organizació, estructura y actividad celular

PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES.
Ciencias - Biología.
Aldo Gárate Soto
ORGANIZACIÓN, ESTRUCTURA Y ACTIVIDAD CELULAR
CONCEPTOS BÁSICOS.
Las Células.
Los seres vivos están formados por células, sus
productos y sus derivados. Algunos constan de una
célula y se denominan unicelulares, mientras que
otros están formados por muchas células y se les
llama multicelulares.
La historia de este descubrimiento se remonta en el
año 1665 cuando el físico inglés Robert Hooke
(1665-1703), encontró que la corteza del
alcornoque Quercus súber, y los tallos de diversas
plantas estaban formados por hileras de
compartimientos de gruesas paredes que le
recordaron un panal de abejas, por lo cual les llamó
células (del lat. cellula: celdilla). Muchos años más
tarde, en 1835, Félix Dujardin señaló que las células
no eran estructuras huecas, sino que contenían una
sustancia homogénea de aspecto gelatinoso, que
en 1840, John Purkinje (1787-1869) denomina
protoplasma. El descubrimiento y el estudio de la
célula sólo fue posible gracias a la invención del
microscopio óptico por Robert Hooke.
los organismos dependen de las células (la célula es
la unidad funcional).
Finalmente, veinte años más tarde, en 1859, Rudolf
Virchow, le dio forma definitiva a la naciente teoría
al demostrar que todas las células provienen de
otra célula preexistente (la célula es la unidad
reproductiva).
Esta afirmación pasó a constituir la más amplia y
fundamental de todas las generalizaciones bilógicas
como la Teoría Celular.
La Teoría celular es un resumen de múltiples
investigaciones científicas de gran relevancia. A los
postulados ya mencionados, podemos agregar uno
nuevo y bastante reciente: La célula es la unidad
genética de los seres vivos, porque contiene la
información necesaria para realizar los procesos
biológicos y además posee la maquinaria para
hacer que esta información se exprese (manifieste).
La Teoría Celular se resuma así:
1. La célula es la unidad estructural de los
seres vivos.
2. La célula es la unidad funcional de los seres
vivos.
3. La célula es la unidad reproductiva de los
seres vivos.
4. La célula es la unidad genética de los seres
vivos.
DIVERSIDAD CELULAR.
Posteriormente, en el año 1839, el botánico
Matthías Scleiden y el zoólogo Theodoro Schwann,
después de realizar numerosas investigaciones
independientes en diversos tejidos vegetales y
animales, llegaron a concluir que todos los seres
vivos, independiente de su clase, estaban formados
por células (la células es la unidad estructural).
Además, se demostró que todas las funciones de
Las células se pueden agrupar en dos modelos de
organización
denominados
procarionte
y
eucarionte. Estos dominios, a su vez, se subdividen
en reinos.
La gran variedad de formas, tamaños y tipos de
asociación que presentan las células, corresponden
a una adaptación evolutiva a diferentes ambientes'
o a distintas funciones especializadas dentro del
organismo celular.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
La célula procarionte.
Es la unidad de vida más simple o primitiva. Es así
como se ha logrado identificar células procariontes
en fósiles de 3.000.000.000 de años de antigüedad,
mientras que células con características
eucariontes aparecen recién en fósiles de
1.000.000.000 de años.
En la actualidad, sólo los organismos del reino
Eubacteria, formado por las bacterias, y los
organismos del reino Archaea (Archea o Arquea),
presentan esta clase de células. Ellas se
caracterizan por la ausencia de envoltura nuclear,
razón por la cual, la información genética se
encuentra en contacto directo con el resto del
protoplasma. Tienen una estructura relativamente
simple que consta de una membrana plasmática
que envuelve una masa de protoplasma, donde
destacan el cromosoma y los ribosomas de tipo
procarionte. Es frecuente encontrar una pared
celular, distinta de la pared celular vegetal y
fúngica.
un complejo sistema de compartimientos
intracelulares limitados por membranas, que
permiten a estas células realizar una gran variedad
de
funciones
o
procesos
bioquímicos
simultáneamente y sin interferencias. De este
conjunto de compartimientos, el que alcanza
mayor relevancia es el núcleo, que almacena la
información genética.
