Tema 13. La célula eucariota. Orgánulos membranosos.

TEMA 10. LA CÉLULA EUCARIOTA: ORGÁNULOS MEMBRANOSOS.
TEMA 10
LA CÉLULA EUCARIOTA: ORGÁNULOS MEMBRANOSOS.
ORGÁNULOS CON UNA MEMBRANA
1. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO.
Complejo sistema de membranas, compuesto por sáculos y túbulos aplanados
conectados entre sí que delimitan un espacio interno (lumen). Se comunica con el
complejo de Golgi y con la membrana nuclear externa.
Su función es la síntesis de proteínas y lípidos para la secreción y la renovación
de estructuras celulares.
1. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO.
El retículo endoplásmico rugoso (RER) o ergastoplasma está constituido por un
sistema de cisternas con ribosomas adheridos a la cara interna de su membrana. Su
membrana posee un espesor menor que el de la membrana plasmática de la célula (7
nm) y es más fluida (menos colesterol y glucolípidos).
1. FUNCIONES DEL RER.
 Síntesis y modificación de proteínas. Las proteínas sintetizadas en los
ribosomas del RER se almacenan en él y son transportadas hacia otros orgánulos.
Algunas de las proteínas son glucosiladas por glúcidos que se unen a aminoácidos,
experimentan modificaciones postraduccionales.
 Almacenamiento de proteínas. En el lumen se almacenan las proteínas que ya
han sido sintetizadas. Éstas se hallan unidas a chaperonas (proteínas acompañantes), que
facilitan su plegamiento y evitan su precipitación.
El RER está presente en todas las eucariotas excepto en los glóbulos rojos.
2. EL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO.
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No contiene ribosomas. Es un sistema de túbulos membranosos interconectados
entre sí y con el RER.
1. FUNCIONES DEL REL.
 Síntesis de lípidos y derivados lipídicos. En la cara citoplasmática del REL se
sintetizan todos los lípidos de la célula excepto los ácidos grasos y ciertos lípidos
mitocondriales. Los lípidos sintetizados son transportados hacia otros sistemas en forma
de vesículas. En el REL de las células intestinales y hepáticas se sintetizan hormonas
esteroideas y algunas lipoproteínas.
 Detoxificación. El REL inactiva muchos productos tóxicos liposolubles
procedentes del exterior (medicamentos, drogas) o del metabolismo celular.
Principalmente el hígado.
 Contracción muscular. Donde se denomina retícula sarcoplásmico. Acumula
Ca2+ en su interior y lo lobera en respuesta a estímulos nerviosos, para permitir la
contracción muscular.
2. COMPLEJO DE GOLGI.
Está formado por los dictiosomas, conjunto de sáculos o cisternas apiladas o
relacionadas entre sí, que aparecen rodeados de pequeñas vesículas membranosas. Se
diferencian dos caras.
 La cara cis o de formación. Próxima al núcleo de la célula, constituida
por cisternas convexas conectadas con el RER.
 La cara trans o de maduración. Hacia la membrana plasmática. Las
cisternas presentan un grosor mayor. A partir de éstas se originan vesículas o gránulos
de secreción.
Entre una y otra cara se dispone un número variable de vesículas de transición.
1. FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI.
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 Modificación de proteínas sintetizadas en RER. En el aparato de Golgi se
añaden carbohidratos terminales a las glucoproteínas procedentes del RER, adquiriendo
composición y estructura definidas. Se completa la maduración de las proteínas
procedentes del RER. Algunas sufren proteolisis específica (forma activa de la
proteína).
 Secreción de proteínas. Las proteínas se modifican desde la cara cis hasta la
cara trans. En la cara trans se forman las vesículas de secreción, que liberan su
contenido selectivamente en el exterior o en el interior de la célula. Algunas están
especializadas y poseen proteínas específicas en la membrana (vesículas revestidas).
 Participa en la formación de la pared celular vegetal y del glicocáliz en las
células animales.
 Se relaciona con el tránsito de lípidos por la célula.
 Interviene en la génesis de los lisosomas.
