LA CÉLULA PREGUNTAS RESUELTAS
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1. La circulación intracelular se realiza a través de:
A) El retículo endoplasmático
B) Los ribosomas
C) Los centrosomas
D) Los dictiosomas
E) Las mitocondrias
2. La digestión tanto intracelular como extracelular es realizada por:
A) R. endoplasmático rugoso
B) R. endoplasmático liso
C) Peroxisoma
D) Centriolos
E) Lisosomas
3. Se considera como uno de los autores de la teoría celular:
A) Janssen
B) Hooke
C) Leewenhoek
D) Virchow
E) Brown
4. Un organismo procariótico se caracteriza por carecer de:
A) Plasmalema
B) Citoplasma
C) Carioteca
D) Ribosomas
E) ADN
5. ¿Cuál de las siguientes estructuras no es propia de la célula animal?
A) Ribosomas
B) Centrosoma
C) Centriolos
D) Glioxisoma
E) Golgisoma
6. En la pared celular de los vegetales existe:
A) Quitina
B) Queratina
C) Celulosa
D) Peptidoglucano
E) Fosfolípidos
7. La principal función de la membrana plasmática es:
A) Protección
B) Transporte de sustancias
C) Compartamentalización
D) Da forma celular
E) Síntesis de proteínas
8. Son organoides celulares sin membrana:
F) Cromosomas, carioplasma, núcleo
G) Golgisoma, lisosoma, gránulos de cromatina
H) Centro celular, ribosoma, citoesqueleto
I) Ribosoma, nucleolo, vesículas de secreción
J) Centrido, golgisoma, cromosomas
9. El ADN puede estar contenido en las siguientes estructuras celulares, excepto:
A) Cromatina
B) Mitocrondria
C) Cromosomas
D) Cloroplastos
E) Vacuola
10. Los organismos del Reino Monera y Reino Plantae tienen en común:
A) Núcleo
B) Membrana celular
C) Cloroplastos
D) Pared celular
E) Ribosomas
11. Modificación de la membrana plasmática cuya función es aumentar su superficie de absorción:
A) Vacuola
B) Microvellosidades
C) Plasmodesmos
D) Desmosomas
E) Glucocálix
12. Mecanismo de transporte a nivel de la membrana celular por el cual se difunden los gases e iónes:
A) Bomba de sodio y potasio
B) Exocitosis
C) Transporte pasivo
D) Endocitosis
E) Pinocitosis
13. Parte de la célula que se encarga de la síntesis y transporte de lípidos esteroides:
A) Lisosomas
B) Complejo de Golgi
C) Ribosomas
D) Retículo endoplasmático liso
E) Peroxisomas
14. Tipo de transporte a nivel de la membrana de los leucocitos por el cual puede incorporar sustancias de naturaleza sólida:
A) Pinocitosis
B) Exocitosis
C) Transporte pasivo
D) Endocitosis
E) Fagocitosis
15. Los dictiosomas son sáculos membranosos que pertenecen a:
A) Retículo endoplasmático rugoso
B) Complejo de Golgi
C) Ribosomas
D) Mitocondria
E) Retículo endoplasmático liso
16. Organoide en el cual se encuentran las enzimas de la respiración aeróbica:
A) Ribosomas
B) Plastidios
C) Nucleolo
D) Mitocondria
E) Lisosomas
17. Parte del núcleo que se encuentra formado por ARN ribosomal y proteínas:
A) Carioteca
B) Nucléolo
C) Cromosomas
D) Cromonema
E) Nucleosoma
18. La condensación de la cromatina observada durante la división celular ocasiona la formación de:
A) Nucleolos
B) Células hijas
C) Duplicación de la carioteca
D) Cromosomas
E) Nucleosomas
19. Tipo de plastidio que almacena almidones en la raíz de las plantas:
A) Cloroplasto
B) Leucoplasto
C) Peroxisomas
D) Cromoplasto
E) Glioxisomas
20. Función especifica de los cloroplastos:
A) Respiración celular
B) Síntesis de proteínas
C) Degradación de polisacáridos
D) Fotosíntesis
E) Fosforilación oxidativa
LA CELULA
I. QUÉ ES UNA CELULA:
De acuerdo a la teoría celular la célula es la unidad anatómica, fisiológica y genética de un organismo vivo.
II. UN POCO DE HISTORIA:
La célula fue descubierta por Robert Hooke en 1665 al estudiar un pedazo de corcho o tejido suberoso (células muertas).
En 1674, Leeuwenhoek observó por primera vez a una célula viva al descubrir a los protozoarios investigando una gota de agua estancada.
En 1831, Robert Brown descubrió al núcleo al estudiar la epidermis de la orquidea.
En 1838-39 Matías Schleiden y Theodor Schwann crearon la teoría celular que afirma lo siguiente. “Los organismos vivos están constituidos por células”. Esta teoría fue ampliada por el Virchow en 1855 quien añade. “Omnis cellulae é cellulae” lo que significa que toda célula proviene de otra célula.
El papel del núcleo como vehículo de la herencia fue descubierto por el científico alemán Haeckel en 1866
Posteriormente se fueron descubriendo las distintas estructuras que componen a la célula.
III. CÓMO SE CLASIFICAN LAS CELULAS
De acuerdo a su grado de evolución o desarrollo pueden ser:
1. Célula Procariótica: Es una célula primitiva que carece de envoltura nuclear y organelas membranosas. Esta célula se presenta en los organismos del Reino Monera.
2. Célula Eucariótica: Comprende a toda célula animal y vegetal que presenta un verdadero núcleo ya que tiene nucleolo y membrana nuclear que separa al material genético del citoplasma en donde se observan un sistema de endomembranas, organelas, organoides, e inclusiones citoplasmáticas.
La célula animal a diferencia de la célula vegetal no tiene Pared Celular, Plastidios, Glioxisomas y Vacuoma pero posee Glucocalix, Lisosomas secundarios y centriolos
DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA PROCARIÓTICA Y EUCARIÓTICA
CARACTERÍSTICAS CÉLULA PROCARIÓTICA CÉLULA EUCARIÓTICA
Envoltura nuclear
ADN
Nucleolo
División celular
Ribosoma
Endomembranas Ausente
Desnudo
Ausente
Amitosis
Pequeños (7OS)
Ausentes Presente
Con proteínas
Presente
Mitosis – Meiosis
Grandes (8OS)
Presentes
DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA
IV. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA:
Una célula Eucariota posee las siguientes partes:
1. ENVOLTURA CELULAR: La célula eucariótica presenta cubiertas de protección conocidas como:
a) PARED CELULAR.- Es la Envoltura propia de la célula vegetal conocida también como Membrana Celulósica que se origina a partir del Fragmoplasto por actividad del Golgisoma
En el caso de los vegetales está constituida principalmente por celulosa, hemicelulosa y pectina. Presenta poros y comunicaciones Intercelulares o Plasmodesmos que permiten el intercambio de moléculas y diversos materiales de una célula a otra.
FUNCIÓN: La Pared Celular sirve de protección contra los daños mecánicos y cambios osmóticos.
b) GLUCOCALIX.- Es la envoltura de la célula animal formada por Glucoproteínas, glucolipidos y Acido hialurónico.
FUNCIÓN: Sirve de protección y en especial permite el reconocimiento celular por afinidad molecular.
2. MEMBRANA PLASMÁTICA
Llamada también Membrana Celular la cual es originada por actividad del Golgisoma y está constituida por proteínas, lípidos. Además en la célula animal existen carbohidratos.
La estructura de la Membrana celular es explicada por la teoría del Mosaico Fluido propuesta por Singer y Nicholson (1972). Este modelo incluye. Proteínas Periféricas e Integrales y una bicapa de Fosfolípidos. Además hay colesterol en la Membrana de la Célula animal. Es más principalmente los lípidos experimentan movimientos laterales que brindan su fluidez.