Las diferencias entré células
procariontes y
eucariontes son muchísimas. Sin embargo,
nosotros sólo deberemos aprender cuatro
diferencias y una similitud.
Membrana
Nuclear
(carioteca)
Tamaño
Relativo Celular
ADN
Organelos
Membranosos
Ribosomas
Procarionte
Eucarionte
No
Si
Pequeño
Grande
Circular
Lineal
Ausente
Presente
Si
Si
ORGANIZACIÓN CELULAR.
Forma celular
La forma celular depende de varios factores:
1. Tensión superficial del agua celular: Otorga la
forma esférica de gran mayoría de las células.
2. Especialización funcional y adaptación al
medio: La forma dé las células depende de la
función que éstas presenten. Ej. La forma
alargada de las células musculares.
La célula eucarionte
Las células eucariontes son generalmente de
mayor tamaño que las de organización procarionte
y se les encuentra en los organismos de los reinos
Protista, Fungi (Hongos), Plantae (Vegetales) y
Animalia (Animales).Se caracterizan por presentar
3. Presencia eventual de una pared celular:
Algunos tipos celulares tiene una pared
celular. La pared celular es una estructura
rígida que se encuentra por fuera de la
membrana plasmática. Las células que
presentan pared celular son: células vegetales,
fúngicas y bacterianas.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
4. El citoesqueleto: El citoesqueleto es un
conjunto de proteínas que actúan como el
esqueleto celular.
5. Viscosidad o consistencia del protoplasma.
6. Presión de células vecinas.
Volumen/Tamaño celular.
El tamaño o volumen celular es también muy
variable pero característico para cada tipo celular.
Es así como el alga Acetabularia mediterránea y los
huevos de algunas aves, al menos en un comienzo
cuando son células individuales, pueden ser
observados a ojo desnudo llegando a medir 70 nm a
100 mm de diámetro, Sin embargo, la mayoría de
las células son microscópicas y miden algunos
micrómetros (µm) de diámetro.
Estos son, principalmente del tipo fosfolípido. Estos
tienen características anfipáticas, es decir,
presentan una "cabeza" (donde se encuentra el
fosfato), de carácter hidrofílica o polar y una "cola"
(formada por los ac. grasos), hidrofóbica de
característica apolares. Si estas moléculas se
colocan en ambientes acuosos, como el que existe
fuera y dentro de la célula, las moléculas de
fosfolípidos se dispondrán en doble hilera, con las
cabezas orientadas hacia los medios internos y
externos, en contacto con el agua,
las colas
rechazando el contacto con el agua.
ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES.
La membrana plasmática.
Es una delgada estructura que
envuelve
externamente a todas las células, manteniendo su
individualidad e integridad estructural y funcional.
Químicamente está constituida por cantidades
variables de lípidos, proteínas y carbohidratos.
Las moléculas de colesterol exclusivas de las células
animales, se encuentran inmersas en la bicapa de
fosfolípidos, contribuyendo a dar fluidez a la
membrana. Las células vegetales tienen otro
esteroles, en vez de colesterol, los cuales
desempeñan el mismo papel.
Los lípidos, que son las moléculas más abundantes,
forman la estructura básica de la membrana
constituyendo una barrera que evita el
desplazamiento libre de agua y de las constituyen
las sustancias hidrosolubles de un compartimiento
celular a otro.
Las proteínas que constituyen la membrana
plasmática son de dos clases: hidrofílicas e
hidrofóbicas.
Las primeras, que son fácilmente separables de la
membrana plasmática, se denominan periféricas o
extrínsecas y aparecen tanto en la superficie
externa como interna. Por su parte, las
hidrofóbicas, denominadas integrales o intrínsecas
se hunden en la capa lipídica, algunas desde la zona
hidrofóbica de la bicapa lipídica hasta una de las
caras de membrana, mientras que otras atraviesan
completamente
la
bicapa
lipídica,
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
considerándoseles
como
proteínas
intermembranosas.
Muchas de las proteínas integrales forman
verdaderos canales de transporte (poros), por los
cuales pueden difundir sustancias hidrosolubles
como iones y la propia agua. Otras actúan como
permeasas que trasladan sustancias en sentido
opuesto a la difusión (bombas).
