Estructura y función celular 2ra parte

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2.1 Estructura y función celular. (2ª. Parte)
1) Reconoce los componentes de la célula:
 Membrana.
 Citoplasma.
 Núcleo.
2) Relaciona cada componente con su función en la célula:
 La membrana con el transporte de sustancias y la comunicación celular.
 El núcleo o nucleoide como centro de información y reproducción de la célula.
 Los orgánulos relacionados con la elaboración y transporte de biomoléculas: ribosomas, aparato
de Golgi, retículo endoplásmico.
 Los centros de almacenamiento y procesamiento de sustancias: vacuolas, vesículas, peroxisomas
y lisosomas.
 Las estructuras relacionadas con procesos energéticos: mitocondrias y cloroplastos.
 Las estructuras de soporte y movimiento: Citoesqueleto, cilios y flagelos
COMPARTIMENTOS
Las células son entes dinámicos, con un metabolismo celular interno de gran actividad cuya estructura
es un flujo entre rutas anastomosadas (unión de unos elementos anatómicos con otros de la
misma planta, animal o estructura mineral). Un fenómeno observado en todos los tipos celulares es la
compartimentalización, que consisten en que diferentes estructuras y orgánulos desarrollan funciones
específicas, lo que supone un método de especialización espacial y temporal.
RELACIÓN DE LA MEMBRANA CON EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS Y LA
COMUNICACIÓN CELULAR.
Las membranas celulares son estructuras vivas y en continua actividad, por lo que siempre se les
observa formando pequeñas prolongaciones (evaginaciones) y hundimientos (invaginaciones).
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA
Con el auxilio del microscopio electrónico y las bases de la biología molecular, se conoció la estructura
molecular aproximada y las propiedades de las membranas celulares.
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La composición de la membrana plasmática es por una doble capa de Fosfolípidos, por proteínas unidas
no covalentemente a esas bicapas, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas.
Un modelo que explica el funcionamiento de la membrana plasmática es el modelo del mosaico fluido,
de J. S. Singer y Garth Nicolson (1972).
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La parte lipídica de la membrana está formada por una película bimolecular que le da
estructura y constituye una barrera que impide el paso de substancias hidrosolubles.
Los fosfolípidos en la membrana se disponen en una bicapa con sus colas hidrofóbicas dirigidas
hacia el interior, quedando de esta manera entre las cabezas hidrofílicas que delimitan la
superficie externa de la membrana.
Las proteínas de la membrana están suspendidas en forma individual o en grupos dentro de la
estructura formando los canales por los cuales entran a las células, en forma selectiva, ciertas
substancias. Lo que le permite a la célula controlar la salida y entrada de substancias así como
los transportes entre compartimentos celulares.
Las proteínas también son capaces de llevar a cabo transporte activo (transferencia en contra
del gradiente de concentración).
Las demás funciones de la membrana, como son el reconocimiento y unión de determinadas
substancias en la superficie celular están determinadas también por la parte proteica de la
membrana. A estas proteínas se les llaman receptores celulares.
En la membrana se localizan unas glicoproteínas que identifican a otras células como
integrantes de un individuo o como extrañas (inmunoreacción).
Resumiendo, la estructura de las membranas depende de los lípidos y las funciones dependen de las
proteínas. Además de ser permeables, los componentes de las membranas celulares les permiten ser
elásticas y resistentes.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR:
Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido
intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo.
Neurotransmisores, hormonas, mediadores químicos locales afectan a células concretas modificando el
patrón de expresión génica mediante mecanismos de transducción de señal.
La membrana celular o plasmática, además de limitar y proteger a la célula aislándola del medio
externo, controla y regula el paso de sustancias que entran o salen de la célula por ósmosis o
transporte pasivo, por transporte activo, por endocitosis, etcétera; ya que, como sabemos, es
selectivamente permeable.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
DIFUSIÓN.
La difusión es un movimiento de moléculas en un líquido o en un gas, desde una mayor concentración a
otra de menor concentración.
La "ley de difusión" establece que al encontrarse dos sustancias de distinta concentración (pueden ser
gases o líquidos), la más concentrada (hipertónica) avanza o se dispersa hacia la menos concentrada
(hipotónica), debido a que la energía cinética de las partículas sigue los gradientes de concentración
hasta que la concentración se iguala (isotónica).