FUNCIÓN: La Membrana Plasmática presenta permeabilidad selectiva o diferencial, es decir regula el pasaje de iones y moléculas dando lugar a dos tipos de mecanismos de transporte:
1. Transporte Pasivo.- Es un mecanismo que no requiere del gasto de energía proporcionado por el ATP, porque el pasaje de iones o moléculas se produce a favor de la gradiente de concentración. Comprende: Difusión de gases, difusión de iones y difusión del agua (ósmosis).
2. Transporte Activo.- Es un mecanismo que necesita del gasto de energía proporcionado por el ATP, porque el pasaje de iones o moléculas se realiza en contra de la gradiente de concentración. Comprende:
a) Bomba de Sodio y Potasio.- Es un mecanismo que permite la expulsión de 3 iones sodio y la incorporación de 2 iones potasio lo cual facilita la repolarización de la Membrana Celular.
b) Endocitosis.- Es un tipo de transporte en masa que conlleva a la incorporación de sustancias de naturaleza sólida (Fagocitosis: realizado por los leucocitos y amebas) o disuelta en una gota de agua (Pinocitosis).
c) Exocitosis.- Es otro tipo de transporte en masa que facilita la expulsión de catabolitos o de sustancias de utilidad para el organismo como son las hormonas liberadas por las células endocrinas usando este mecanismo.
DIFUSIÓN FACILITADA.- Es un mecanismo especial de transporte ya que nesecita de una proteina transmembranosa (Permeasa) para el pasaje de ciertos iones y moléculas como la glucosa, aminoácidos entre otros.
CÉLULA VEGETAL
CÉLULA ANIMAL
3. CITOPLASMA
Es la región celular comprendida entre la membrana Plasmática y la envoltura nuclear. Presenta naturaleza coloidal por lo tanto goza de tixotropía, movimiento Browniano y efecto Tyndall. El citoplasma comprende:
a) CITOSOL: es la parte soluble del citoplasma, además de agua posee iones, pocos azúcares, ácidos grasos, aminoácidos, proteínas principalmente enzimas y cientos de moléculas orgánicas que resultan de la actividad celular.
b) SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: Llamado también sistema vacuolar. Incluye:
1. Retículo Endoplasmático.- Está constituido por compartimientos membranosos interconectados por microtúbulos. Se conocen dos tipos:
a) Retículo Endoplasmático Liso.- Denominado también retículo Endoplasmático Agranular. Carece de ribosomas.
FUNCIÓN: Se encarga de la síntesis y transporte de lípidos en especial de esteroides. Además realiza la detoxificación celular y la glucogenolisis.
b) Retículo Endoplasmático Rugoso.- Llamado también Retículo Endoplasmático Granular debido a la presencia de Ribosomas adosados a su membrana.
FUNCIÓN: Realiza la sintesis y transporte de proteínas y origina la envoltura nuclear.
2. Golgisoma.- Llamado antes aparato de Golgi, está formado por sáculos membranosos denominados Dictiosomas que se encargan de almacenar y transformar diversas sustancias.
FUNCIÓN: Durante la Secreción Celular origina a las vesiculas de Golgi o Lisosomas primarios. También forma la envoltura Celular y la Membrana Plasmática.
3.Envoltura Nuclear.- Es originada por el retículo Endoplasmático Rugoso y separa al citoplasma del nucleoplasma.
FUNCIÓN: Permeabilidad selectiva.
a) ORGANELAS.- Son estructuras celulares que presentan membrana. Comprenden:
1. Mitocondrias.- Son organelas que presentan dos membranas: externa e interna. Esta última posee modificaciones llamadas crestas Mitocondriales en donde se ubican las unidades o enzimas respiratorias encargadas de la fosforilación oxidativa. Entre ambas membranas existe un compartimiento conocido como cámara externa y la Membrana interna delimita una cavidad denominada Mitosol, matriz Mitocondrial o cámara interna donde encontramos ADN circular, Ribosomas y las Enzimas para el Ciclo de Krebs entre otros compuestos.
FUNCIÓN: Interviene en la respiración celular aeróbica.
2. Plastidios.- Son organelos exclusivos de la célula vegetal. Por la presencia o ausencia de pigmentos se clasifican en:
a) Leucoplastos.- Carecen de pigmentos y se especializan en almacenar sustancias de reserva como el almidón, aceites y proteínas. Predominan en las células de la raíz y tallo.
b) Cromoplastos.- Presentan diversos pigmentos como la Xantofila (Amarrillo), Caroteno (Anaranjado); Licopeno (Rojo) y los que tienen Clorofila (Verde azulado o amarillento) reciben el nombre de Cloroplastos los cuales son los más importantes de la célula vegetal.
En un cloroplasto se observan las Membranas Externa e Interna. Esta última delimita una cavidad o Matriz llamada estroma en donde concentramos ADN circular, Ribosomas, Azucares, Almidón y Enzimas para la fase oscura de la fotosíntesis. También hay un conjunto de Membranas llamadas Tilacoides que forman los Grana que se unen a través de Lamelas. En las membranas tilacoides se realiza la fase luminosa de la Fotosíntesis.
FUNCIÓN: Realiza la Fotosíntesis
3. Citosomas.- Son organelas con una membrana simple. Comprende:
a) Lisosomas.- Son vesículas Membranosas que contienen enzimas hidrolíticas como las fosfatasas, lipasas, proteasas, ribonucleasas y desoxiribonucleasas entre otras.
Los lisosomas primarios son originados por el Golgisoma y contienen zimógenos o enzimas inactivas mientras que los lisosomas secundarios resultan de la unión del lisosoma primario y la vacuola fagocítica o pinocítica.
FUNCIÓN: Se encargan de la digestión celular o intracelular razón por la cual también se llaman vacuolas digestivas. Además los lisosomas realizan autofagia durante el ayuno celular y autolisis en la vejez celular.
c) Peroxisomas.- Son vesículas Membranosas que contienen la enzima Peroxidasa.
FUNCIÓN: Transformar el agua oxigenada en agua y oxigeno molecular evitando el daño celular. También interviene en la fotorespiración.
d) Glioxiosomas.- Son vesículas Membranosas exclusivas de la célula vegetal que contienen las enzimas de la vía del glioxilato.
FUNCIÓN: Transformar los aceites en azúcares sobre todo durante la germinación de la semilla a través del ciclo del glioxilato..
4. Vacuolas.- En la célula vegetal adulta se fusionan formándose una vacuola de gran tamaño llamada Vacuoma que contiene la savia celular que incluye agua, ales, azúcares y pigmentos.
FUNCIÓN: Esta organela colabora en la regulación de la presión osmótica y turgencia.
b) ORGANOIDES.- Son estructuras celulares que carecen de Membrana comprende:
1. Ribosomas.- Están constituidos por dos subunidades, una de mayor tamaño que la otra. Cada una de éstas subunidades presenta ARN Ribosomial más proteínas.
FUNCIÓN:Los Ribosomas se encargan de la síntesis de proteínas y enzimas.
Grafico.
2. Centriolos.- Son dos estructuras cilíndricas dispuetas perpendicularmente cerca del núcleo. Están ausentes en la célula vegetal. En un corte transversal de un centriolo se observa que está formado por nueve tripletes de microtúbulos los cuales a su vez están constituidos por una proteín llamada tubulina.
FUNCIÓN:Los centriolos durante la división celular intervienen en la formación del huso Acromático o Aparato Mitótico.
3. Microtúbulos, Microfilamentos y Filamentos Internos: Son estructuras tubulares que constituyen el citoesqueleto que mantiene la forma celular y están formados por proteínas.
FUNCIÓN: Los Microtúbulos intervienen en la formación de los cilios, flagelos, cuerpo basal y centriolos mientras que los microfílamentos participan en el movimiento Ameboide. Y los Filamentos intermedios dan la forma nuclear y mantienen la forma celular.