El tamaño de las moléculas de proteínas son mucho
mayores que la de los lípidos, por ello, aunque
constituyen el 50% de la masa de la membrana, su
número es mucho menor que el de los lípidos. Por
cada una molécula proteína hay unas 50 de lípidos
aprox.
Por fuera de la membrana plasmática, asociados a
proteínas principalmente y a los lípidos se
encuentran
componentes
glúcidos
como
glicoproteínas y glicolípidos. Ellos componen el
glicocalix, responsable del reconocimiento celular.
Esta disposición de las moléculas es representada a
través del modelo del mosaico fluido, el cual
permite explicar la fluidez, flexibilidad y
funcionalidad de la membrana en los procesos
celulares. Esto también quiere decir que tanto los
lípidos de membrana y las proteínas pueden
desplazarse, rotar, fluir de una capa a otra y así
permitir el movimiento de la célula.
Funciones de la membrana plasmática.
La membrana plasmática es una estructura
constante y fundamental en todas las células, que
cumple funciones importantes como:
Mantener la constancia del medio interno
de la célula.
Regular el intercambio de sustancias hacia
y desde la célula.
Recibir y procesar la información
extracelular para luego trasmitirla hacia el
interior de la célula.
Interactuar con las membranas plasmáticas
de las células vecinas para formar tejidos.
Determinar la forma celular mediante la
interacción con el citoesqueleto.
Proveer el soporte físico para la actividad
secuenciada de las enzimas que se
encuentran en ella.
Transporte de
membrana.
sustancias
a
través
de
la
La membrana plasmática se comporta como una
barrera de permeabilidad selectiva para las
sustancias que entran y salen de la célula. Ciertas
sustancias pueden atravesar la membrana
libremente (hidrofóbicas), mientras que otras solo
pueden atravesar la membrana utilizando canales
(proteínas integrales)
Mosaico Fluido
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Mecanismos de intercambio entre la célula y
el medio extracelular.
La célula no puede realizar todas las funciones
aisladas del medio extracelular, ya que necesita
constantemente eliminar desechos hacia el
exterior e incorporar nutrientes y otras
sustancias hacia el interior. Por esta razón,
continuamente se está realizando el transporte
de iones y compuestos hacia y desde la célula.
El transporte de sustancias de bajo peso
molecular se realiza a través de la bicapa
lipídica o de canales de membrana delimitados
por proteínas. En general, estos mecanismos se
pueden clasificar de acuerdo al requerimiento
energético en dos tipos.
Transporte Pasivo (difusión simple,
osmosis, difusión facilitada)
Trasporte Activo.
Cuando las sustancias son de alto peso molecular
(o están dentro de vesículas), se transportan a
través de otro tipo de mecanismos, que involucran
el movimiento de regiones más o menos amplias
de la membrana plasmática. Existen dos tipos de
transporte con estas características:
Endocitosis
Exocitosis
Mecanismos de intercambio entre la célula y el
medio extracelular.
Trasporte Pasivo.
Es aquel que se realiza sin gasto de energía celular
(sin ATP) y gracias al movimiento cinético que
realizan las moléculas a través de la membrana. El
tránsito de entrada y salida de están sustancias a
través de la célula debe realizarse a favor de una
gradiente de concentración o iónica, es decir, el
desplazamiento de las sustancias se produce desde
un lugar de alta concentración hacia otro de baja
concentración. Se puede dar en dos formas.
1. Difusión simple: se produce a través de la
bicapa lipídica las moléculas pequeñas
como el O₂, el CO₂ y el N₂ pasan libremente
a través de la membrana. También lo hacen
compuestos liposolubles de mayor tamaña,
tales como los ác. grasos y los esteroides.
2. Osmosis: La osmosis es simplemente la
difusión simple de agua.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Si la concentración del fluido en que se encuentra
la célula es igual a la concentración intracelular (0,9
% NaCl ó 0,3 M NaCl), se le denomina solución
Isotónica, entonces la cantidad de agua que sale de
la célula, es la misma cantidad que entra a la célula,
por lo que no se experimentan cambios netos en la
forma celular.
