Capítulo 6, De gira por la célula
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Iván Ferrer Rodríguez, Ph.D. Catedrático De gira por la célula Capítulo 6 Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky, Jackson, 2009 Campbell Biology 9th Edition Microscopio de florescencia 2 Introducción Matthias Schleiden (1838) y Theodor Schwann (1839) fueron los primeros en proponer que las plantas y los animales se componen de células. Más tarde, RudolphVirchow (1855) propuso que las células se dividían y daban origen a nuevas células. Esto dio origen a la teoría celular: La célula es la unidad básica de la vida. Todos los organismos vivos están compuestos por células. Las células provienen de otras células. 3 10 m Human height Length of some nerve and muscle cells 0.1 m Chicken egg 1 cm Unaided eye 1m Frog egg Most plant and animal cells 10 µm Nucleus Most bacteria 1 µm 100 nm 10 nm Mitochondrion Smallest bacteria Viruses Ribosomes Proteins Lipids 1 nm Small molecules 4 0.1 nm Atoms Electron microscope 100 µm Light microscope 1 mm Introducción 5 Comparación Procariota Eucariota Ejemplos Bacterias Animales, plantas, hongos, protozoarios Núcleo No tiene núcleo, área nuclear o nucleoide Tiene núcleo Tamaño 1-10 mm 10-100 mm Organelos rodeados por membrana Ausentes Presentes Introducción 6 Comparación Procariota Ejemplos Bacterias Núcleo No tiene núcleo, área nuclear o nucleoide Tamaño 1-10 mm Organelos rodeados por membrana Ausentes Introducción 7 Comparación Procariota Eucariota Ejemplos Bacterias Animales, plantas, hongos, protozoarios Núcleo No tiene núcleo área nuclear o nucleoide Tiene núcleo Tamaño 1- 10 mm 10-100 mm Organelos rodeados por membrana Ausentes Presentes Introducción Todas las células tienen una serie de estructuras internas llamadas organelos y están rodeadas por una membrana externa que la rodea y la delimita. Esta membrana se conoce como la membrana plasmática, citoplásmica o celular. Plasma membrane 8 Introducción Núcleo, nucleoplasma - es el material dentro del núcleo. Citoplasma - porción que queda fuera del núcleo, incluye los organelos. Citosol - es el componente líquido del citoplasma, sin incluir los organelos. Membrana citoplásmica. 9 Núcleo Nuclear envelope El núcleo es un organelo es esférico u ovalado en el centro de la célula. Es el centro de control de la célula eucariota. Mide aproximadamente 5 mm. Tiene membrana con doble membrana (envoltura nuclear o membrana nuclear). 10 Nucleolus NUCLEUS Chromatin Plasma membrane Núcleo Nuclear envelope Tiene poros en la membrana nuclear por donde pasan materiales desde el núcleo hasta el citoplasma y desde el citoplasma hasta el núcleo. Contiene ácido desoxirribonucleico: DNA ADN 11 Nucleolus NUCLEUS Chromatin Plasma membrane Núcleo Nuclear envelope Función La información contenida en el DNA sirve de base para formar el RNA y éste para formar las proteínas. Contiene los nucleolos: Cuerpo granular en el núcleo que consiste de RNA y proteínas. Función: Aquí se sintetiza el RNA 12 ribosomal y ocurre el ensamblaje del las sub-unidades del ribosoma. Nucleolus NUCLEUS Chromatin Plasma membrane Núcleo Cromosomas Contiene los cromosomas. Consisten de un complejo de DNA y proteínas que tienen un arreglo filamentoso; cuando el complejo está disperso en el núcleo se llama cromatina. Función: Los cromosomas contienen los genes que controlan las actividades en la célula, mediante el dogma central. 13 Dogma central DNA RNA Proteínas Transcripción/traducción 15 Hemoglobina Organelos citoplásmicos Ribosomas Son organelos pequeños compuestos por dos partes: Sub-unidad grande Sub-unidad pequeña Están presentes en células procariotas y eucariotas. Están compuestos de RNA ribosomal y proteínas. Carecen de membrana. 