3. LISOSOMAS.
Pequeñas vesículas con una gran variedad de enzimas hidrolíticas implicadas en
los procesos de digestión celular.
Las enzimas digestivas son hidrolasas, cuya actividad enzimática tiene lugar a
un pH óptimo. Entre ellas están la fosfatasa ácida, las lipasas, la neuraminidasa, la
carboxipeptidasa y la nucleotidil-tranferasa. La membrana lisosómica posee una gran
importancia ya que contiene proteínas de transporte específicas (mantiene el pH ácido)
y proteínas implicadas en el transporte de sustancias.
El pH del lisosoma se mantiene gracias a una ATPasa de membrana que bombea
H+ hacia el interior. Las proteínas de la cara interna están altamente glucosiladas, lo cual
les sirve de protección frente a sus propias enzimas y la acidez del medio. Dos tipos:
 Lisosomas primarios. Proceden del complejo de Golgi y contienen
diversas enzimas hidrolíticas.
 Lisosomas secundarios. Donde tienen lugar los procesos activos de la
digestión celular.
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1. FUNCIONES DE LOS LISOSOMAS.
Participan activamente en la digestión celular.
 Fagolisosomas. (Vacuolas o vesículas digestivas, heterolisosomas).
Formados a partir de la unión de un lisosoma primario con una vacuola fagocítica. En
las amebas  procesos de fagocitosis. En las células que defienden al organismo 
macrófagos (fagocitosis microorganismos patógenos).
 Autofagolisosomas.
Los
lisosomas
se
fusionan
con
vacuolas
autofagocíticas para eliminar restos celulares. En procesos de autofagia.
 Cuerpos multivesiculares. Contienen numerosas vesículas, como las
vesículas autofagocíticas o de endocitosis en el interior de lisosomas primarios.
Finalizada la digestión celular, en los lisosomas secundarios quedan restos que
son excretados al exterior (vacuola fecal). En algunos casos permanecen en la célula
(cuerpos residuales o telolisosomas).
Por el funcionamiento defectuoso del sistema lisosómico se pueden dar diversas
enfermedades como la silicosis (inhalación de partículas de sílice que no pueden ser
eliminadas por los lisosomas) o la gota (formación de cristales en lisosomas
secundarios).
4. VACUOLAS.
1. VACUOLA VEGETAL.
Las células vegetales poseen una vacuola de gran tamaño (30-90% del volumen
celular), cuya membrana se denomina tonoplasto, con un contenido líquido de
naturaleza variable.
Sus funciones son:
 Mantenimiento de la turgencia celular y aumento de la superficie de la
célula y, por tanto, la capacidad de intercambio con el exterior.
 Almacén de reserva para iones, glúcidos, aminoácidos, proteínas,
pigmentos y otras sustancias vegetales. Productos de desecho.
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 Contiene enzimas lisosómicas.
2. VACUOLA CONTRÁCTIL O PULSÁTIL.
Orgánulo membranoso de contenido acuoso, presente en gran cantidad de
protistas, cuya función es la expulsión del agua que entra por ósmosis en el interior de la
célula. Un ejemplo es el paramecio.
5. PEROXISOMAS.
Son orgánulos implicados en reacciones de oxidación que contienen enzimas
oxidativas: D-aminoacidoxidasa, uratooxidasa, catalasa y peroxidasa.
Morfología semejante a la de los lisosomas. No presentan actividad hidrolásica.
A veces poseen inclusiones cristalinas centrales formadas por acumulación de enzimas.
Son orgánulos energéticos.
1. FUNCIONES DE LOS PEROXISOMAS.
 Reacciones oxidativas. Las oxidasas oxidan compuestos orgánicos mientras
transfieren electrones al oxígeno y se forma peróxido de hidrógeno, producto tóxico que
eliminará el propio peroxisoma.
H2O +
1
O2 → H2O2
2
También se hallan implicadas en el catabolismo de las purinas y los ácidos
grasos.
 Detoxificación. Los peroxisomas contienen enzimas que eliminan el H2O2, el
etanol, etc. La catalasa transforma el H2O2 para obtener oxígeno y agua o lo utiliza para
oxidar otros sustratos (etanol, acetaldehído).