Si la solución es de mayor concentración, se
denomina hipertónica, donde la célula perderá
agua de su interior. Cuando la célula pierde agua se
denomina:
Crenación: cuando las células animales
pierden agua.
Plasmólisis: cuando las células vegetales
pierden agua.
Por último, si la solución es de menor
concentración, se denomina hipotónica, es decir,
entra agua a la célula. Este fenómeno tiene nombre
y consecuencias distintas según el tipo de célula
afectada:
Citólisis: ocurre en las células animales.
Entra tanta agua a la célula que finalmente
la célula se destruye. Cuando afecta a los
eritrocitos se denomina hemolisis.
Presión de turgencia: ocurre en células
vegetales. Entra gran cantidad de agua, la
célula se hincha pero la pared celular evita
la citólisis.
3. Difusión facilitada: La mayoría de las
sustancias que se utilizan en los procesos
biológicos son solubles en lípidos, existen
algunos como los iones, el agua, los
aminoácidos y los monosacáridos, que no
se disuelven en lípidos, se disuelven en
solventes polares como el agua. Para que
etas sustancias puedan atravesar las
membranas se ha postulado un
mecanismos que implica una asociación
reversible de las moléculas transportadas
con las proteínas de membrana como son
los transportadores o carriers, los cuales
son específicos y regulados. Este transporte
no implica gasto energético, pues es a favor
de un gradiente de concentración. La unión
del soluto a la proteína transportadora le
confiere una modificación estructuras que
hace posible el traspaso del material al otro
la de la membrana.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Existen tres tipos de carriers asociados al
transporte pasivo:
a) Monotransporte o uniport pasivo; los que
transfieren una sola clase de soluto. Ej.
Glucosa en la mucosa intestinal.
b) Cotransporte o symport pasivo; los que
transfieren
dos
tipos
de
soluto
simultáneamente en el mismo sentido. Ej.
Glucosa y Na⁺ en la mucosa intestinal.
c) Contratransporte o antiport pasivo; los que
transfieren dos clases de solutos
simultáneamente, pero en diferentes
sentidos. Ej. ADP y ATP en las membranas
internas de la mitocondria.
a) Monotransporte o uniport activo.
b) Cotransporte o symport activo.
c) Contratransporte o antiport activo. En este
caso el más conocido es la bomba de
Na⁺/K⁺, encargada de mantener el
potencial de membrana.
Trasporte a través de vesículas.
Cuando las sustancias a trasladar son de gran
tamaño, la membrana celular las rodea,
envolviéndolas en una vesícula para llevarlas de un
logar a otro. Dependiendo del sentido en que se
realice el transporte, se conocen dos formas:
a) Exocitosis: hacia el exterior de la célula.
Para eliminar desechos o productos
solubles. Se produce la fusión de la vesícula
con la membrana plasmática y la liberación
hacia el extracelular del contenido
vesicular.
Saturación de canales disponibles para cada transporte
Transporte activo.
Se realiza contra gradiente de concentración, es
decir, mueve compuestos desde donde hay una
menor concentración hacia donde hay una mayor
concentración. Este tipo de transporte necesita
energía para mover los compuestos de “menos a
más” concentración, esa energía es la de ATP, por
lo tanto si hay gasto energético.
Las modalidades del transporte activo son análogas
al transporte pasivo, pero existen dos diferencias
fundamentales: en este caso hay movimiento
contra gradiente de concentración, y hay gasto
energético.
En este tipo de transporte los canales son
denominados frecuentemente como bombas.
b) Endocitosis: hacia el interior de la célula. A
la vez este proceso puede darle en dos
modalidades:
Fagocitosis: cuando la partícula es
un sólido o tiene un alto peso
molecular, tales como bacterias,
porciones de tejido degenerado.
Este proceso implica evaginación
de la membrana y la formación de
seudópodos.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
La capacidad de fagocitar está limitada a solo
ciertas células como algunos protozoos y
leucocitos.
Pinocitosis: cuando se introducen
moléculas como las proteínas,
junto con líquido extracelular. Este
proceso implica la invaginación de
la membrana para la formación de
pequeñas vesículas. Ingreso por
reconocimiento
de
partículas
específicas. Ej. Proteínas.