4. Cilios y Flagelos.- Son estructuras tubulares que se originan en el cuerpo basal y están formados por Microtúbulos dispuestos en nueve diadas periféricas y dos microtúbulos simples y centrales que se observan al hacer un corte transversal.
FUNCIÓN: Los cilios y flagelos facilitan la locomoción de los protozoarios ciliados y flagelados.
c) INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS.- El metabolismo celular de las diversas células permite acumular sustancias a manera de granulos como por ejemplo los granulos de glucógeno forman los llamados glicosomas entre otros. En la célula vegetal se observa almacenamiento de sales minerales en forma de cirstales como los rafidios.
4. NÚCLEO
Es la parte primordial de la célula y durante la interfase se observa la siguiente estructura:
1. Envoltura Nuclear.- Llamada también carioteca. Está formada por las membranas externa e interna, separadas por un espacio perinuclear. La membrana externa posee ribosomas. Esta envoltura presenta numerosos poros nucleares que en cierta forma controlan el pasaje de sustancias desde el citoplasma o viceversa.
2. Nucleoplasma.- Denominado también carioplasma. Presenta principalmente una desoxiribonucleoproteína llamada cromatina formada por ADN más Histonas.
3. Nucleolo.- Está formado por ARN Ribosomial más fosfoproteínas. Se encarga de la formación de los Ribosomas por lo tanto dirige la síntesis de proteínas. También controla el proceso de transcripción o formación de ARN.
Cromosomas.- Son estructuras que se observan durante la división celular a consecuencia de la condensación de la cromatina y están formados por unidades estructurales denominados nucleosomas. En un cromosoma se observan generalmente dos brazos que forman la cromátide o cuerpo del cromosoma en donde el superenrollamiento del ADN se llama Cromonema y las histonas condensadas como gránulos reciben el nombre de Cromómeros.
Tipos de Cromosomas:
a) Metacéntricos.
b) Submetacéntricos.
c) Acrocéntricos.
d) Telocéntricos.
e) También se conoce un tipo especial llamado cromosoma satélite.
Cariotipo: Características de los cromosomas de un individuo o célula que se refiere al número, tipo, tamaño y forma el número cromosómico es constante en cada especie.
Por ejemplo el hombre presenta 46 cromosomas de los cuales 44 son cromosomas somáticos y los dos restantes son cromosomas sexuales siendo XX, en la mujer y XY, en los varones.
COMPARACIÓN ENTE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL
CARACTERÍSTICAS CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL
Núcleo
DNA
Organelas
Cilios/Flagelos
Pared Celular
Fuente Principal de ATP Presente
Lineal
Asociado a proteínas
Todas, excepto plastos, vacuola y glioxisomas
Presentes (de tubulina)
Ausente
Mitocondrias Presente
Lineal
Asociado a proteínas
Todas
Ausentes
Presente
Mitocondrias y cloroplastos
I. EL METABOLISMO ES UNA CARACTERISTICA DE LOS SERES VIVOS
Se define como el conjunto de reacciones bioquímicas intracelulares que ocurren en la célula con la finalidad de transformar la materia y energía de una forma a otra.
Las reacciones químicas cumplen diversas funciones, dependiendo de la naturaleza del organismo. Las reacciones químicas consumen energía, la misma que se define como la capacidad de realizar un trabajo, incluyendo la síntesis de moléculas, y la generación de calor y luz.
II- LA ENERGÍA ES LA CAPACIDAD DE PRODUCIR TRABAJO:
Existen dos tipos de energía: Energía Cinética y Energía Potencial. Ambos tipos de energía pueden existir de muchas formas.
La Energía Cinética, o la energía de movimiento, incluye la luz (movimiento de fotones), el calor (movimiento de moléculas), la electricidad (movimiento de partículas con carga eléctrica) y el movimiento de objetos grandes.
La energía potencial, o energía almacenada, comprende la energía química almacenada en los enlaces que mantienen unidos a los átomos en las moléculas.
Para entender como rigen el flujo de energía y las interacciones con la materia, se requieren conocer dos cosas.
1. La cantidad de energía disponible.
2. La utilidad de la energía.
Estos son los aspectos de las leyes de la termodinámica.
La primera ley de termodinámica establece dentro de cualquier sistema aislado, la energía no puede crearse o destruirse, aunque puede cambiar de forma; por ejemplo de energía química a energía calorífica. En otras palabras, dentro de un sistema aislado la cantidad usual de energía permanece constante. La primera ley recibe por lo tanto el nombre de Ley de la Conservación de la energía.
La segunda ley se relaciona con la utilidad de la energía. Esta ley establece que cualquier cambio en un sistema aislado ocasiona que la cantidad de energía útil concentrada disminuya, en otras palabras, la energía siempre se convierte de una forma útil en otra menos útil.
III. FLUJO DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química se inicia con un conjunto de sustancias llamadas reactivos, y las convierten en otro conjunto, los productos. Todas las reacciones químicas se clasifican en una de dos categorías: exergónicas y endergónicas.
Una reacción es Exergónica (del griego “que libera energía”), si los reactivos tienen más energía que los productos. Como consecuencia, la reacción libera energía.
De manera que una reacción Exergónica puede proporcionar energía suficiente para realizar una reacción que requiere energía, es decir una reacción Endergónica. Así, en el caso de la fotosíntesis, la reacción exergónica sucede en el sol y la reacción endergónica se lleva a cabo en la planta.
El hecho de que la luz solar contiene más energía de la utilizada para realizar la fotosíntesis es un ejemplo de una regla general de las reacciones acopladas. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, no toda la energía liberada por una reacción exergónica puede utilizarse para realizar una reacción endergónica, cierta energía se pierde en el medio en forma de calor y en el movimiento de las moléculas: Por lo tanto en las reacciones acopladas, la reacción exergónica siempre libera más energía que la consumida para efectuar la reacción endergónica.
Los organismos vivos son los principales químicos que utilizan constantemente la energía liberada por las reacciones exergónicas (como la del desdoblamiento químico de los alimentos) para ejecutar reacciones endergónicas (como la actividad cerebral, el movimiento o la síntesis de moléculas complejas). Las mitades exergónica y endergónica de las reacciones acopladas frecuentemente se realizan en lugares diferentes, así que debe haber alguna forma de transferir la energía de la reacción exergónica a la endergónica. Dicha transferencia se realiza por medio de moléculas portadoras de energía, de las cuales la más común es la adenosina trifosfato o ATP. Hasta aquí, hemos tratado a las reacciones químicas como si siempre sucedieran en una dirección, sin embargo esto no es así, la mayoria de las reacciones químicas son reversibles.
IV. CONTROL DEL METABOLISMO DE LAS CÉLULAS
La reacciones químicas dentro de la célula están rígidas por las mismas leyes termodinámicas que controlan cualquier reacción. La bioquímica de las células está adoptada de tres maneras:
1. Las células regulan las reacciones químicas mediante el uso de catalizadores proteicos llamados enzimas.
2. La células asocian reacciones haciendo que las reacciones endergónicas que requieren energía se realicen con la energía liberada por la reacciones exergónicas.
3. Las células sintetizan moléculas portadoras de energía que capturan la energía de las reacciones exergónicas y la llevan a las reacciones endergónicas.
V. EL ATP EL PRINCIPAL PORTADOR DE ENERGÍA EN UNA CÉLULA:
Adenosin Trifosfato (ATP)
En los seres vivos, el ATP es la fuente inmediata de energía (no sirve para su almacenamiento), estando formada por una molécula de adenosina (adenina + ribosa) y tres grupos fosfato, unidos entre sí mediante 2 enlaces de alta energía.
El ATP se sintetizo utilizando le energía liberada durante las reacciones catabólicas y su hidrólisis es una reacción altamente exergónica catalizada por una enzima llamada ATPasa.