16 Diagrama de un ribosoma Organelos citoplásmicos Ribosomas Retículo endoplásmico Función: síntesis de proteínas. Pueden estar atados al retículo Pueden estar libres en el citosol - sintetizan proteínas que actúan en el citosol. endoplásmico - sintetizan proteínas que se van a desplazarse a otros lugares: Insertar en la membrana citoplásmica. Ej. enzimas que catalizan el rompimiento de azúcar. Localización dentro de otros organelos (ej. lisosoma). Exportación hacia fuera de la célula (secreción de proteínas). 17 Organelos citoplásmicos Sistema de endomembranas Se refiere a los organelos eucariotas que contienen membrana. Esto incluye: 1) Membrana nuclear 2) Retículo endoplásmico 3) Aparato de Golgi 4) Lisosomas 5) Varios tipos de vacuolas 6) Membrana plasmática 18 Organelos citoplásmicos Retículo endoplásmico 1) Membrana nuclear - discutida anteriormente como parte núcleo. 2) Retículo significa (en latín) red pequeña; endoplásmico significa dentro del citoplasma. Retículo endoplásmico (RE) - es como un laberinto. Parece como un paquete de pan pita. 19 Organelos citoplásmicos Retículo endoplásmico 1) Membrana nuclear - discutida anteriormente como parte núcleo. 2) Retículo significa (en latín) red pequeña; endoplásmico significa dentro del citoplasma. Retículo endoplásmico (RE) - es como un laberinto. Parece como un paquete de pan pita. 20 Organelos citoplásmicos Retículo endoplásmico Consiste de una red de túbulos membranosos y sacos conectados llamados cisternas (reservorios para líquidos) que se extienden en el citosol. El espacio interno del retículo (delimitado por la membrana) se llama espacio cisternal. 21 Organelos citoplásmicos Retículo endoplásmico Función Hay dos tipos: Liso - activo en la síntesis de Rugoso - tiene ribosomas pegado en la superficie. lípidos, metabolismos de carbohidratos y detoxificación de drogas. Rugoso – involucrado en la síntesis Liso - carece de ribosomas. de proteínas que van destinadas a la membrana citoplásmica o van a ser secretadas. La secreción ocurre en vesículas 22 transportadoras (como una burbuja) que se forman en el RE. Organelos citoplásmicos Retículo endoplásmico Función Hay dos tipos: Liso - activo en la síntesis de Rugoso - tiene ribosomas pegado en la superficie. lípidos, metabolismos de carbohidratos y detoxificación de drogas. Rugoso – involucrado en la síntesis Liso - carece de ribosomas. de proteínas que van destinadas a la membrana citoplásmica o van a ser secretadas. La secreción ocurre en vesículas 23 transportadoras (como una burbuja) que se forman en el RE. Organelos citoplásmicos Aparato de Golgi (AG) También parece como un paquete de pan pita (igual que RE). Consiste de una pila de sacos membranosos aplanados, uno al lado del otro, pero NO conectadas como ocurre en el RE. El espacio interno de cada cisterna (delimitado por la membrana) está separado del citosol por la membrana. 24 Organelos citoplásmicos Aparato de Golgi (AG) Función Golgi: Muchas vesículas transportadoras viajan utilizando Golgi. Centro de manufactura, almacenamiento, sorteo y distribución de proteínas. Productos del RE son modificados, almacenados y enviados a sus destinos. 25 Organelos citoplásmicos Lisosomas Es como una bolsita, como una bolita. Son sacos hechos de membranas. Están llenos de enzimas hidrolíticas o digestivas que se forman en RE. Permiten digestión de 26 macromoléculas, sin daño a la célula. Organelos citoplásmicos Lisosomas Se forman por gemación en el aparato de Golgi. Están presentes en células de animales. Funciones: Fagocitosis Autofagia 27 Funciones Organelos citoplásmicos Vacuolas Son espacios, huecos, sacos grandes rodeados por membranas que tienen diferentes funciones. A) Vacuola digestiva - vesícula que se forma al ingerir alimentos mediante fagocitosis, presente en algunos protistas. 