El medio intracelular.
EL MEDIO INTRACELULAR.
En el interior de la célula se encuentra una
sustancia de aspecto gelatinoso, en la cual se
diferencian varias estructuras, tales como el núcleo
y los organelos (en el caso de células eucariontes) y
el citoplasma (en el caso de eucariontes y
procariontes).
El citoplasma.
Es el compartimiento celular encerrado entre la
membrana plasmática y la envoltura nuclear. Esta
región presenta una compleja organización
estructural como producto de las numerosas
invaginaciones y diferenciaciones que experimento
la membrana plasmática durante la evolución
celular. Los plegamientos de la membrana dieron
origen a un conjunto de conductos, cisternas y
vesículas interconectadas, conocido como sistema
de endomembranas. A demás existen otros
organelos que, aunque independientes presentan
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limites membranosos (recuerda: los organelos
membranosos estas ausentes en los procariontes).
De esta forma, el citoplasma quedo separado en
dos porciones: la primera, se encuentra contenida
dentro del sistema vacuolar, o sistema de
endomembranas: organelos, vacuolas y gránulos de
secreción, y la segunda denominada matriz
citoplasmática, se encuentra fuera del sistema de
membranas y constituye el verdadero “medio
interno” de la célula. Este último, sueñe presentar
un aspecto homogéneo o finamente granular y en
él se encuentran los ribosomas, diversas clases de
proteínas fibrilares y globulares, encimas solubles y
el cito esqueleto.
Es importante señalar que dentro de esta
composición citoplasmática ocurre un proceso de
formación de ATP de tipo anaeróbico sin consumo
de O₂, llamado Glicolisis.
localizar en la parte basal de la célula y en las
musculares esqueléticas se dispone en las
proximidades de la membrana plasmática.
El núcleo consta de dos componentes que se
pueden distinguir morfológicamente: la envuelta
nuclear o carioteca y el nucleoplasma. La
envuelta nuclear separa el nucleoplasma del
citoplasma. En ella se encuentran las puertas que
comunican estos dos espacios, los poros
nucleares, que permiten el intercambio de
moléculas en los dos sentidos pero de una
manera específica y regulada. En el nucleoplasma
se encuentra el ADN y sus proteínas asociadas
formando la cromatina, que si está muy
compactada se le denomina heterocromatina y si
aparece más laxa se le denomina eucromatina.
También en el nucleoplasma se encuentra su
compartimento más insigne, el nucléolo.
El núcleo.
El núcleo es la estructura que caracteriza a las
células eucariotas. Es el compartimento donde se
encuentra el ADN y toda la maquinaria necesaria
para transcribir su información a ARN y para
replicarse. Normalmente aparece un solo
núcleo por célula, aunque en algunos casos hay
más de uno como ocurre en los osteoclastos, en
las fibras musculares esqueléticas o en los
epitelios de algunos invertebrados. La forma
nuclear es variable y se suele adaptar a la forma
celular, aunque no siempre es así. Por ejemplo,
los neutrófilos de la sangre poseen núcleos
multilobulados. La localización habitual del
núcleo es en el centro de la célula, pero también
puede situarse en otras posiciones más
periféricas. Así, en las células secretoras se puede
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Retículo endoplasmático (RE).
El retículo endoplasmático es un complejo sistema
de membranas dispuestas en forma de sacos
aplanados y túbulos que están interconectados
entre sí compartiendo el mismo espacio
interno. Sus membranas se continúan con las de la
envuelta nuclear y se pueden extender hasta las
proximidades de la membrana plasmática, llegando
a representar más de la mitad de las membranas
de una célula. Debido a que los ácidos grasos que
las componen suelen ser más cortos son más
delgadas que las demás. El retículo organiza sus
membranas en regiones o dominios que realizan
diferentes funciones.
Los dos dominios más fáciles de distinguir son el
retículo endoplasmático rugoso, con sus
membranas formando túbulos más o menos rectos,
a veces cisternas aplanadas, y con numerosos
ribosomas asociados, y el retículo endoplasmático
liso, sin ribosomas asociados y con membranas
organizadas formando túbulos muy curvados e
irregulares. La membrana externa de la envuelta
nuclear se puede considerar como parte del
retículo endoplasmático puesto que es una
continuación física de él y se pueden observar
ribosomas asociados a ella realizando la traducción.