La estructura química del ATP se presenta como sigue:
VI. LOS PORTADORES DE ELECTRONES TAMBIÉN TRANSFIEREN ENERGÍA EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA: Reacciones de óxido-reducción
Todas las reacciones químicas implican transferencias de electrones, desde un dador hacia un aceptor, donde la molécula que los cede o pierde se oxida y la que los recibe o gana se reduce; dado que ambos procesos ocurren simultáneamente, se les llama reacciones redox.
Generalmente en las células, las moléculas se oxidan por sustracción de átomos de hidrógeno con su respectivo electrón, proceso que se lleva a cabo por acción de una enzima deshidrogenasa y las coenzimas intervienen en el transporte de electrones, funcionando como aceptores en su forma oxidada (NAD+, FAD, NADP+ respectivamente) y como dadores en su forma reducida (NADH+ H+, FADH2 NADPH + H+ respectivamente).
VII. ETAPAS DEL METABOLISMO:
1. ANABOLISMO: Es una etapa de síntesis que permite formar moléculas complejas a partir de sustancias simples. Ejemplo: Fotosíntesis.
2. CATABOLISMO: Es una etapa de degradación en donde las moléculas complejas se convierten en moléculas simples. Ejemplo: Respiración Celular.
VIII. TIPOS DE METABOLISMO:
1. Metabolismo energético: Recordemos que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma y en el mundo biológico la energía es obtenida a partir del sol por medio de la clorofila de la célula vegetal y transformada en energía química a través de la fotosíntesis mientras que la célula animal obtiene su energía oxidando a los compuestos orgánicos en especial a la molécula de glucosa por medio de la respiración celular. En cualquiera de las formas la energía obtenida es almacenada en gran parte bajo la forma de ATP.
E°
ATP + H2O ADP + Pi Eº= 7300 calorías
Pi: Fósforo inorgánico
2. Metabolismo plástico: Recordemos que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma y las células constantemente intercambian materiales con su entorno.
La célula vegetal es autotrófica es decir tiene la capacidad de formar sus alimentos y de ellos consigue las proteínas (alimentos plásticos) los cuales son indispensables para renovación y reparación de las estructuras biológicas mientras que la célula animal como la heterotrófica las obtiene de su dieta.
FOTOSÍNTESIS
1. DEFINICIÓN:
Es un proceso anabólico intracelular realizado por los organismos que poseen clorofila por medio de la cual atrapan la energía luminosa y la transforman en energía sintetizando principalmente glucosa y almidón a partir de sustancias simples como el agua y anhídrido carbónico.
2. IMPORTANCIA DEL PROCESO
La importancia de la Fotosíntesis radica en dos aspectos:
1.- Producción de compuestos orgánicos
2.- Liberación de oxígeno.
3. ECUACIÓN GENERAL:
Todo el proceso de la fotosíntesis puede resumirse a través de la siguiente ecuación química:
Luz
6 CO2 + 12 H2O C6H12 + 6H20 + 6 O2
clorofila
4. LOCALIZACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es realizada en mayor grado por las hojas y tallos verdes a nivel de los cloroplastos de las células.
5. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis comprende dos fases
Fase Luminosa: requiere de luz
Fase Oscura: no requiere de luz
a) FASE LUMINOSA
Ocurre en los tilacoides del cloroplasto en presencia de la luz que es atrapada por los fotosistemas I y II
La llegada de los fotones de la luz desencadenan los siguientes procesos:
1. Fotólisis del Agua (reacción de Hill):
H2O FOTON 2 H+ + ½ O2
2. Reducción del NADP:
NADP + 2 H+ NADPH2
NADP: Nicotidamin-adenin-dinucleótido fosfato
3. Fotofosforilación oxidativa no ciclica y ciclica:
ADP + P ATP + H2O
En resumen la energía luminosa queda convertida en energía química bajo la forma de ATP y NADPH2 que serán usados en la siguiente fase.
b) FASE OSCURA: Ciclo de Calvin
Llamada también así, en honor de Melvin Calvin una de las personas que identificó las reacciones que forman el ciclo, por lo que en 1961 recibió un premio Nobel.
En esta etapa los productos generados en fase lumínica son utilizados en tres principales procesos:
- Fijación de la molécula de CO2 o carboxilación: El dióxido de carbono que ingresa a través de los estomas, se une con la Ribulosa difosfato (RuBP, molécula de 5 cabonos) para formar una molécula de 6 carbonos que es escindida en dos moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA, de 3 carbonos). Puesto que el primer compuesto que se forma es una molécula de 3 carbonos (C3), este ciclo es también denominado así.
La enzima que cataliza la reacción es la RuBP carboxilasa, proteína que constituye del 20 al 50% del contenido proteico del cloroplasto; su abundancia puede deberse a que es de muy lenta acción en comparación con otras, ya que cataliza sólo tres moléculas de substrato por segundo y las otras alrededor de mil.
- Reducción del 3-fosfoglicerato: estas moléculas son reducidas utilizando el NAPDH y el ATP producidos en la fase lumínica, siendo transformadas en moléculas de Gliceraldehído 3-fosfato (PGAL, de 3 carbonos), a partir de las cuales puede producirse diferentes tipos de moléculas orgánicas.
- Regeneración de la Ribulosa difosfato: procesos en el cual algunas de las moléculas de PGAL, se utilizan para reponer la RuBP, con consumo de ATP; esto ocurre cada tres vueltas de ciclo y se regenera tres moléculas de RuBP. En consecuencia, la ganancia neta de todo este proceso es una molécula de PGAL.
El esquema de la fase oscura de la fotosíntesis se muestra a continuación y la reacción global pude resumirse en la siguiente ecuación:
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H2O C6H12O6 + 18 ADP + 18P1 + 12 NADP+ + 6 H+
Esquema del Ciclo de Calvin o Fase Oscura de la Fotosíntesis
TABLA COMPARATIVA DE LAS FASES DE LA FOTOSÍNTESIS
CARACTERÍSTICAS
FASE LUMÍNICA
FASE OSCURA
1. Ubicación en las células de plantas.
En las membranas tilacoides En el estroma
2. Materiales que se utilizan Energía lumínica, pigmentos CO2ATP, NADPH, Ribulosa difosfato.
3. Productos finales ÁTP, NADPH, O2 Carbohidratos, ADP + Pi, NADP+
4. Mecanismo utilizado La luz energiza a la clorofila que envía electrones que son transportados en una cadena de aceptores El CO2 se combina con la Ribulosa bifosfato para formar dos compuestos de 3 caronos que finalmente forman carbohidratos.
*BIOLOGÍA CELULAR
Introducción
Una célula es un microcosmos de vida ya que es capaz de realizar las funciones propias de los seres vivos.
Como unidad fundamental de los seres vivos, la célula, posee los componentes físicos y químicos necesarios para su conservación, crecimiento y división.
En la actualidad, gracias al desarrollo de la biología celular que perfeccionó el estudio de los componentes celulares, sobre todo después del descubrimiento del microscopio electrónico, hubo una notable revolución en la comprensión de problemas biológicos y médicos como: la fotosíntesis, la respiración celular, la contracción muscular, el cáncer y el sida. Asimismo, posibilitó el desarrollo de la biotecnología proporcionando progresos en la agricultura, en la creación de medicamentos y el mejoramiento de animales útiles al hombre.
Célula
Es la unidad anatómica, funcional, patológica, evolutiva y hereditaria de todos los seres vivos. Además, las células transforman la energía, almacenan información genética, transmiten información durante la división celular, controlan su metabolismo y se consideran sistemas termodinámicamente abiertos porque intercambian constantemente materia y energía con su entorno.
Reseña histórica
A lo largo de la historia, una serie de científicos con sus descubrimientos permitieron el desarrollo de la biología celular.
Hay que tomar en cuenta que muchos de los científicos que a continuación mencionamos, trabajaron con muchas limitaciones propias de su época, pero a pesar de ello, lograron cimentar las bases de esta apasionante disciplina, como es la biología celular (antes citología).