28 Organelos citoplásmicos Vacuolas Función B) Vacuola contráctil - bombea agua hacia fuera de la célula, presente en algunos protistas. Almacenamiento de alimentos. Disposición de desperdicios. C) Vacuola central - está rodeada por Protección contra animales una membrana llamada tonoplasto, depredadores (acumulan veneno o ocupa la mayoría del espacio en dan mal sabor). células de plantas: Absorbe agua Es un repositorio de iones inorgánicos (Na y K) 29 Relación entre organelos 30 Relación entre organelos 31 Relación entre organelos 32 Organelos citoplásmicos Membrana plasmática Membrana plasmática, citoplásmica o celular es una estructura que: Delimita la célula Establece el límite de la célula Rodea la célula Físicamente no es parte del sistema endomembranas, pero relacionado al mismo. 33 Organelos citoplásmicos Membrana plasmática Funciones Está presente en células procariotas Regula el movimiento de sustancias y eucariotas. hacia dentro y hacia fuera de la célula. Las membranas de diferentes grupos de organismos tienen características únicas. Ayuda a conservar la forma de la célula. Sirve como vehículo de comunicación con otras células. 34 35 Otros organelos citoplásmicos Mitocondria Presente en casi todas las células eucariotas. Es como un saco constituido por una doble membrana. La membrana interna se despliega y forma crestas. Tiene dos compartimentos: espacio intermembranal y matriz. 36 Otros organelos citoplásmicos Mitocondria Puede haber uno, cientos o miles por célula. Mide aproximadamente 1-10 mm. Contiene ribosomas y DNA y hacen sus propias proteínas. Es la casa energética de la célula. 37 Aquí ocurre la mayoría de la respiración celular. Proceso mediante el cual la célula genera energía en forma de ATP mediante el rompimiento de azúcares en presencia de oxígeno. Otros organelos citoplásmicos Cloroplasto Forma parte de una familia de organelos especializados llamados plástidos. Presente en células eucariotas de plantas y algas. Contienen un pigmento verde llamado clorofila que participa en fotosíntesis. 38 Otros organelos citoplásmicos Cloroplasto Es un organelo que posee doble membrana y espacio intermembranal. Dentro de membrana interna hay un fluido llamado estroma. Tilacoides - son otro sistema de membranas dentro del cloroplasto. Grana - son paquetes o grupos de tilacoides. 39 Otros organelos citoplásmicos Cloroplasto Características Mide aproximadamente 1-10 mm. Contiene ribosomas y DNA y hacen sus propias proteínas. Aquí ocurre fotosíntesis - es un 40 proceso en el que se convierte energía solar a energía química usando luz solar promoviendo la formación de compuestos orgánicos a partir de bióxido de carbono y agua. Otros organelos citoplásmicos Otros plastidios Amiloplastidios - son plastidios sin color que almacenan almidón en las raíces de los tubérculos. Foto 41 Cromoplastos - son plastidios que le confieren los colores naranja y amarillo a las flores y frutas. Otros organelos citoplásmicos Peroxisomas Son organelos esféricos en forma de saco, rodeado por membrana sencilla. Son compartimientos metabólicos especializados. Contiene diversas tipos de enzimas. Ocurren diferentes reacciones metabólicas. 42 Otros organelos citoplásmicos Peroxisomas Cooperan con los mitocondrios y cloroplastos en ciertas reacciones metabólicas. Diferente a los lisosomas, se forman en el citosol mediante incorporación de proteínas y luego se dividen al llegar a cierto tamaño. 43 Otros organelos citoplásmicos Citoesqueleto Es como una red densa de fibras que se extienden a través del citoplasma. Hay tres tipos de fibras: Microtúbulos Microfilamentos Filamentos intermedios 44 Otros organelos citoplásmicos Citoesqueleto Hay tres tipos de fibras: Los microtúbulos y microfilamentos interactúan con unas moléculas motoras que se desplazan a través de éstos. Los microtúbulos son tubos gruesos huecos, compuestos por proteína tubulina, empacados en forma de cuentas (que se pueden ensamblar y desensamblar con rapidez). 