forma COâ””. Se
desprenden átomos de H, que van a ser aceptados por ciertas moléculas llamadas transportadoras de
electrones. Parte de la energÃ−a liberada se va a utilizar para convertir el ADP en ATP.
• Fosforilación oxidativa
Los carbonos se oxidan y todos los electrones liberados van a pasar a la cadena de electrones. Estos átomos
de H (electrones) transportados se van a liberar degradándose por completo para unirse al oxÃ−geno y
formar agua. En estos pasos de transporte se va desprendiendo energÃ−a. Es la fosforilación oxidativa,
porque al ADP se le une un P (se da lugar un desprendimiento de energÃ−a que adoptará el ATP a partir de
ADP con la formación de esta molécula de agua) La fosforilación oxidativa es un pasaje escalonado de
transporte de electrones. Por cada 2H+ (electrones) que pasan al oxÃ−geno se forman 3 ATP´s.
A partir de la degradación aerobia se forman 38 moléculas de ATP: 36 se producen en reacciones
quÃ−micas con oxÃ−geno (aeróbias), las otras 2 en anaerobias sin oxÃ−geno (glucólisis) Una vez
formados los ATP, se exportan de la mitocondria, o bien la mitocondria se desplaza allÃ− donde se necesite
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energÃ−a.
Esta es la vÃ−a aerobia, pero hay una anaerobia. En esta última no es competa la degradación y se produce
menos energÃ−a. En ella se obtienen productos intermedios (etanol, ácido láctico)
Otros catabolismos
Catabolismo de los lÃ−pidos
Los animales acumulan los lÃ−pidos en forma de grasa. Constituye una vÃ−a más estable y lenta de
adquisición de energÃ−a que los glúcidos. Los acilglicéridos tienen la función energética más
importante.
Los ácidos grasos y glicerinas se oxidan en el citoplasma. Lo resultante va a la mitocondria (ciclo de Krebs),
hasta su degradación tota, produciéndose ATP, CO└ y H└O
Catabolismo de las proteÃ−nas
La principal función de las proteÃ−nas es estructural. Pero cuando el papel proteÃ−nico envejece se puede
catabolizar, aunque se obtiene menos energÃ−a que con los glúcidos. Las proteÃ−nas primero se degradan a
aminoácidos mediante la digestión. Algunos sintetizan nuevas proteÃ−nas y otros se degradan (ciclo de
Krebs) para obtener energÃ−a.
Célula Animal
Célula Vegetal
OTROS ORGÓNULOS
Citoesqueleto
Es el esqueleto de la célula, está en el citoplasma. Hoy dÃ−a se sabe que el citoplasma no era un
lÃ−quido en el que flotaban los orgánulos sino que es complejo y contiene un citoesqueleto formado por
largos procesos en forma de tubos (microtúbulos), por largos y finos filamentos (microfilamentos) y por
fibras de diferentes tamaños que forman todos ellos una red muy fina (red microtrabecular) que comunica
todos los elementos de la célula (conecta los orgánulos) dando consistencia, integridad y forma
(permitiendo cambios) a la célula. El citoesqueleto está implicado en todas las actividades dinámicas de
la célula (en sus reacciones y en sus movimientos) Todas las partes de la célula están en este medio
fluÃ−do (citoplasma) con dos estructuras (citoesqueleto). Existen tres proteÃ−nas:
Estas son las responsables de estas propiedades dinámicas, de todas estas funciones. Son contráctiles, son
proteÃ−nas globulares capaces de ensamblarse y desensamblarse (proceso reversible) formando fibras lo que
produce los cambios de forma.
Los microtúbulos constituyen también los cilios y flagelos que son elementos formados por microtúbulos
que permiten el movimiento de la célula en medios lÃ−quidos. Además, estas proteÃ−nas pueden formar
orgánulos o estructuras superiores (es el caso del centriolo)
Centriolo
El centriolo está formado por nueve grupos de tres microtúbulos dispuestos de forma paralela,
cilÃ−ndricos, rectilÃ−neos, de tamaño uniforme y muy próximos entre sÃ−. Solo aparece en las células
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animales y esta relacionado en el huso mitótico (también formado por microtúbulos) ya que ambos
influyen en los procesos de mitosis, de división celular. Los centriolos se encuentran en parejas y en ángulo
recto uno con respecto a otro. Estos centriolos, cuando la célula se divide no se dividen con ella, se generan
unos a otros. La existencia de un centriolo, induce a la aparición de otro.