ORGÁNULOS CON DOS MEMBRANAS
1. MITOCONDRIAS.
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Las mitocondrias constan de los siguientes elementos:
 Membrana mitocondrial externa.
 Espacio intermembranoso. Entre ambas membranas mitocondriales.
 Membrana mitocondrial interna. Estructura trilaminar con numerosas
invaginaciones o crestas mitocondriales que se introducen en la matriz. Pueden ser
aplanadas o tubulares. Esta membrana carece de colesterol y es más permeable a los
iones que la membrana externa. En ella se encuentran las cadenas de transporte
electrónico y enzimas como la ATPasa, la cual aparece como pequeñas partículas
localizadas a intervalos regulares en la cara matricial de las crestas mitocondriales
(partículas elementales F1 o de Fernández Morán).
 Matriz mitocondrial. Contiene ADN mitocondrial, ARN y ribosomas de
70 s (como los de las bacterias).
En las mitocondrial se realiza el metabolismo oxidativo energético. Son
cilíndricas o alargadas y con los extremos redondeados; su diámetro oscila entre 0.5 m
y 1 m. Se observa al MO, pero su estructura sólo se ve a ME. Aparecen en número
variable (2000).
1. FUNCIONES DE LA MITOCONDRIAS.
 En la matriz mitocondriales produce:
 La -oxidación de los ácidos grasos y la descarboxilación oxidativa del
ácido pirúvico.
 El ciclo de Krebs.
 La síntesis de proteínas mitocondriales.
Génesis de las mitocondrias
Son siempre de origen materno.
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Se dividen de forma independiente en el interior de la célula. Bipartición o
gemación.
2. CLOROPLASTOS.
Forman parte de un conjunto de orgánulos de las células eucariotas vegetales, los
plastos o plastidios. se distinguen varios tipos:
 Cloroplastos. Orgánulos de color verde relacionados con el metabolismo
fotosintético.
 Cromoplastos. Contienen pigmentos carotenoides, responsables del color
del tomate, la zanahoria, el limón, etc.
 Leucoplastos. Incoloros. Almacenan sustancias de reserva como el
almidón (amiloplastos), grasas (elaioplastos) o lipoproteínas.
Los cloroplastos se encuentran en número y forma variables. Su tamaño oscila
entre 2 y 10 m.
1. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS.
 Envoltura. La membrana plastidial externa e interna, con estructura continua
que delimitan completamente el cloroplasto. Están separadas por el espacio
intermembranoso o periplástico. La membrana externa es muy permeable, y la interna,
menos permeable, contiene proteínas específicas implicadas en el transporte.
 Estroma. Es la matriz del cloroplasto, delimitada por la membrana plastidial
interna, que rodea a los grana. Contiene ADN circular de doble hélice, ribosomas de 70
s, orgánulos de almidón o inclusiones lipídicas.
 Tilacoides y grana. Los tilacoides son sáculos membranosos que se disponen
paralelamente al eje mayor. Algunos tilacoides se apilan formando grupos, los grana
(singular de granum). Otros, atraviesan el estroma y conectan los distintos grana. Todo
está interconectado y forma un compartimiento interno, el espacio tilacoidal.
La membrana tilacoidal contiene un 12% de pigmentos (clorofilas, carotenoides,
etc.). En ella se localizan los fotosistemas (centros de reacción) y los pigmentos antena,
además de las ATPasas implicadas en la fotosíntesis.
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1. FUNCIÓN DE LOS CLOROPLASTOS.
Realizan la fotosíntesis oxigénica. Se distinguen dos fases:
 Fase lumínica. En la membrana tilacoidal se producen las reacciones de
conversión de la energía lumínica en energía química (ATP). Fotofosforilación
oxidativa.
 Fase oscura. En el estroma tiene lugar la fijación del CO2 en moléculas
orgánicas y su almacenamiento en forme de polisacáridos de reserva, por lo general,
almidón. Ciclo de Calvin.
Biosíntesis de ácidos grasos y síntesis de proteínas.
Génesis de los cloroplastos
Los cloroplastos se pueden originar por escisión binaria (bipartición).
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