Un ejemplo fácil de observar consiste en colocar una gota de tinta de color intenso en un vaso con
agua.
La difusión se lleva a cabo en relación con el tamaño y la forma de las moléculas, del número de sus
cargas eléctricas y de la temperatura
.
+ LA DIÁLISIS
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Es la difusión de un soluto de bajo peso molecular (sustancia que se disuelve como la sal o el azúcar), a
través de los poros de una membrana permeable.
+ ÓSMOSIS.
Ocurre cuando el fenómeno de difusión o paso de moléculas de solventes (sustancias que se disuelven)
se realiza a través de los poros de una membrana permeable.
Este fenómeno es sólo una de las formas que utiliza la célula para el tránsito de sustancias a través de
su membrana, ya que además utiliza el transporte activo, transporte pasivo, (pinocitosis y fagocitosis).
Cuando una célula se encuentra en un medio isotónico (de igual concentración que su interior) no se
realiza el fenómeno de ósmosis.
 La turgencia ocurre si la célula se encuentra en un medio hipotónico (de menor concentración
que el contenido celular, por ejemplo agua simple), entonces el agua penetra en ella (por
endósmosis) y provoca que se hinche. Si la turgencia es excesiva puede ocasionar el
estallamiento de la célula.
 La plasmólisis es el caso contrario, es decir, si la célula se encuentra en un medio hipertónico
(más concentrado que su interior, por ejemplo agua salada), entonces el agua sale de su interior
por exósmosis (salida) y provoca la deshidratación del citoplasma. En caso excesivo, causa la
plasmólisis o destrucción del citoplasma, lo que ocasiona la muerte celular.
Ósmosis en una célula animal
En un medio isotónico, hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso constante de agua.
En un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede
estallar dando origen a la citólisis.
En un medio hipertónico, la célula arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama
crenación.
Ósmosis en una célula vegetal
En un medio isotónico, existe un equilibrio dinámico.
En un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de
turgencia.
En un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye,
produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la
plasmólisis.
A través de la membrana plasmática se realiza el intercambio de productos de molécula pequeña como
agua y sustancias disueltas, dióxido de carbono, oxígeno, etcétera. Este intercambio se realiza por
medio de transporte pasivo o bien por transporte activo.
El transporte pasivo se rige únicamente por las leyes físicas, es decir, por el fenómeno de ósmosis, de
acuerdo con los gradientes de concentración. No existe gasto de energía.
El transporte activo
En el transporte activo, la célula realiza un trabajo, por lo que hay gasto de energía.
La membrana no es pasiva, sino osmóticamente selectiva, porque permite el paso de unas moléculas
pero impide el de otras, y es capaz de modificar la velocidad de penetración o salida de moléculas, e
incluso permitir el paso en contra del gradiente de concentración. En este control intervienen las
proteínas (permeasas) que pueden detectar, seleccionar y transportar determinados productos.
ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS.
A la incorporación o entrada de productos a la célula se le da el nombre de endocitosis. La endocitosis
puede efectuarse por medio del transporte pasivo y del activo, además de la pinocitosis y la
fagocitosis.
 Se le da el nombre de pinocitosis a la introducción de pequeñas gotas de líquidos extracelulares
al citoplasma que pueden contener algunas partículas hacia el citoplasma mediante las
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invaginaciones de la membrana plasmática formando pequeñísimas vacuolas o vesículas
pinocíticas limitadas por dicha membrana.
 La fagocitosis es otra forma de endocitosis. Para la incorporación de productos de molécula
grande, como partículas de alimento como bacterias o glóbulos rojos, tal cual sucede entre los
glóbulos blancos, las amibas y otros.
A la salida o expulsión de los productos del interior de la célula, se le da el nombre de exocitosis,
como sucede con los remanentes de la digestión, los productos de excreción y los de secreción celular.
 Eliminación de residuos: Expulsión de deshechos que resultan del metabolismo o excreción.
Desechos de vacuolas digestivas en células animales.
 Secreción: Eliminación al exterior de la célula de diferentes sustancias generalmente útiles.
Secreción de leche, hormonas, enzimas, etcétera.
ACTIVIDAD: De la lectura anterior sobre el transporte celular toma los datos necesarios y completa el
siguiente cuadro de resumen.