Retículo endoplasmático rugoso (RER).
El dominio rugoso del retículo endoplasmático se
caracteriza por organizarse en una trama de
túbulos alargados o sacos aplanados y apilados,
más o menos regulares en su forma, con
numerosos ribosomas asociados a sus
membranas. La cantidad de ribosomas asociados
a sus membranas condiciona la forma de este
orgánulo, de tal manera que cuando el número
de ribosomas asociados aumenta los túbulos se
expanden adoptando la forma de cisternas
aplanadas. Esta morfología es claramente visible
en imágenes tomadas con el microscopio
electrónico de las células secretoras de proteínas,
las cuales tienen el retículo endoplasmático muy
desarrollado.
La principal misión del retículo endoplasmático
rugoso es la síntesis de proteínas que irán
destinadas a diferentes lugares: el exterior
celular, el interior de otros orgánulos que
participan en la ruta vesicular, como los
lisosomas, o que formarán parte integral de las
membranas, tanto plasmática como de otros
orgánulos de la ruta vesicular. Además, el retículo
endoplasmático rugoso tiene que sintetizar
proteínas para sí mismo, denominadas proteínas
residentes. Las proteínas integrales de la
membrana plasmática se sintetizan en el retículo
endoplasmático. Hay que tener en cuenta que las
proteínas sintetizadas en el retículo que van
destinadas a orgánulos concretos de la ruta
vesicular deben tener unas secuencias de
aminoácidos o modificaciones específicas
(actuarán como señales) para que cuando lleguen
a la zona de reparto del aparato de Golgi sean
reconocidas y dirigidas a sus compartimentos
diana correspondientes.
Cualquier proteína que se secrete o que forme
parte de los orgánulos o compartimentos de la
ruta vesicular empieza su proceso de síntesis en
el citosol pero terminará en el interior de una
cisterna del retículo o formando parte de sus
membranas.
Retículo endoplasmático Liso (REL).
Es un entramado de túbulos membranosos
interconectados entre sí y que se continúan con
las cisternas del retículo endoplasmático rugoso.
No tienen ribosomas asociados a sus membranas,
de ahí el nombre de liso, por tanto la mayoría de
las proteínas que contiene son sintetizadas en el
retículo endoplasmático rugoso. Es abundante en
aquellas células implicadas en el metabolismo de
grasas y detoxificación
El retículo endoplasmático liso está involucrado
en una serie de importantes procesos celulares
de los que se pueden destacar.
Las membranas del retículo endoplasmático
liso producen la mayoría de los lípidos
requeridos para la elaboración de las nuevas
membranas
de
la
célula,
incluyendo
glicerofosfolípidos y colesterol.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Aparato de Golgi.
En las células animales es un orgánulo que se
localiza próximo al centrosoma, el cual suele
estar en las cercanías del núcleo. Como el
centrosoma es el principal centro organizador de
microtúbulos, la posición central del aparato de
Golgi en las células animales depende de la
organización del sistema de microtúbulos. Por
tanto la existencia de este orgánulo en posición
central en las células animales depende de la
organización del sistema de microtúbulos. El
aparato de Golgi está formado por una serie de
cisternas
aplanadas
que
se
disponen
regularmente formando pilas. En una célula
puede haber varios de estos apilamientos y
algunas cisternas localizadas en pilas próximas
están conectadas lateralmente. A todo el
conjunto de pilas y sus conexiones se le
denomina complejo del Golgi. El número
(normalmente de 3 a 8) y el tamaño de las
cisternas en cada pila son variables y depende del
tipo celular, así como del estado fisiológico de la
célula.
En las células vegetales, que no tienen
centrosoma, hay numerosas estructuras similares
a aparatos de Golgi poco desarrollados dispersas
por el citoplasma. En las células vegetales las
cisternas del aparato de Golgi son más pequeñas
que en las células animales y no están unidas
formando apilamientos, aunque el número de
cisternas dispersas puede variar entre decenas y
más de cien.