Los hepatocitos son muy activos metabólicamente, por lo tanto son ricos en organelas citoplasmáticas, se pueden encontrar hasta más de 1,000 mitocondrias y 300 peroxisomas por célula.
Clasificación
Existen muchos criterios para clasificar a las células, por ejemplo, según el tamaño pueden ser microscópicas o macroscópicas.
En cuanto a la forma que depende de la función, pueden ser planas, cilíndricas, esféricas, estrelladas, cúbicas, etc.; otros criterios de clasificación se observan en el cuadro :
1. Célula procariota (Pro: antes ; carión: núcleo)
Este tipo de célula se encuentran en bacterias, cianobacterias y arqueobacterias; organismos unicelulares y simples estructuralmente. Sin embargo, a pesar de su simplicidad las bacterias son seres complejos y diversificados desde el punto de vista bioquímico, lo que les permite adaptarse a las más variadas condiciones de vida.
El estudio de la estructura de las bacterias muestra que ellas presentan rodeando su citoplasma, una membrana plasmática en torno de la cual se encuentra una espesa y rígida capa: la pared bacteriana, estructura que es motivo de clasificación, ejm: bacterias GRAM (+) y bacterias GRAM ( - ).
Por fuera de la pared puede existir una tercera capa, la cápsula, en el interior además del citoplasma, se encuentra una región donde se ubica el ADN (desprovisto de proteínas histónicas) que se denomina nucleoide. Habitualmente se proyectan desde la superficie bacteriana prolongaciones filamentosas como los flagelos y las fimbrias , estructuras que intervienen en la motilidad e intercambio genético, respectivamente.
Célula humana
2. Célula eucariota (Eu: verdadero ; carión: núcleo)
Son células que poseen organelos rodeados por membranas, el más prominente de estos organelos es el Núcleo, en el que se localiza el material hereditario, el ADN. El nombre eucariota significa “núcleo verdadero”, estas células morfológicamente presentan dos partes bien distintas:
- El citoplasma y
- El núcleo
Célula Eucariota
Estructura de las células eucariotas
I. Envolturas o cubiertas celulares
a. Pared celular
Es un tipo de matriz extracelular, que forma una estructura densa, rígida y fuerte, rodeando las células le quita movilidad a las células y es responsable de las características especiales de crecimiento, nutrición, reproducción y defensa. Esta estructura se encuentra en las células de las plantas, hongos y algas.
Modelo de la célula vegetal
¿Cómo está formada la pared celular en los vegetales?
En la pared celular, suele distinguirse una pared primaria y una pared secundaria. La pared primaria, se forma a partir de la placa celular durante la división celular; está formada por pectina y hemicelulosa; es delgada y semirrígida, cuando esta pared no puede crecer más, se forma la pared secundaria, la cual está formada por celulosa, hemicelulosa y escasas sustancias pécticas, ésta es una capa rígida.
b. Glucocálix
También llamada cubierta celular, es la proyección externa de los oligosacáridos (carbohidratos), formando cadenas y unidas covalentemente a las proteínas de membrana (glucoproteínas).
También se define como la zona de superficie celular rica en carbohidratos.
¿Qué funciones cumple el Glucocálix?
* Microambiente: Modifica la concentración de sustancias a nivel de la superficie celular.
* Enzimas: A nivel de los enterocitos, se encuentran enzimas relacionados con la digestión de carbohidratos y proteínas.
* Protección celular: Protege a la membrana contra daño químico o mecánico.
* Reconocimiento celular: Es la función más importante, se ha demostrado que reconocen oligosacáridos específicos de la superficie celular, mediando procesos de adhesión entre los cuales tenemos: interacción esperma - óvulo, coagulación sanguínea y respuestas inflamatorias.
II. Membrana plasmática
La membrana separa el medio intracelular del extracelular y es la principal responsable del control de la entrada y salida de sustancias de la célula.
Es una estructura básicamente lipoproteica, que se caracteriza por ser selectivamente permeable (semipermeable) para regular el paso de sustancias (transporte).
Diferentes funciones de la membrana celular
¿Cómo está conformada químicamente la membrana?
Las membranas biológicas están formadas por lípidos y proteínas, la mayor parte de ellas también posee glúcidos unidos a las proteínas y los lípidos.
Lípidos de membrana : Los principales son los fosfolípidos, que son moléculas anfipáticas, debido a que poseen un extremo hidrofóbico (insoluble en medio acuoso), y otro hidrofílico (soluble en medio acuoso), estos fosfolípidos están conformados por fosfoglicéridos y esfingolípidos que contienen el radical fosfato.
Otro lípido frecuente es el colesterol, este lípido aumenta la impermeabilidad de la capa bilipídica y mantiene la fluidez frente a una disminución de la temperatura.
Proteínas de membrana: Pueden ser integrales (intrínsecas) y periféricas (extrínsecas). Las proteínas integrales son transmembranosas (vale decir, atraviesan la bicapa lipídica), en cambio las proteínas periféricas no atraviesan el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica. Las proteínas pueden desempeñar las siguientes funciones: participan en la permeabilidad (como canales o transportadores), como enzimas, como receptores, para la adhesión celular, etc.
Glúcidos de membrana: Se presentan bajo la forma de oligosacáridos, en algunos casos como monosacáridos, unidos a lípidos (glucolípidos) o proteínas (glucoproteína).
¿Qué es el mosaico fluído?
Propuesta en 1972 por Singer y Nicholson, el “mosaico fluido” muestra la estructura de la membrana plasmática. En este modelo, los lípidos se disponen en una delgada capa bimolecular, que además es fluida, mientras que las proteínas integrales están insertadas en la bicapa, la fluidez les confiere desplazamientos a los lípidos y proteínas. Debido a que a ambos lados de la bicapa, los componentes estructurales se distribuyen de manera dispar, por lo tanto, se dice que es asimétrica.
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR
¿Qué función cumple la membrana?
La membrana plasmática regula el paso de sustancias desde el medio intracelular al medio extracelular y viceversa, a este proceso se le denomina transporte de membrana. El transporte puede realizarse sin gasto de energía (transporte pasivo) o con gasto de energía (transporte activo), este proceso es fundamental para el funcionamiento de la célula y para el mantenimiento de condiciones fisiológicas intracelulares adecuadas.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA
TRANSPORTE PASIVO
Movimiento de sustancias a través de una membrana, bajando por una gradiente de concentración, presión o carga eléctrica. No requiere que la célula gaste energía.
* Difusión simple : Difusión de agua, gases disueltos o moléculas solubles en lípidos a través de la bicapa fosfolípida de una membrana.
* Difusión facilitada : Difusión de moléculas (normalmente solubles en agua), a través de un canal o proteína portadora.
* Ósmosis : Difusión de moléculas a través de una membrana de permeabilidad diferencial; es decir, una que es más permeable al agua que a las moléculas disueltas.
* Transporte Activo Primario : Movimiento de iones o moléculas a través de una membrana de permeabilidad selectiva a menudo desde una zona de menor concentración a otra de mayor cocentración, con ayuda de proteínas de bombeo que degradan el ATP.
* Transporte Activo Secundario : Movimiento simultáneo de dos sustancias, una de las cuales es , a través de la membrana. Se utiliza para ello la energía proporcionada por el gradiente de concentración del , mantenido por las bombas de transporte activo primario.
Transporte activo y pasivo
TRANSPORTE QUE REQUIERE ENERGÍA
Movimiento de sustancias a través de una membrana, casi siempre en contra de un gradiante de concentración, utilizando energía celular.
* Endocitosis : Movimiento de partículas grandes, incluidas moléculas grandes o microorganismos absorbe material extracelular, cuando la membrana plasmática forma bolsas delimitadas por membrana que se introducen en el citoplasma.
* Exocitosis : Movimiento de materiales hacia el exterior de una célula envolviendo el material en una bolsa membranosa que se desplaza hacia la superficie de la célula, se funde con la membrana y se abre hacia el exterior.