TRANSPORTE
CELULAR
TRANSPORTE
PASIVO
TIPO DE
TRANSPORTE
DIFUSIÓN
ÓSMOSIS
DIÁLISIS
TRANSPORTE
ACTIVO
ENDOCITOSIS
(entrada de
productos)
PINOCITOSIS
FAGOCITOSIS
EXOCITOSIS
(salida de
productos)
ELIMINACIÓN
DE
RESIDUOS
SECRECIÓN
PRINCIPALES CARACTERISTICAS
EJEMPLOS
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EL NÚCLEO COMO CENTRO DE INFORMACIÓN Y REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA.
Generalmente tiene forma esférica u ovoide; se localiza en el seno del citoplasma y está limitado por
la membrana nuclear o carioteca.
El interior contiene ácidos nucleicos y el jugo nuclear o carioplasma, donde se encuentran uno o más
cuerpecillos esféricos y refringentes llamados nucléolos, que son condensaciones de ARN. Su función es
formar y ensamblar los complejos proteínicos llamados ribosomas que luego se transportan fuera del
núcleo.
La cromatina contiene al ADN, que posee la información hereditaria y formará los cromosomas.
Es el centro de síntesis proteica y ARN; en los eucariontes es el sitio de formación de los ribosomas.
+ Las células procariontes poseen una solo cadena de ADN que se encuentra enrollada y unida a la
membrana plasmática en el nucleoide.
+ Las células eucariotas poseen su material genético en, generalmente, un sólo núcleo celular,
delimitado por una envoltura consistente en dos bicapas lipídicas atravesadas por numerosos poros
nucleares y en continuidad con el retículo endoplasmático. En su interior, se encuentra el material
genético, el ADN, observable, en las células en interfase, como cromatina de distribución heterogénea.
CITOPLASMA
El citoplasma se localiza entre la membrana celular y la membrana nuclear, es un coloide que presenta
un aspecto parecido a la clara de huevo.
El estado coloidal del citoplasma le confiere a la célula algunas propiedades mecánicas, como
elasticidad, contractilidad, movimiento de ciclosis, rigidez, cohesión.
En el citoplasma de las células eucariontes se encuentran proteínas estructurales que forman micro
filamentos y micro túbulos que originan una especie de armazón proteínico o citoesqueleto.
El citoplasma representa un medio favorable para que las estructuras subcelulares que contiene
realicen sus funciones como si fueran los "órganos" de la célula, por lo que se les ha dado el nombre de
organoides celulares.
El citosol constituye hasta 55% del volumen celular. Está formado por proteínas en un 20% y su
consistencia se parece a la del gel. Muchas de las proteínas del citosol son enzimas relacionadas con el
metabolismo intermedio, por lo que en él ocurren reacciones de biosíntesis de azúcares, ácidos grasos,
nucleótidos y aminoácidos.
Comparación de estructuras en células animales y vegetales
Célula animal típica
Célula vegetal típica
Estructuras
Membrana plasmática
Membrana plasmática
básicas
Citoplasma
Citoplasma
Citoesqueleto
Citoesqueleto
Orgánulos
Núcleo (con Nucléolo)
Núcleo (con Nucléolo)
Retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático rugoso
rugoso
Retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático liso
Ribosomas
Ribosomas
Aparato de Golgi.
Aparato de Golgi
Mitocondria
Mitocondria
Vesículas
Vesículas
Lisosomas
Lisosomas
Vacuola central.
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Estructuras
adicionales
Centrosoma (con Centriolos)
Peroxisoma
Flagelo
Cilios
Plastos (Cloroplastos, Leucoplastos, Cromoplastos)
Microcuerpos (Peroxisomas, Glioxisomas)
Flagelo (sólo en gametos)
Pared celular
Plasmodesmos
1) LOS ORGÁNULOS RELACIONADOS CON LA ELABORACIÓN Y TRANSPORTE DE
BIOMOLÉCULAS:
Ribosomas.
Aparato de Golgi.
Retículo endoplásmico.
RIBOSOMAS: fábricas de proteínas
+ Son orgánulos granulares formados por ARN (ácido ribonucleico) y proteínas.
+ Pueden encontrarse solos en el citoplasma o unidos a las membranas del retículo endoplásmico.
+ Son las estructuras donde se fabrican las proteínas celulares que son seleccionadas y distribuidas a
toda la célula por medio del retículo endoplásmico.