Núcleo
Por su gran tamaño es visible al MO y fue uno de los primeros orgánulos celulares que se descubrieron
pero se desconocÃ−a su función. Tuvieron que pasar muchos años para que se entendiera su unción como
la de centro de información de la célula. En él se localiza la información o material genético (ADN)
El núcleo está rodeado por una membrana (sistema de endomembrana envoltura o membrana nuclear) Esta
constituido por una doble membrana que le separa del citoplasma. Ambas membranas están separadas entre
sÃ− por un espacio que se llama espacio perinuclear. Esta doble membrana contiene numerosas
interrupciones o poros que facilitan o controlan el trasvase de moléculas (partÃ−culas) entre el núcleo y el
citoplasma, pero que selecciona cuales entran y cuales no ya que es muy selectivo, su principal función es la
de selección (barrera selectiva citoplasma/núcleo - núcleo/citoplasma). Por ejemplo, una de sus
principales funciones es que impide la entrada de ribosomas activos en el núcleo (se forman allÃ− pero no
pueden volver) El ARN mensajero se forma en el núcleo, sale con el mensaje pero nunca más vuelve al
núcleo. Sin embargo. Las proteÃ−nas se sintetizan en el citoplasma (ribosomas del RER) y hay muchas que
entran en el núcleo y tienen la misma función. El núcleo, de hecho, tiene proteÃ−nas especÃ−ficas que se
forman en los ribosomas.
Parte de las proteÃ−nas han de entrar en el núcleo para realizar su función. Incluso hay proteÃ−nas
especÃ−ficas del núcleo como la ARN polimerasa, la ADN polimerasa y las histonas que son sintetizadas en
el citoplasma. No se sabe muy bien a qué se debe esta selección. Quizás algún tipo de señal en su
estructura les permite entrar, siendo indiferente su peso molécular o tamaño.
Dentro del núcleo hay una masa más densa que es el núcleolo. Tiene una gran concentración de ARN y
proteÃ−nas. No hay membrana que lo delimite. Es el lugar de transcripción de los ARN ribosómicos,
donde se empiezan a armar los ribosomas.
El principal componente genético (el ADN) lleva la información genética de una célula u organismo
a otras. Estas largas moléculas de ADN se alojan en el núcleo de las células, un lugar reducido. Esto es
posible porque se asocian a otras moléculas que logran su empaquetamiento (fundamentalmente, aunque no
siempre, proteÃ−nas ADN + proteÃ−na = cromatina) Forman asÃ− la cromatina. La cromatina se llama asÃ−
por la facilidad de teñirla. Tiene el aspecto de una maraña de fibras que ocupa todo el núcleo. Las zonas
más densas y compactas se llaman heterocromatina y las menos compactas, las más finas, eurocromatina.
La heterocromatina es la cromatina más compacta y suele adherirse en la parte interna de la envoltura
nuclear y en el exterior del nucleolo. Su conformación depende de su función. Cuando la célula se va a
dividir y transmitir su información genética a las células hijas, la cromatina se condensa enormemente
(unas 7000 veces) y da lugar a los cromosomas. Estos cromosomas solo serán visibles durante la mitosis,
cuando la célula se va a dividir, y no en el resto de la vida de la célula.
La cromatina puede aislarse y aparece como una sustancia gelatinosa que contiene ADN, ARN y proteÃ−nas
(histonas y no histonas)
• No histonas son muy heterogéneas y variables. Contienen ADN polimerasa y ARN polimerasa.
• Histonas son las más abundantes (1/1 en peso con el ADN) Se piensa que su principal función es
estructural. Son pequeñas proteÃ−nas básicas (captan H) y poseen entre un 10% y un 20% de
arginina y lisina (aminoácidos básicos) Por ser básicos, se unen al ADN. Hay cinco clases:
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♦ H┓ No es común a todas las especies (diferencias en distintas especies y tejidos de un
mismo individuo. Está relacionada con el plegamiento de la fibrocromatina)
♦ Hâ””A común a diversas especies (semejante)
♦ Hâ””B común a diversas especies (semejante)
♦ Hâ” común a diversas especies (semejante)
♦ Hâ” común a diversas especies (semejante)
La interacción de las histonas y el ADN forman los nucleosomas, que dan aspecto arrosariado a las fibras de
cromatina. Se pensó que estas estructuras circulares (nucleosomas) estaban unidas por ADN, pero
posteriormente se descubrió que era un artificio del estiramiento. En realidad, se tocan entre sÃ−, están
unidas.
La información genética dentro del núcleo se almacena en los cromosomas (o cromatina). El número es
fijo y especÃ−fico de cada especie. Todas las células de un organismo pluricelular tienen igual número de
cromosomas (nosotros tenemos 23 pares de cromosomas, 6) Cromatina y cromosoma son fisiológicamente
equivalentes pero en distintos estados. La cromatina aparece descondensada en los periodos de interfase y se
condensa formando cromosomas en los periodos de división celular. El material genético tiene que
dividirse en dos partes iguales (para las células hijas) para ello es mejor que esté condensado.