ESPECIALIZACIONES QUE PRESENTAN LAS SUPERFICIES CELULARES
Diversas uniones permiten a las células establecer conexiones y comunicarse.
En los organismos multicelulares, las membranas plasmáticas mantienen unidos cúmulos de células y crean rutas mediante las cuales las células se comunican con sus vecinas.
Dependiendo del organismo y del tipo de célula, pueden establecerse cuatro tipo de conexiones entre las células : (1) desmosomas, (2) uniones estrechas, (3) uniones en hendidura y (4) plasmodesmos.
Los desmosomas unen a las células
Los animales suelen ser organismos flexibles y móviles. Muchos de los tejidos de los animales se estiran, comprimen y flexionan cuando el animal se mueve. Las células de la piel, el intestino, la vejiga urinaria y otros órganos deben adherirse firmemente unas a otras para no rasgarse por los esfuerzos del movimiento. Estos tejidos animales tienen uniones llamadas desmosomas que mantienen unidas a células adyacentes. En un desmosoma, las membranas de células adyacentes se pegan mediante proteínas y carbohidratos. Filamentos proteicos unidos al interior de los desmosomas se extienden hacia el interior de cada célula y refuerzan la unión.
Las uniones estrechas impiden las fugas en las células
El cuerpo animal contiene muchos tubos o bolsas que deben retener su contenido sin fugas; una vejiga urinaria con fugas sería desastrosa para el resto del cuerpo. Los espacios entre las células que revisten tales tubos o bolsas se sellan con fibras de proteína para formar uniones estrechas.
Las membranas de células adyacentes casi se fusionan a lo largo de una serie de crestas, formando prácticamente empaques a prueba de fugas entre las células. Las uniones estrechas continuas que sellan cada célula a su vecina impiden que las moléculas escapen entre las células.
Las uniones en hendidura y los plasmodesmos permiten la comunicación entre células
Los organismos multicelulares deben coordinar las acciones de sus células componentes. En los animales, muchas células incluidas las del músculo cardíaco, casi todas las de las glándulas, algunas del cerebro y todas las de los embriones muy jóvenes, se comunican mediante canales proteicos que conectan directamente los interiores de células adyacentes. Estos canales intercelulares se denominan uniones en hendidura.
Hormonas, nutrimentos, iones e incluso señales eléctricas pueden pasar por los canales de las uniones en hendidura.
Prácticamente todas las células vivas de las plantas están conectadas entre sí por plasmodesmos. Los plasmodemos son aberturas en las paredes de células vegetales adyacentes forrada con membrana plasmática y llenas de citoplasmas. Los plasmodesmos crean puentes citoplásmicos continuos entre los interiores de células adyacentes.
Muchas células vegetales tienen miles de plasmodesmos, que permiten el libre paso de agua, nutrimentos y hormonas de una célula a otra.
Uniones Celulars
III. Citoplasma
En las células eucariotas, el citoplasma representa la mayor proporción de la masa celular. Está situada entre la membrana y el núcleo. Se considera que el citoplasma tiene dos componentes: el citosol y los organelos citoplasmáticos suspendidos en él.
Estructura citoplasmática
A. Citosol
También llamada matriz citoplasmática o hialoplasma. El citosol contiene moléculas de agua, iones diversos, aminoácidos, precursores de ácidos nucleicos, numerosas enzimas que participan en reacciones de síntesis. El citosol es el lugar donde se desarrollan la mayoría de las reacciones del metabolismo celular.
Propiedades del citosol
1. Tixotropia: El citosol es un coloide donde constantemente se cambia de sol a gel y viceversa a este cambio se le denomina tixotropia. Esta propiedad promueve otros fenómenos, como la ciclosis, movimiento ameboideo, etc.
2. Movimiento browniano: Es el movimiento de las moléculas suspendidas a nivel de la matriz citoplasmática.
3. Efecto Tyndall: Es la refracción de la luz a través del citosol. Es una propiedad física.
¿Qué es el citoesqueleto?
Es el “esqueleto interno” de las células que les confiere forma y la capacidad de moverse, así como la habilidad de distribuir sus organelos y transportarlos de una parte a otra de las células. El citoesqueleto es un componente del citosol y está formado por los siguientes componentes:
a. Microtúbulos
Están compuestos por proteínas, de las cuales la tubulina es la más abundante.
Los microtúbulos se forman a partir de centros organizadores de microtúbulos (MTOC), estos centros organizadores pueden ser: los centrosomas (en células en división) o los cinetosomas (para formación de cilios o flagelos)
A nivel de los axones de las neuronas, los microtúbulos son utilizados como carriles para que las proteínas motoras (quinesina o dineina) muevan materiales como vesículas.
b. Microfilamentos
Están formados básicamente por la proteína actina, son filamentos delgados, muy abundantes en el músculo, los filamentos tienen función mecánica a nivel del citoesqueleto. Pero pueden realizar otras funciones: como el mantenimiento de estructuras rígidas como las microvellosidades (enterocitos) o los estereocilios (células sensoriales del oído), las transiciones reversibles de sol-gel. También en el desplazamiento celular (movimiento de leucocitos, fibroblastos hacia una herida, diseminación de células cancerosas, etc.), transporte de materiales, donde la miosina se mueve a través del microfilamento, como lo hace la quinesina sobre los microtúbulos.
c. Filamentos intermedios
Son llamados así por su diámetro que es intermedio entre los microtúbulos y los microfilamentos. A diferencia de los microtúbulos y los microfilamentos, los filamentos intermedios son más estables, cumplen una función básicamente estructural, ya que su ausencia en algunas células como las células embrionarias no afecta su división. Se conocen a los siguientes filamentos intermedios:
¿Cómo permanecen unidos la membrana plasmática y el citoesqueleto?
Se unen a través del esqueleto membranoso, donde están interconectadas las proteínas integrales de la membrana y las proteínas del citoesqueleto, este sistema controla la forma celular, la estabilidad de la membrana y la adhesión celular, las principales proteínas responsables de esta unión son: la espectrina, la actina, la ancrina y la glucoforina.
En el citosol, también se encuentran las inclusiones citoplasmáticas que son estructuras inconstantes suspendidas en la matriz semifluida del citosol. Éstos son acúmulos de nutrientes o subproductos del metabolismo. Su presencia no es esencial para las células. Entre las inclusiones, podemos mencionar al glucógeno (células animales), triglicéridos (adipocitos, células musculares, hígado) inclusiones cristalinas que pueden ser proteicos
y no proteicos (células de Sertoli, Leydig, ojos de animales nocturnos) y pigmentos como la melanina (piel, ojos, cabello).
B. Organelos citoplasmáticos
Son estructuras celulares que cumplen funciones específicas para la célula. Se pueden clasificar según si presentan membrana o no, así tenemos:
* Organoides
Se caracterizan porque no están cubiertos por una membrana.
- Ribosoma
Origen: Los ribosomas se originan en el nucleolo, donde se ensamblan sus componentes moleculares.
Composición química: Los ribosomas están formados por proteínas citosólicas y RNA ribosomal.
Estructura: Los ribosomas eucarióticos 80S están compuestos por dos subunidades: la subunidad mayor 60S que está formada por 50 proteínas y 3 RNAr y la subunidad menor 40S formada por 33 proteínas y un RNAr.
Función: Tienen como función la síntesis de proteínas (traducción).
Comentarios: Los ribosomas pueden estar libres en el citosol o pueden estar asociados a estructuras membranosas como el R.E. rugoso, los ribosomas casi siempre están separados, esto es, sus subunidades están separadas y sólo se unen para la síntesis de proteínas, cuando se unen muchos ribosomas se denomina al complejo: Polirribosoma o Polisoma.
- Centriolo
Origen: Los centriolos se autoduplican inmediatamente antes de la etapa S (síntesis) del ciclo celular de tal manera que en la etapa G2, la región centrosómica ya contiene dos pares de centriolos.