+ Tiene sobre todo actividad almacenadora y secretora de los productos elaborados por las células,
como proteínas, enzimas, hormonas algunos carbohidratos.
APARATO DE GOLGI: Almacén y empaque de productos
Pertenece al sistema de endomembranas. El aparato de Golgi tiene sobre todo actividad almacenadora
y secretora de los productos elaborados por las células, como proteínas, enzimas, hormonas algunos
carbohidratos; por ejemplo, las proteínas que son sintetizadas en los ribosomas se desplazan al aparato
de Golgi.
+ Funciona como una planta empaquetadora, es decir, "empaca" en vesículas las secreciones que
recibe del retículo endoplásmico.
+ Su función de almacenamiento es debida a que continuamente recibe proteínas que se han
sintetizado en los ribosomas, modificándolas agregando otras moléculas como las de azúcares, ácidos
grasos y fosfatos.
Luego el aparato de Golgi forma nuevas vesículas con este contenido y las acerca hacia la membrana
celular para ser liberadas.
La secreción producida en el retículo endoplásmico pasa al aparato de Golgi, donde se les añaden otros
compuestos para luego excretarse.
RETÍCULO ENDOPLÁSMATICO: transporte y distribución intracelular.
Llega hasta la membrana nuclear, la membrana plasmática y tener conexiones con el aparato de Golgi.
Se han encontrado dos tipos de retículo:
El retículo endoplásmico liso o agranular (sin granos) y el retículo endoplásmico granuloso o rugoso, que
tiene asociado a sus paredes numerosos orgánulos llamados ribosomas. En el retículo rugoso se fabrican
proteínas, función en la que participan los ribosomas y las membranas del retículo endoplásmico. Las
membranas del retículo liso están relacionadas con la síntesis de lípidos (esteroides).
El retículo endoplásmico, además de permitir la circulación intracelular de sustancias por medio de
transporte pasivo, activo, invaginaciones, evaginaciones, etcétera, distribuye los productos elaborados
por la célula.
La membrana celular, las membranas del retículo endoplásmico, las de los orgánulos membranosos y la
membrana nuclear forman parte de la unidad de membrana.
2) LOS CENTROS DE ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE SUSTANCIAS:
Vacuolas: Su relación con distintas funciones
Vesículas
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Peroxisomas y
Lisosomas.
VACUOLAS
Las vacuolas son espacios citoplásmicos limitados por una membrana. Las vacuolas son más frecuentes
y abundantes en las células vegetales, en las que sirven como almacén de productos de reserva o de
desecho.
En algunos organismos, como los protozoarios, las vacuolas pueden ser contráctiles (intervienen en la
excreción).
VESÍCULAS
Las vesículas almacenan, transportan o digieren productos y residuos celulares.
Muchas se crean en el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático, o a partir de partes de la
membrana plasmática. Pueden ser nutritivas o digestivas, que contienen alimentos o residuos de éstos..
PEROXISOMAS
Los peroxisomas son vesículas donde se llevan a cabo reacciones metabólicas que producen peróxido de
hidrógeno (H2O2), conocido mejor como agua oxigenada, como subproducto.
Todos rompen grasas y aminoácidos en moléculas más pequeñas, que pueden ser usadas por la
mitocondria para producir energía.
LISOSOMAS
Contienen enzimas hidrolíticas capaces de degradar casi todos los componentes de la materia viva.
Se originan en el aparato de Golgi y sus enzimas son producidas en algunos ribosomas.
Son características de la célula animal, como los leucocitos que fagocitan cuerpos extraños, en los
protozoarios, etcétera. Cuando se destruyen, sus enzimas quedan en el citoplasma y llegan a provocar
la disolución de la célula.
3) LAS ESTRUCTURAS RELACIONADAS CON PROCESOS ENERGÉTICOS: Mitocondrias
y Cloroplastos.
MITOCONDRIAS: generadores de energía
Son orgánulos comunes en las células eucariontes aerobias, son numerosas y, por lo general, están
uniformemente repartidas en la célula.
Están formados por una doble pared membranosa que dejan un espacio central que se extiende
también entre las membranas que forman las crestas.
En la matriz se encuentran varios productos, como proteínas, enzimas, ácidos nucleicos, sales,
electrolitos y otros.