Cromosomas
Un cromosoma es una estructura alargada, de aspecto doble y formado por dos partes idénticas que se
denominan cromátidas unidas por una unión pequeña, el centrómero.
Cada cromática contiene una única y larga cadena de ADN (doble hélice) muy plegada y asociada con
las proteÃ−nas correspondientes. Ambas son idénticas porque provienen de la duplicación del ADN
parental. Las dos tienen la misma información, cada cromosoma tiene la información duplicada. Las
cromátidas de un cromosoma se llaman cromátidas hermanas. En el periodo de división celular se
observó que aparecÃ−an cromosomas dispersos por la célula, fruto de la condensación de cromatina, y
que eran emparejables dos a dos. Los cromosomas emparejables son “homólogos”. Los homólogos no son
idénticos, pero contienen información equivalente. Por ejemplo, pueden llevar información sorbe el color
de los ojos pero uno puede ser verde y otro azul. (no confundir homólogos y cromátidas hermanas)
El número de cromosomas es fijo, constante y caracterÃ−stico de cada especie. Todas las células de un
organismo tienen el mismo número de cromosomas. Pueden distinguirse cuatro tipos de cromosomas según
su forma (posición del centrómero)
• Telocéntrico el centrómero está en uno de los extremos.
• Acrocéntrico tiene un brazo (distancia entre e extremo y el centromero) muy corto.
• Submetacéntrico Tiene brazos desiguales (el corto no es tan corto como en el acrocéntrico)
• Metacéntrico Tiene los brazos de igual tamaño
Se denomina telómero a los extremos del cromosoma. Son extremos que tienen una estructura muy especial,
distinta a la del resto del cromosoma.
Toda célula procede de otra célula a través de la reproducción. La célula tiene pues capacidad de
reproducción (es altamente organizada y compleja), por ello para que una célula se divida deben
primeramente dividirse las moléculas que la componen. Hay tres niveles de reproducción:
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Nivel Molecular SerÃ−a la autorreplicación de ADN que va a ser transmitido a los hijos.
Nivel Celular Para conocer esto, debemos conocer el ciclo de la célula. Nos centraremos en este ciclo en
las células eucariotas. Toda célula pasa por dos o tres periodos en el transcurso de su vida: interfase
(G┓, S y G└) y división celular (mitosis)
• Periodo de reposo o interfase
Es el periodo que transcurre entre dos reproducciones, entre dos divisiones celulares. Aparentemente no se
producen cambios en la célula a nivel estructural, pero hoy se sabe que la actividad es máxima: el ADN se
está duplicando y por ello lo dividimos en tres partes:
◊ G┓ de espera Es el periodo de crecimiento de la célula. No hay sÃ−ntesis de
ADN. Se sintetizan proteÃ−nas y ARN, abarca desde que termina la mitosis hasta el
periodo siguiente. Solo hay una cromátida o cromosoma.
◊ S de sÃ−ntesis Es el periodo más importante. Se sintetiza ARN y proteÃ−na pero
también se replica o duplica el ADN (sÃ−ntesis de ADN) también los centriolos
◊ Gâ”” de espera es un periodo de crecimiento celular, se sintetizan proteÃ−nas y ARN
pero no ADN. AquÃ− el ADN serÃ−a doble porque ya se ha duplicado. Hay dos
cromátidas. El final de este periodo lo marcan los cambios en la estructura celular
que indican el inicio de la mitosis (aquÃ− las células tienen la cantidad de material
genético presente en la célula original)
En general, el periodo S, G└ y la mitosis suelen ser constantes en el tiempo invertido, el más variable suele
ser G
• Periodo de división celular (mitosis)
Es el proceso final que asegura el reparto equitativo de cromosomas a las células hijas. La continuidad de
cromosomas se mantiene, a través de este proceso en las células somáticas (del cuerpo) Todo se divide
en dos idénticas. Las células hijas son pues idénticas entre sÃ− y a sus progenitores. No es una
división reduccional (como la meiosis) Es un proceso continuo y muchas cosas ocurren a la vez: Se puede
entender como a separación final de las moléculas duplicadas
• División nuclear (cariocinesis)
♦ Profase En primer lugar se hacen visibles los cromosomas (de aspecto de filamento doble) y
los cromosomas están compuestos por dos cromátidas (resultantes de la duplicación de
ADN en la fase S) En segundo lugar, se produce el acortamiento de los filamentos
(cromátidas) y se condensa la cromatina (se engruesan también) El centrómero se hace
visible (aunque pequeño) Se hace cada vez más viscosa y ovoidal la célula.