Composición química: Están conformados por microtúbulos formados por las proteínas tubulinas.
Estructura: Cada célula posee un par de centriolos (diplosoma), cada centriolo está constituido por 27 microtúbulos que se disponen en 9 haces, cada uno con tres microtúbulos paralelos (9x3). Los microtúbulos están unidos entre sí.
Función: Participan en el ciclo celular, donde a partir del material pericentriolar se organizan los microtúbulos del huso mitótico o meiótico (acromático) estructura importante en la disyunción de los cromosomas, también pueden originar a los cilios y flagelos.
Comentarios: Las células diploides contienen un par de centriolos, en cambio en las poliploides suelen presentarse un diplosoma por cada juego de cromosomas. Las células vegetales carecen de centriolos.
- Cilios y flagelos
Origen: Los cilios y flagelos se originan a partir de los centriolos, que se ubican en los cinetosomas.
Composición química: Están formados por microtúbulos que se forman a partir de la tubulina.
Estructura: Presentan dos componentes: el axonema que es la prolongación cilíndrica y el cuerpo basal o cinetosoma (organoide semejante al centriolo). El axonema contiene un patrón microtubular doble de 9+2.
Función: Los cilios y flagelos son responsables de la motilidad celular; pero también en caso de los cilios pueden estar presentes en los fotorreceptores (conos y bastones), también se encuentran en las células olfatorias y a nivel del oído interno en las células neuro-sensoriales.
Comentarios: Los cilios y flagelos presentan una membrana ciliar externa que es una dependencia de la membrana plasmática.
* Organelas con una membrana
También llamados citosomas. Presentan una membrana como cubierta.
Pueden ser:
- Lisosomas
Origen: Se originan a partir del Aparato de Golgi, aunque las proteínas lisosómicas (enzimas) se originan en el retículo endoplasmático.
Composición química: Los lisosomas contienen enzimas, éstas pueden ser: transferasas, hidrolasas que actúan sobre lípidos (fosfatasa ácida) sobre los glúcidos (hialuronidasa) sobre proteínas (renina), etc.
Estructura: Son corpúsculos generalmente esféricos de estructuras y dimensiones muy variables. Cada lisosoma está envuelto por una unidad de membrana, contienen enzimas hidrolíticas con una máxima actividad en pH ácido y por eso llamadas hidrolasas ácidas.
Función: Los lisosomas digieren alimentos incorporados por endocitosis, también pueden digerir parte de las células por autofagia o digieren material extracelular por medio de enzimas que liberan en el medio circundante.
Origen del Lisosoma
Comentarios: Se distinguen dos tipos de lisosomas:
Los lisosomas primarios, que se originan en el golgisoma y contienen una parte de las enzimas y los lisosomas secundarios, que pueden ser: heterofagosoma o vacuola digestiva (resultan de la unión de un lisosoma primario y un endosoma), cuerpos residuales (resultan de la digestión incompleta), autofagosoma o citolisosoma (cuando el lisosoma contiene partes celulares).
Los lisosomas están presentes en las células de las plantas, hongos y protozoos, además de los animales donde se descubrieron.
- Peroxisomas
Origen: Se originan a partir de peroxisomas preexistentes que se multiplican por fisión binaria.
Composición química: Contienen enzimas oxidativas, como la catalasa, la D-aminoácido oxidasa y la urato oxidasa.
Estructura: Son de forma ovoide y limitados por una sola membrana, poseen un diámetro de 0,6 mm y su número varía entre 70 y 100 por célula.
Función: Participan en la formación y degradación del peróxido de hidrógeno (H2O2) : 2 H2O2 2H2O + O2 , también, participan en la b-oxidación de los ácidos grasos produciendo acetil-CoA, en la metabolización del ácido úrico; en las plantas son utilizados durante la fotorrespiración (oxidación de carbohidratos).
Comentarios: También pueden ser utilizados para degradar sustancias tóxicas a nivel del hígado. Además, durante sus oxidaciones generan energía térmica.
- Glioxisomas
Origen: Son peroxisomas especializados, por lo tanto, tienen el mismo origen, por fisión binaria se encuentran sólo en células vegetales.
Composición química: Tiene a las enzimas que realizan el ciclo del glioxilato.
Estructura: Una simple membrana y una matriz amorfa en la que se encuentran diversas enzimas (isocitrato liasa y malato sintetasa).
Función: Transforman los ácidos grasos almacenados en los lípidos de las semillas en azúcares necesarios para el crecimiento de la planta joven (ciclo del glioxilato).
Comentarios: Se encuentran en protistas (euglena) y semillas, oleaginosas de vegetales superiores, donde participan durante la germinación.
- Vacuolas
Origen: Cuando las células vegetales experimentan diferenciación se hidratan de forma intensa originando las vacuolas.
Composición química: Se parecen a los lisosomas porque presentan enzimas hidrolíticas, también contienen agua y pueden presentar diversos pigmentos como los antocianinos o inclusive sustancias como la goma, el opio o aromatizantes.
Estructura: Están rodeadas por una membrana que se denomina tonoplasto.
Función: Controlan la presión de turgencia, almacén de nutrientes (proteínas) y de productos de desecho, también participan en la degradación.
Comentarios: Las vacuolas pueden conseguir un aumento del tamaño celular, aunque mayormente se encuentran en las células vegetales, también se pueden encontrar en los hongos, inclusive las levaduras.
Célula Vegetal
* Organelas con dos membranas
También denominadas organelas semiautónomas, encontramos las siguientes:
- Mitocondria
Origen: Se originan a partir de la división de mitocondrias preexistentes. Ahora, el origen de las mitocondrias en las células eucariotas se explica a través de la Teoría Endosimbiótica.
Composición química: A nivel de la membrana externa, se encuentran a las porinas, y enzimas que modifican los ácidos grasos; en la membrana interna se localizan: un fosfolípido doble (cardiolipina), proteínas transportadoras, moléculas involucradas en la fosforilación oxidativa (citocromos y ATPasa) y a nivel de la matriz se encuentran las enzimas de la descarboxilación oxidativa, las enzimas del ciclo de Krebs, O2 , ADP fosfato, copias de ADN circular, ARNm (13 tipos), ARNr (2 tipos), ARNt (22 tipos).
Estructura: Son cilíndricas, poseen dos membranas, una externa que es permeable a los solutos del citosol, la membrana interna desarrolla plegamientos hacia la matriz denominadas crestas mitocondriales. Presenta un amplio grado de especialización, entre las dos membranas se ubica el espacio intermembranoso. Su contenido es igual al citosol. Otra estructura interna es la matriz mitocondrial y en el interior de ésta se encuentra el ADN circular, ARN y mitorribosomas.
Función: La principal función es generar energía a través de la respiración celular, donde se realiza el ciclo de Krebs (matriz) y la fosforilación oxidativa (crestas). También participan en la b-oxidación de los ácidos grasos, en la remoción del calcio al citosol, síntesis de aminoácidos (a nivel de hepatocitos) y síntesis de esteroides.
Comentarios: Su número varía, pueden hallarse entre 1 000 y 2 000 por célula, muchas se desplazan hacia las regiones que requieren más energía; otras, como en los espermatozoides, permanecen fijas.
- Plastidios
Origen: Se originan a partir de proplastidios que se encuentran en las células vegetales no diferenciadas.
Los principales plastidios son los cloroplastos.
Composición química: Los cloroplastos tienen pigmentos como la clorofila y los carotenoides, otros cloroplastos presentan licopeno (color rojo).
También pueden presentar ficoeritrina (rojo) y ficocianina (azul), esto a nivel de las algas, los leucoplastos almacenan gránulos de almidón (amiloplastos).
Estructura: Presentan una envoltura que presenta dos membranas: una externa y la otra interna. Los cloroplastos presentan gránulos membranosos denominados grana, estos tienen unidades denominadas tilacoides, estos últimos componentes se incluyen en una matriz homogénea o estroma que representa la mayor parte del cloroplasto.
