La célula

Índice La teoría celular: postulados y autores Características generales de la célula Comparación de células eucariotas y procariotas Comparación de células animales y vegetales Los virus Bacterias Membrana celular Pared vegetal Retículo endoplasmático Aparato de Golgi Lisosomas y vacuolas Mitocondria Cloroplasto Ribosomas Citoesqueleto Estructuras microtubulares El núcleo Peroxisomas y glioxisomas

Vídeo sobre la vida en el interior de la célula.Bibliografía y webgrafía

La teoría celularExisten cuatro postulados sobre la teoría celular: Todos los seres vivos están compuestos por

células. Los organismos pueden ser unicelulares o pluricelulares. La célula es la unidad estructural de la materia viva.

Los seres vivos se originan a través de células. Las células no surgen espontáneamente, sino que proceden de otras anteriores.

Todas las funciones vitales giran en torno a las células. La célula es la unidad fisiológica de la vida. Esta es un sistema abierto que intercambia energía y materia con el medio.

Las células contienen material hereditario por lo que son una unidad genética.

Los autores de la teoría celular son: Robert Hooke (1635-1703): al observar una muestra de corcho al microscopio de

dio cuenta de que estaba compuesto de numerosas celdillas. Para referirse a ellas utilizó por primera vez el término célula.

Leeuwenhoek (1632-1723): usando microscopios fabricados por él mismo sentó las bases de la morfología microscópica. Fue el precursor de la biología experimental, la biología celular y la microbiología.

Buffon (1707-1788): pensaba que los seres microscópicos representaban moléculas vivientes que al aglomerarse resulta el animal visible.

Brown (1773-1857): fue el descubridor del núcleo celular en los organismos eucariotas.

Scheliden (1804-1881) y Schwann (1810-1882): se percataron de la estructura microscópica de los animales y plantas y asentaron el primer y segundo principio de la teoría celular: “Todos los seres vivos están formados por células” y “La célula es la unidad básica de organización de la vida”.

Características generales de la célula Definición: La célula es la unidad anatómica,

funcional y genética de los seres vivos. Hay dos tipos de células:

Eucariotas Procariotas

Pueden tener dos formas: Variables: cambian constantemente de forma

dependiendo de sus estados fisiológicos Invariables: son siempre estables, se adaptan

para cumplir una función específica. El tamaño de una célula varía desde 20

micras hasta 1500 micras. Según el número de células que tenga un

organismo puede ser: Pluricelular: constituidos por un gran número

de células eucariotas. Unicelulares: constituidos por una sola célula

procariota o eucariota.

Protozoo

Células eucariotas vegetales

Comparación de eucariotas y procariotasEucariotas: Los organismos con células eucariotas son

hongos, animales, plantas y protistas. Tienen una organización unicelular o

pluricelular Su tamaño va de 10 a 150 micras. Presenta orgánulos y citoesqueleto. No siempre presenta pared celular. Tiene más de un cromosoma lineal, presente en

un núcleo diferenciado por una membrana.

Procariotas:Los organismos con células eucariotas son las eubacterias y arqueobacterias.Tienen una organización unicelular.Su tamaño va de 0,5 a 10 micras.Presentan pared celular.No tienen orgánulos ni citoesqueleto.Tiene un cromosoma circular que se encuentra disperso por el citoplasma

Comparación de la célula animal y vegetalCélula animal: No presenta pared celular. No posee cloroplastos. Posee vacuolas de tamaño reducido. Presentan glucógeno. Generalmente tienen forma irregular. Poseen centriolos. Su tamaño varía desde las 10 hasta las 30

micras

Célula vegetal: Presenta una pared celular que rodea a la

membrana plasmática. Contienen cloroplastos. Poseen vacuolas de gran tamaño. Presentan almidón. Frecuentemente presentan una forma

regular. Su tamaño varía desde las 10 hasta las 100

micras.

Los virus Concepto: se trata de una entidad microscópica,

biológica e infecciosa, de un tamaño mucho más reducido que el de las células a las que infecta.

Estructura: Genoma vírico: se compone de una o varias

moléculas de DNA o RNA. Cápsida: cubierta proteica que envuelve al

genoma vírico. Está formada por proteínas que se disponen de manera regular y simétrica, lo que determina tres tipos de cápsidas: icosaédricas, helicoidales o complejas. Su función es proteger al genoma y el reconocimiento de las membranas de las células a las que parasita.