Las crestas poseen repartidas subunidades de aspecto globular llamadas partículas elementales, que
contiene enzimas respiratorias.
Su función es muy compleja, pues son los centros generadores de energía para la célula, mediante las
complejas reacciones químicas que se producen durante la respiración aerobia
LOS PLASTOS, PLÁSTIDOS O PLASTIDIOS
Su función principal es la producción y almacenamiento de importantes compuestos químicos usados
por la célula. Usualmente, contienen pigmentos utilizados en la fotosíntesis.
Cromoplastos (sólo en las células de plantas y algas). Sintetizan y almacenan pigmentos.
Leucoplastos: estos plastos son incoloros y se localizan en las células vegetales de órganos no
expuestos a la luz, tales como raíces, tubérculos, semillas y órganos que almacenan almidón.
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Cloroplastos(sólo en las células de plantas y algas). Realizan la fotosíntesis.
CLOROPLASTOS: Elaboración de alimentos
Se encuentran suspendidos en el citoplasma y son bastante numerosos.
Es el orgánulo donde se realiza la fotosíntesis de los organismos eucariotas autótrofos, a partir de
moléculas presentes en el cloroplasto, una en particular responsable de tomar la energía del Sol, es
llamada clorofila-a
4) LAS ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y MOVIMIENTO:
Citoesqueleto,
Cilios y
Flagelos
Centriolos
EL CITOESQUELETO
Proporciona a la célula elasticidad, contractilidad, movimiento y la forma de los orgánulos.
Es el armazón que da soporte a toda la célula.
Consta de una red de filamentos proteicos que se extiende por el citoplasma de todas las células
animales y vegetales, incluso en algunas bacterianas. Las funciones del Citoesqueleto son:
 Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos (orgánulos)
celulares
 Proporcionar el medio para el movimiento de orgánulos y otros componentes del citosol.
 Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y
flagelos, responsables de la propiedad contráctil en tejidos especializados como el músculo.
+ Microfilamentos (del latín mikros = pequeño, filum = hilo): varillas largas de unos 5 a 7 nm de
diámetro, compuestas de actina que interviene en el movimiento y la división celular.
+ Microtúbulos (del latínmikros = pequeño, tubus= caño, conducto) Conducto hueco, estrecho y
alargado de unos 25 nm de diámetro.
Mueven a los cromosomas en la división celular y proporcionan la estructura interna de cilias y flagelos.
CILIOS: Cilio o cilia (cilium, masculino; plural cilia) significa en latín “pestaña”.
Su principal misión es la de desplazar fluidos, como ocurre con el mucus del tracto respiratorio cuyos
cilios tienen la misión de atrapar las partículas del aire; empujan al óvulo a lo largo de las trompas de
Falopio hasta el útero o mueven el agua alrededor de las branquias.
FLAGELOS:
Un flagelo es un apéndice con forma de látigo que usan muchos organismos unicelulares y unos pocos
pluricelulares.
El único ejemplo de célula humana dotada de flagelo es el espermatozoide que utiliza su flagelo para
desplazarse. El flagelo de las eucariotas se mueve como un látigo al contrario el de las procariotas que
lo hacen rotando como un sacacorchos.
Los flagelos, que impulsan a muchos protozoos, están diseñados para desplazar toda la célula a través
de un fluido.
CENTRIOLOS
Su función principal es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso
acromático cuando ocurre la división del núcleo celular. Están presentes en las células de animales y en
las de algunos vegetales inferiores. Cada centriolo está formado por nueve tripletes de microtúbulos.
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EJEMPLOS DE MAPAS MENTALES
RIBOSOMA
APARATO DE GOLGI
RETICULO ENDOPLASMÁTICO
VACUOLAS
VESÍCULAS
PERIXOSOMAS
LISOSOMAS
MITOCONDRIAS
PLASTOS
10
CLOROPLASTOS
CITOESQUELETO
MICROTUBULOS Y
MICROFILAMENTOS
CILIOS
FLAGELOS
CENTRIOLOS
MEMBRANA
NUCLEO
11
DIFUSIÓN
OSMOSIS EN CÉLULAS ANIMALES
12
OSMOSIS EN CÉLULAS VEGETALES
ENDOCITOSIS
ESTRUCTURA DE LA LA MEMBRANA
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