Es un orgánulo polarizado y cada pila contiene dos
dominios, un lado cis y un lado trans. Entre ambos
se encuentran las cisternas intermedias. En el lado
cis existe un proceso continuo de formación de
cisternas con material procedente de la fusión de
compartimentos
túbulo-vesiculares
denominados ERGIC (endoplasmic reticulum Golgi
intermediate compartment), que se forman con
material proveniente del retículo endoplasmático.
El lado trans también posee una organización
túbulo-vesicular
denominada TGN (entramado
trans del aparato de Golgi o trans Golgi network),
donde las cisternas con las moléculas procesadas
se deshacen en vesículas que se dirigen a otros
compartimentos celulares. Por tanto se da un
traslado constante de moléculas desde el lado cis
al trans, pero también hay un flujo de reciclado en
sentido contrario mediado por vesículas
recubiertas con proteínas que parten de las zonas
laterales de las cisternas y se dirigen hacia otras
cisternas más próximas al lado cis. Es un orgánulo
en constante reciclado que afecta a su organización
y a su tamaño. Este orgánulo está especialmente
desarrollado en células con fuerte secreción.
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CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Mitocondrias.
Ribosomas.
Las mitocondrias son orgánulos que aparecen en
prácticamente todas las células eucariotas. Una
excepción son los arqueozoos, eucariotas que no poseen
mitocondrias, probablemente porque las perdieron
durante la evolución. Están formadas por una
membrana externa, una membrana interna con
muchos pliegues denominados crestas mitocondriales,
un espacio intermembranoso y un espacio interno
delimitado por la membrana interna denominado
matriz mitocondrial.
Se pueden dividir y fusionar entre sí con facilidad, con la
consiguiente mezcla de sus ADNs. Si se fusionan dos
células que tienen mitocondrias diferentes la población
de mitocondrias es homogénea en 8 horas. Este proceso
de fusión y fisión es complejo puesto que han de hacerlo
las dos membranas de forma correcta. Las mitocondrias
tienen una extraordinaria motilidad dentro de la célula
y suelen localizarse donde existe más demanda de
energía.
La membrana mitocondrial externa es altamente
permeable y contiene muchas copias de una proteína de
transporte denominada porina, la cual forma canales
acuosos a través de la bicapa lipídica. Así, esta
membrana se convierte en una especie de filtro que es
permeable a algunas moléculas de menor peso,
incluyendo proteínas pequeñas. Por el contrario la
membrana mitocondrial interna es impermeable al paso
de iones y pequeñas moléculas, por tanto la matriz
mitocondrial sólo contiene aquellas moléculas que
puedan ser transportadas selectivamente por esta
membrana. Así, su contenido es altamente diferenciado
del citosol.
En la matriz mitocondrial se encuentra el ADN, los
ribosomas y los enzimas para llevar a cabo procesos
metabólicos como la β-oxidación (oxidación de grasas),
El ciclo de Krebs que ocurre en la matriz mitocondrial a
expensas de O₂ y la Fosforilación oxidativa (cadena
transportadora de electrones), que transcurre en las
crestas mitocondriales, también requiere O₂. Todos
estos procesos son formas de síntesis de ATP.
La producción de estos pequeños gránulos
esféricos se inicia en el núcleo en una región
llamada nucléolo. Es una región especial en la que
se sintetizan partículas que contienen ARN
ribosómico y proteína que migran al citoplasma a
través de los poros nucleares y a continuación se
modifican para transformarse finalmente en
ribosomas.
Químicamente se componen de ARN y proteínas en
proporciones
aproximadamente
iguales.
Estructuralmente están formadas por dos
subunidades (la subunidad grande o mayor y la
subunidad pequeña o menor), que durante la
síntesis de proteínas se unen entre sí y con un
filamento de ARNm, formando un polirribosoma o
polisoma.
En las células procariontes, los ribosomas se hallan
libres en el citoplasma, mientras que en las
eucariontes pueden permanecer libres en la matriz
citoplasmática o bien, adheridos a la membrana
externa del RER. Los ribosomas libres son
característicos de las células en crecimiento, las
embrionarias o tumorales. En ellas se sintetizan
proteínas para el uso interno de la propia célula. En
cambio, los ribosomas adheridos a las membranas
del RER sintetizan proteínas de secreción y las
enzimas de los lisosomas.