Función: Los cloroplastos realizan todos los eventos de la fotosíntesis, los otros cromoplastos también pueden realizar fotosíntesis aunque en algunos casos dan coloración a órganos vegetales como frutos, hojas o pétalos. Los leucoplastos almacenan sustancias como almidón, agua o aire.
Comentarios: Los plastidios se clasifican en dos grupos: los que tienen pigmentos se denominan cromoplastos, donde destacan los cloroplastos y los que no presentan pigmentos se denominan leucoplastos (amiloplastos, oleoplastos, etc.). Cuando un proplastidio no recibe luz, se transforma en un etioplasto.
La teoría endosimbiótica propone que las mitocondrias y los cloroplastos fueron bacterias parásitas que ingresaron a las células generando un tipo de simbiosis, una evidencia es la presencia del DNA circular de mitocondrias y cloroplastos, además de los ribosomas y la doble envoltura que es similar al de las bacterias.
* Sistema de endomembranas
También llamado el sistema vacuolar, está conformado por estructuras membranosas, encontramos:
- Retículo endoplasmático
En las células se encuentran dos tipos de retículo endoplasmático:
a. Retículo endoplasmático rugoso: También llamado granular, se caracteriza por presentar ribosomas en la cara citosólica; esta variedad es la más extensa. Esta estructura tiene como función participar activamente en la síntesis de proteínas para su secreción, los ribosomas están unidos a la cara citosólica del retículo gracias a proteínas denominadas riboforinas asociadas a la subunidad 60s de los ribosomas.
b. Retículo endoplasmático liso: También llamado agranular, se diferencia del rugoso porque no presenta ribosomas, es multifuncional destacando : la síntesis de lípidos como los esteroides, detoxificación, movilización de glucosa y almacenamiento de calcio.
Retículo Endoplasmático rugoso
- Golgisoma
También llamado cuerpo de Golgi o Aparato de Golgi, está relacionado con el retículo endoplásmico y la membrana. El golgisoma está constituido por un conjunto de dictiosomas; estas estructuras tienen tres elementos típicos: sacos aplanados, grupos de vesículas y grandes vacuolas. Los dictiosomas tienen una cara cis (formadora) y otra trans (vías de maduración). El golgisoma tiene como función modificar las proteínas, clasificarlas y dirigirlas a su destino (secreción celular).
Figura El flujo de membranas dentro de la célula
La membrana se sintetiza en el retículo endoplásmico Parte de la membrana se desplaza hacia adentro para formar nueva envoltura nuclear; otra parte se desplaza hacia afuera para formar RE liso y membrana de Golgi. Desde el aparato de Golgi, se desplaza membrana para formar nueva membrana plasmática y membrana que rodea a otros organelos, como los lisosomas. Algunas proteínas sintetizadas en el RE rugoso se modifican en el RE liso y viajan en vesículas al aparato de Golgi, donde se someten a una modificación ulterior y se clasifican. Algunas de estas proteínas se empacan en vesículas que viajan a la membrana plasmática, donde serán secretadas de la célula, mientras que otras se emplacan en lisosomas rodeados por membrana del aparato de Golgi. Los lisosomas podrían fusionarse con vacuolas alimentarias y efectuar la digestión intracelular de partículas de alimento Pinosoma
Iv. Núcleo
La presencia del núcleo es una de las características que distingue a las células eucariotas. El núcleo es en general, único y de forma esférica u ovoide, localizándose en el centro de la célula o ligeramente desplazado.
Hay células con dos o más núcleos, como ejemplo tenemos a las células hepáticas que presentan dos núcleos y la fibra muscular esquelética que presenta varias docenas de núcleos.
En el núcleo interfásico, se distinguen los siguientes componentes:
1. Envoltura nuclear
Está constituido por dos unidades de membrana. La membrana interna presenta en la cara que mira al nucleoplasma un engrosamiento conocido como lámina. La membrana externa se continúa con el retículo endoplásmico. Esta envoltura no es continua y está interrumpida por poros, que establecen comunicación entre el interior del núcleo y el citoplasma, además la membrana externa está asociada a un gran número de ribosomas.
2. Cromatina
La cromatina está formada químicamente por DNA asociada a proteínas, entre las cuales se destacan las proteínas básicas llamadas histonas.
Las histonas presentan cinco tipos: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Son proteínas pequeñas, ricas en aminoácidos básicos como lisina y arginina.
La cromatina en el interior del núcleo experimenta un determinado grado de enrrollamiento de tal manera que la cromatina menos condensada recibe el nombre de Eucromatina, esta cromatina posee el DNA transcripcionalmente activo, abarca el 10% del genoma, mientras que la cromatina más compacta recibe el nombre de Heterocromatina, ésta es inactiva y representa el 90% del genoma.
La Heterocromatina puede ser constitutiva o facultativa. La Heterocromatina constitutiva, es altamente condensada y es constante en todos los tipos celulares del organismo, en cambio la Heterocromatina facultativa no está condensada en todos los tipos celulares, de tal manera que en algunos tipos celulares se le observa como heterocromatina y en otro tipo como eucromatina.
Los nucleosomas constituyen las unidades básicas del enrrollamiento cromatínico, en cada nucleosoma se encuentran las histonas dispuestas en un octámero (ocho componentes) formado por 2 H2A, 2 H2B, 2 H3 y 2 H4 y dos vueltas de DNA, que contiene un total de 146 pares de nucleótidos, los nucleosomas se hallan separados por tramos de DNA espaciador y que contiene entre 20 y 60 pares de nucleótidos.
Estructura de la cromatina
¿Qué son los cromosomas?
Los cromosomas resultan de la condensación de la cromatina, proceso que se evidencia en una célula en división, esto quiere decir que químicamente también están formados por DNA y proteínas básicas (histonas).
En un cromosoma podemos encontrar los siguientes componentes:
Estructura molecular de un cromosoma
- Centrómero: Participa en el reparto de los cromosomas a las células hijas.
- Telómero: Son los extremos de los cromosomas.
Durante el ciclo celular los cromosomas pasan de etapas de menor compactación a etapas de mayor compactación, el mayor enrrollamiento se alcanza en la fase llamada Metafase, tal compactación permite observarlos como estructuras individuales, lo que permite un mayor estudio como su clasificación, el conjunto de estos cromosomas se conoce como cariotipo.
Los cromosomas se pueden clasificar en metafásicos cuando presentan dos componentes filamentosos (las cromátidas) y se les denomina anafásicos, cuando tienen sólo una cromátida.
También se pueden clasificar según la posición del centrómero:
- Metacéntricos: Centrómero en posición central, divide al cromosoma a la mitad, los dos brazos son iguales.
- Submetacéntricos: El centrómero está alejado ligeramente del punto central, de tal modo que las cromátidas poseen un brazo corto y uno largo.
- Acrocéntricos: El centrómero se halla casi en el extremo del cromosoma y los brazos cortos son muy pequeños y presentan a los satélites, en el cariotipo humano corresponden a los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22.
- Telocéntricos: Cuando el centrómero está en posición terminal, no existe el brazo corto, estos cromosomas no se encuentran en el cariotipo humano.
3. Nucleolo
Son estructuras esféricas y densas; en un núcleo pueden existir uno o más nucleolos. Está asociado a una masa de cromatina en su periferia, se observa que el nucleolo presenta dos regiones: la región fibrilar, constituida por DNA y la región granular, formada por las partículas precursoras de las unidades ribosómicas. Debido a esto, podemos decir que el nucleolo es responsable de la síntesis de ribosomas.
4. Nucleoplasma
Se presenta como una solución acuosa de proteínas, metabolitos e iones, que ocupan el espacio existente entre la cromatina y los nucleolos. Entre las proteínas están las responsables de realizar la glucólisis que contribuye a la producción de energía en el núcleo, también se encuentran las enzimas DNA-polimerasa y RNA-polimerasa.