En la profase temprana están los cromosomas están desperdigados pero se van aproximando a los
extremos, a la envoltura nuclear y dejan el centro libre (hecho que indica que la membrana nuclear va a
desaparecer quedando el contenido de núcleo libre en el citoplasma celular) En la profase tardÃ−a va a
desaparecer la envoltura nuclear. Los nucleolos van disminuyendo su tamaño hasta que se desintegran
(desaparecen) y quedan en desorden por el citoplasma. Se denomina prometafase a un periodo corto donde
tiene lugar esta desintegración de la membrana nuclear en el citoplasma.
• Metafase Se inicia con la aparición del huso mitótico. Se llama asÃ− porque tiene forma se huso
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(y se relaciona con la existencia de centriolos) Un fenómeno importante es la aparición de los
centriolos rodeados de un áster (estrella) formado por microtúbulos que irradian en todas
direcciones. Estos (áster y centriolos) se desplazan a los extremos de la célula y el huso va
creciendo entre ellos. Continúan hasta que están en los extremos de tal manera que los
microtúbulos del huso se extienden de polo a polo a lo largo de toda la célula (ocupando
posiciones opuestas entro de la célula)
Los microtúbulos se extienden entre los dos polos y los cromosomas se van a unir a algunas de estas fibras
del huso mitótico hasta quedar ordenados en el plano ecuatorial o placa metafÃ−sica arrastrados por su
centrómero (que tira de las cromátidas) las fibras con cromosoma son fibras cromosómicas y las que no lo
tienen son fibras continuas.
• Anafase Se divide el centrómero y cada cromosoma se separa en sus dos cromáticas. Esta
separación ocurre simultáneamente en todos los cromosomas, empujados por el centromero. El
centrómero siempre tira de la cromática hacia un polo de la célula (es el que dirige migración
polar) En este caso, cromosoma y cromátida es lo mismo. Termina esta fase con la separación
completa de las cromátidas hermanas. En esta fase el cromosoma tendrÃ−a una sola cromátida.
• Telofase Cromosomas independientes llegan a su polo y se descondensarÃ−a y recapitularÃ−a la
profase pero en fase inversa. Se agruparÃ−an en masas, las cromátidas empiezan a descondensarse,
volverÃ−a la envoltura nuclear. Vuelven los nucleolos y se reorganizan, se reducen y desaparecen
tanto los ásteres como el huso mitótico. Deja de ser viscoso el citoplasma y tiene lugar su
división.
• División del citopasma (citocinesis)
En las células animales ocurre por estrangulación de afuera a adentro de la membrana celular, se
constriñe la región ecuatorial. En las células de los vegetales, tiene lugar la formación del tabique
central que se va abriendo hasta la separación del citoplasma, es al revés, de dentro afuera.
Con la división del citoplasma la mitosis termina y se garantiza la identidad de la madre y la de las dos
células hijas. Todos los orgánulos se distribuyen en dos para ser idénticos en las células hijas. AsÃ−,
de esta forma, se asegura la igualdad entre las células y la misma información idéntica entre las dos
células hijas con un reparto equitativo del material genético.
En el dibujo de abajo encontramos la citocinesis de las células vegetales y observamos que no tienen
nucleolos en los polos. En la citosinesis animal, la diferencia estriba en que hay centriolos y se encuentran
cada uno en el polo opuesto
A las mitosis que tienen huso y aster, de las denomina mitosis astrales o anfiastrales, pero las células
vegetales no tienen centriolos ni astrales y se las llama mitosis anastrales.
La función de la mitosis es la reproducción de la célula es dos células hijas idénticas y equitativas.
Obtener “células nuevas”, sobre todo, en los procesos de crecimiento. Pero también sirve para separar
células o regenerarlas (sustituir células dañadas o desgastadas) En los embriones las tasas de división
son altas. Las células que se han especializado mucho se regeneran lentamente (las neuronas incluso no se
regeneran) Los ciclos celulares son muy variables. Pero en las nerviosas y musculares es muy lento o casi
inexistente.
Como las células somáticas (las del cuerpo) provienen del mismo cigoto, todas tienen el mismo número
diploide (2n) de cromosomas (sus cromosomas se presentan en pares, un juego doble) Antes de la división
celular son dipoides (2n) Nuestro número diploide son 23 pares (46 cromosomas) Las células hijas
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resultantes son idénticas entre sÃ− y con la madre.
• Haploide n = 23
• Diploide 2n = 46
• Nivel Organismo
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