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12
CIENCIAS – BIOLOGÍA.
Lisosomas.
Peroxisomas.
Son organelos membranosos (ausentes en
procariontes) similares a pequeñas vacuolas que se
encuentran en protozoos y células animales.
Contienen cerca de cuarenta enzimas hidrolíticas
capaces de catalizar la digestión a nivel celular de
diversos componentes celulares y extracelulares.
Los lisosomas recién formados tienen sus enzimas
inactivas, por lo cual se les denomina gránulos de
almacenamiento o lisosomas primarios. Cuando
algún cuerpo extraño hace contacto con la
membrana plasmática, se inicia un proceso de
endocitosis. De esta forma el cuerpo extraño queda
dentro de la vesícula membranosa llamada
fagosoma. Posteriormente el fagosoma se une con
el lisosoma primario dando origen a una gran
vacuola
digestiva
denominada
lisosoma
secundario, donde se lleva a cabo el proceso
digestivo celular. Después que los nutrientes
digeridos han difundido hacia el citoplasma, solo
quedan unos restos indigeribles que se compactan
y se acumulan en el interior de la vacuola que
pasan a denominarse cuerpo residual. Cuando las
sustancias a digerir provienen de la propia célula se
desarrolla un proceso llamado autofagia.
Corresponde a una vesícula esférica con membrana
envolvente y una matriz interior de aspecto
granular donde destaca un centro cristalino
formado por finos túbulos. Si bien se parecen
morfológicamente a los lisosomas, su origen es
diferente, se forma por gemación de las cisternas
del RE.
Los Peroxisomas se caracterizan por tener enzimas
oxidativas que participan en procesos de
detoxificación, tal como la degradación de alcohol
consumido por un individuo o la degradación de
agua oxigenada generada normalmente en los
procesos de respiración aeróbica. La enzima más
característica es la catalasa, que interviene, junto al
peróxido de hidrogeno (agua oxigenada), en
reacciones de oxidación de tóxicos.
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Centrosoma.
Solo se encuentran en células animales. En células
en interface se encuentran formando los
centriolos.
Los centriolos son un par de cilindros huecos cuya
pared
está
formada
por
microtúbulos.
Generalmente se encuentran dos por célula
dispuestos perpendicularmente entre sí.
Están relacionados fundamentalmente en el
mecanismo de división celular, organizando
durante la mitosis los filamentos del huso mitótico
que sirve como polo de atracción de los
cromosomas. En algunas células animales estos son
responsables de la formación de cilios y flagelos.
Citoesqueleto.
Estos tres tipos de filamentos pueden encontrarse
unidos o ampliamente interconectados por una red
tridimensional constituyendo la red o sistema
microtrabecular.
El sistema microtrabecular proporciona un soporte
estructural en el cual quedan suspendidos los
organelos,
permitiéndoles
redistribuirse
constantemente.
Es una red muy compleja y dinámica de
microtúbulos y filamentos que atraviesan el
citoplasma de la mayoría de las células eucariotas.
Estas estructuras permiten que la célula mantenga
su forma y organización interna, es también
responsable de las diversas formas de motilidad
celular.
El citoesqueleto está constituido por microtúbulos
(formada por una proteína llamada tubulina),
filamentos intermedios (neurofilamentos en
axones de neuronas) y microfilamentos
(compuestos por una proteína de tipo contráctil
llamada actina), los cuales mantienen la estructura
de la célula, mantienen sujetos a los organelos y
producen el movimiento de la célula. Los
microtúbulos
y
los
microfilamentos
frecuentemente se arman y desarman, de acuerdo
a las necesidades celulares de movimiento y de
mantenimiento de la forma celular. Los filamentos
intermediarios son más permanentes que los
microtúbulos y microfilamentos.
Las imágenes de abajo representan células
epiteliales con proyecciones en forma de dedos, los
microvellos. La localización y apariencia de las
fibras del citoesqueleto, varían en los diferentes
tipos de célula.
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