Envoltura membranosa: formada por una bicapa lipídica y glucoproteínas sintetizadas por el genoma. La función de estas glucoproteínas es el reconocimiento de la célula y la inducción de la penetración del virus en ella mediante fagocitosis.

Existen cuatro estructuras en los virus: Helicoidal Icosaédrica Envoltura Complejos

El ciclo de infección de un virus se divide en dos: Ciclo lítico: la célula infectada muere por rotura al

liberarse las nuevas copias virales. Consta de cinco fases: Fase de adsorción o fijación: El virus se une a la

célula de forma estable. Fase de penetración o inyección: el ácido nucleico

viral entra en la célula mediante una perforación que el virus realiza en la pared bacteriana.

Fase de eclipse: se está produciendo la síntesis de ARN, formación de ácidos nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano

Fase de ensamblaje: empaquetamiento del ácido nucleico viral.

Fase de lisis o ruptura: conlleva la muerte celular.

Ciclo lisogénico: Las dos primeras fases son iguales que en el ciclo lítico. En la tercera, el ácido nucleico viral en forma de ADN bicatenario recombina con el ADN bacteriano, introduciéndose en éste como un gen más. Esta forma se denomina prófago y se mantendrá latente hasta producirse un cambio en el medio ambiente.

Bacterias Los elementos característicos de una bacteria son:

Pared bacteriana: existen dos tipos de paredes bacterianas: Gram positiva: comprende la membrana citoplasmática y una y una pared celular

compuesta por una gruesa capa de peptidoglucano, que la aporta gran resistencia.

Gram negativa: presentan dos membranas lipídicas entre las que se localiza una fina pared celular de peptidoglicano, mucho más frágil que en la gram positiva.

Nucleoide: es la región que contiene ADN circular en el citoplasma de las bacterias, que no implica presencia de membrana nuclear.

Plásmidos:  son fragmentos extracromosómicos de ácidos nucléicos que aparecen en el citoplasma de algunas bacterias. Son de tamaño variable, aunque menor que el cromosoma principal. Cada bacteria puede tener uno o varios a la vez. Los plásmidos tienen una conformación variable que puede ser lineal, circular o con estructura superenrrollada.

Estructuras de movilidad  Flagelos: apéndice móvil con forma de látigo presente en muchas bacterias. 

Proporcionan la capacidad de movimiento independiente. Se encuentran, por lo general, en bacterias gram negativas, aunque también pueden encontrarse en gram positivas y algunos cocos.

Fimbrias: estructuras sobresalientes de forma alargada, aunque más cortas que los flagelos, y mayormente no utilizadas en la locomoción. Se trata de vellosidades que les permiten la fijación a ciertas superficies.

Cápsulas: capa con borde definido formada por una serie de polímeros orgánicos que en las bacterias se deposita en el exterior de su pared celular. Le sirve a las bacterias de cubierta protectora resistiendo la fagocitosis. También se utiliza como depósito de alimentos y como lugar de eliminación de sustancias de desecho.

La membrana celular Composición: está compuesta pricipalmente por lípidos (fosfolípidos, 

glucolípidos y esteroles), proteínas (integrales o periféricas) y glúcidos.  Estructura: se trata de un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la 

red que hace la función de “cemento”, y las proteínas están integradas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente. Los lípidos y las proteínas se hayan dispuestos en un mosaico.

La membrana no es una estructura estática, sino que sus componentes tienen posibilidad de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez.

Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:  De rotación: supone el giro de la molécula lipídica en torno a su eje mayor. Es muy 

frecuente y el responsable, en gran medida, de los otros dos movimientos. De difusión lateral: las moléculas lipídicas pueden difundirse libremente de manera 

lateral dentro de la bicapa. Es el movimiento más frecuente. Flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a 

unas enzimas llamadas lipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser muy desfavorable energéticamente.