45 Otros organelos citoplásmicos Citoesqueleto Hay tres tipos de fibras: Hay tres tipos de fibras: Los microfilamentos son Los filamentos intermedios son estructuras finas, sólidas en forma de bastón, compuestos por proteína actina, empacados en forma de cuentas. 46 fibras resistentes formadas por polipéptidos, son más estables (no ensamblan y desensamblan fácilmente). Otros organelos citoplásmicos Citoesqueleto Función Función del citoesqueleto (Tabla Dan apoyo estructural y ayuda a 6.1 para ver funciones en detalle). mantener la forma de la célula. Dan apoyo mecánico a la célula. Ayudan en el movimiento celular y movimiento de organelos. Participan en la división celular. Componentes de cilios, flagelos, centriolos y cuerpos basales. 47 Estructura y función del citoesqueleto 48 Otros organelos citoplásmicos Centrosomas y centriolos Son cilindros huecos en el centro de la célula desde donde se forman los microtúbulos. Los microtúbulos funcionan como un vigas que resisten compresión en la célula. Dentro del centrosoma de la célula animal hay un par de centriolos. 49 Otros organelos citoplásmicos Centrosomas y centriolos Los centriolos están compuestos por 9 tripletes de microtúbulos. Participan en el proceso de reproducción celular (mitosis). 50 Otros organelos citoplásmicos Cilio y flagelos Son organelos de locomoción compuestos por microtúbulos. El movimiento de los cilios y los flagelos ocurre como resultado del arreglo de los microtúbulos. Cilios - proyecciones relativamente cortas, funcionan en movimiento de organismos unicelulares. 51 Otros organelos citoplásmicos Cilio y flagelos Flagelos - proyecciones relativamente largas, funcionan en movimiento de organismos unicelulares y espermatozoides. 52 Otros organelos citoplásmicos Pared celular El límite de la célula lo establece la membrana celular. La mayoría de la células sintetizan y secretan algún tipo de cubierta. Las células de plantas tiene pared celular (Figura 6.28). 53 Otros organelos citoplásmicos Pared celular Función Proteger, mantener la forma, previene ingestión excesiva de agua. La pared de las plantas es rica en el polisacárido (azúcar) celulosa y la de las bacterias en péptidoglucano. La mayoría de las células 54 bacterianas, hongos y protistas también están rodeadas por una pared celular (Figura 6.28). Otros organelos citoplásmicos Matriz extracelular Muchas células animales están rodeadas por una matriz extracelular (ECM). La composición celular de la ECM varía, pero en términos generales está compuesta por glucoproteínas (mezcla de azúcares y proteínas): 55 1) Fibras de colágeno - constituye la mitad de las proteínas en el cuerpo humano. Otros organelos citoplásmicos Matriz extracelular 2) Las fibras de colágeno están metidas en una red de proteoglycans (otras glucoproteínas). 3) Fibronectinas - otras glucoproteínas en la pared de células de animales. Estas reaccionan con un receptor en la membrana celular llamado integrinas. 56 Interacciones celulares Células vegetales En los organismos multicelulares, las células forman tejidos, órganos y sistemas. Las células cercanas interactúan. En las plantas, las células están perforadas con canales llamados plasmodesmata; las células están conectadas. 57 Plasmodesmata Interacciones celulares Células animales En animales hay tres tipos de conexión intercelular (entre células): Uniones herméticas - membranas de células vecinas están fusionadas. Desmosomas - se refiere a canales citoplásmicos que conectan células animales adyacentes. Uniones abiertas - unión tipo 58 remache que une fuertemente las células. Resumen 59