La pared vegetal La pared celular es  una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática en 

las células de plantas, hongos, algas, bacterias y arqueobacterias.  La estructura de la bacteria presenta tres partes:

Pared primaria: presente en todas las células vegetales, y es producto de la acumulación de tres o cuatro capas de  microfibrillas de celulosa, conteniendo entre un 9 y un 25% de celulosa . Se crea al finalizar la mitosis, creándose el fragmoplasto.

Pared secundaria: es la capa adyacente a la membrana plasmática y, a diferencia de la pared primaria, contiene una gran cantidad de celulosa, lignina y suberina.

Laminilla media: es el lugar que une las paredes primarias de dos células contiguas.

Composición: está compuesta por una red de carbohidratos, fosfolípidos y proteínas estructurales embebidos en una matriz gelatinosa compuesta por otros carbohidratos y proteínas.  Carbohidratos: celulosa, su principal componente. También están la pectina, suberina 

y lignina. Proteínas estructurales y enzimas.

Estructuras secundarias: Las modificaciones de la pared no afectan la apariencia de las células, sino las propiedades físicas y químicas de las paredes. Las sustancias adicionales se depositan por:

Incrustación: Es la intercalación de nuevas partículas entre las existentes en la pared. Un ejemplo de estas partículas es la lignina y compuestos minerales.

Adcrustación: Las sustancias adicionales se depositan por acumulación de material, sobre la pared celular, capa a capa, por fuera o por dentro. Un ejemplo de estas sustancias son las ceras, la cutina, la suberina, la calosa y la esporopolenina.

Retículo endoplasmático Se trata de un sistema de tubos y sáculos comunicados entre sí que intervienen en 

funciones relacionadas con la síntesis proteica, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, así como el transporte intracelular 

Sus funciones son: Biosíntesis proteica Metabolismo de lípidos Destoxificación Glicosilación

Estructura: consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa.

Existen dos tipos de retículos endoplasmáticos: Retículo endoplasmático rugoso: presenta ribosomas adheridos a su membrana 

mediante proteínas. Se encarga de la síntesis y transporte de proteínas en general. Además tiene unos sáculos más redondeados donde caen las proteínas sintetizadas por él. Se encuentra unido a la membrana nuclear externa. 

Retículo endoplasmático liso: no presenta ribosomas. Tiene como función principal la síntesis de lípidos y destosificación. Se trata de una prolongación del retículo endoplásmico rugoso.

RER REL

Aparato de Golgi El Aparato de Golgi es un sistema mixto de cisternas apiladas y de vesículas que se localiza 

en el citoplasma de las células. Una célula contiene más de un aparato de Golgi y puede llegar ha haber hasta 50.

Estructura: el aparato de Golgi se compone en estructuras denominadas sáculos. Éstas se agrupan en número variable, habitualmente de cuatro a ocho, formando el dictiosoma. El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones funcionales:

Región cis: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del RER y son el vehículo de proteínas que serán transportadas a la cara externa del aparato de Golgi.

Región medial: zona de transición. Región trans: es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática y tienen una 

composición similar.

Función: Las proteínas recién 

sintetizadas en el RER son transferidas por medio de pequeñas vesículas desde el RER o REL hasta la cara CIS. En esta región se fosforilan las nuevas proteínas y se les agrega residuos de azúcar. Continúan hacia la cara TRANS y salen al exterior por medio de vesículas.

Participa en la síntesis y reciclado de las membranas celulares.

Modifica, distribuye, empaqueta y entrega enzimas a los lisosomas formando vesículas hidrolasas.

Lisosomas Los lisosomas son orgánulos formados por el retículo endoplasmático rugoso y luego 

empaquetadas por el aparato de Golgi. Contienen enzimas que sirven para digerir los materiales de origen externo o interno que 

llegan a ellos. Es decir, se encargan de la digestión celular. Son bolsas de enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula. Por ello, su membrana debe estar protegida de estas enzimas.

 Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple.  Son característicos de las células animales. Existen dos tipos de lisosomas: 

Lisosomas primarios: son aquellos que sólo contienen las enzimas digestivas Lisosomas secundarios: por haberse fundido con una vesícula con materia orgánica, contienen 

también sustratos en vía de digestión

Vacuolas Es un orgánulo celular presente en todas las células de plantas y hongos. También

aparece en algunas células protistas y de otros eucariotas. Las vacuolas son compartimentos limitados por la membrana plasmática, ya que

contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas. La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. No posee una forma definida, sino que su estructura varía según las necesidades de la

célula. Funciones:

Aíslan del resto del citoplasma productos secundarios tóxicos del metabolismo Desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Permite mantener a la célula hidratada y el mantenimiento de la rigidez del tejido.

Mitocondria Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la

energía necesaria para la actividad celular. Estructura:

La mitocondria están rodeadas por dos membranas diferentes: Membrana externa: bicapa lipídica exterior la cual es permeable a iones,

metabolitos y otras macromoléculas. Realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte.

Membrana interna: ésta membrana contiene más proteínas, carece de poros y es más selectiva. Contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte.

Espacio intermembranoso. Se localiza entre las dos membranas. En este espacio se encuentran diversas enzimas que intervienen en la trasferencia del enlace de alta energía del ATP.

Funciones: También sirve como almacén de sustancias como iones, agua y otros compuestos. Aporta en la transcripción de información genética a partir del ARN mitocondrial. Realiza la respiración celular. Es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales

determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, lo que aporta energía aprovechable para la célula en forma de ATP (trifosfato de adenosina, un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular).

Cloroplasto Los cloroplastos fueron identificados como los orgánulos encargados de la fotosíntesis, en

ellos se transforma la energía lumínica en energía química, que puede ser aprovechada por los vegetales.

Estructura: Membrana externa e interna: su estructura es muy parecida a la que presentan el resto de las

membranas. La externa tiene mayor permeabilidad a los iones y a las grandes moléculas que la interna, que es prácticamente impermeable, pero que contiene proteínas transportadoras.

Tilacoides: Son sáculos aplanados donde se realizan todos los procesos de la fotosíntesis que requieren luz, es decir, la formación de ATP y de NADPH. Sobre la cara externa de estas membranas se sitúan los complejos F1 y los pigmentos fotosintéticos.

Estroma: Presenta en su interior una molécula de ADN circular de doble cadena y ribosomas. es el lugar donde se realizan los procesos genéticos del cloroplasto y las reacciones de la fotosíntesis.

Funciones: Fotosíntesis: los cloroplastos son los orgánulos encargados de realizar la fotosíntesis.

En éste proceso tienen lugar reacciones dependientes de la luz, como son por ejemplo la producción de ATP y de NADPH y reacciones independientes de la luz, que emplean la energía producida por las primeras en la fijación de CO2 y en la formación de glúcidos.

Biosíntesis de ácidos grasos: para ello utilizan los glúcidos, el NADPH y el ATP sintetizados.

Reducción de nitratos a nitritos: los nitritos se reducen a amoníaco, que es la fuente de nitrógeno para la síntesis de los aminoácidos y de los nucleótidos.

Ribosomas Son pequeñas estructuras distribuídas por todo el citoplasma y también concentradas en

ciertos lugares en particular, como en el retículo endoplasmático rugoso, y dentro de los cloroplastos y las mitocondrias.

Estructura: Presenta dos subunidades, una mayor y otra menor, que se caracterizan por su

coeficiente de sedimentación: los de las células eucarióticas son 80 S y los que se encuentran dentro de las mitocondrias y cloroplastos de 70 S

Son estructuras globulares, carentes de membrana. Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosomico

procedente del nucléolo.

Funciones: Se encarga de la síntesis

de proteínas, en un proceso conocido como traducción. La información necesaria para esa síntesis se encuentra en el ARN mensajero, cuya secuencia de nucleótidos determina la secuencia de aminoácidos de la proteína. A su vez, la secuencia del ARNm proviene de la transcripción de un gen del ADN.

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Citoesqueleto El citoesqueleto es propio de las células eucarióticas. Es una estructura tridimensional

dinámica que se extiende a través del citoplasma. Funciones del citoesqueleto:

Da estabilidad y forma a la célula Se encarga de la locomoción celular Partcipa en la división celular Movimiento de los orgánulos internos de la célula Regulación metabólica

Los tres sistemas primarios de fibras que componen el citoesqueleto están asociados a proteínas. Existen tres: Microfilamentos: Son las fibras más delgadas y están formados por la proteína actina.

Tiene funciones contráctiles. También pueden llevar a cabo los movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citiocinesis.

Microtúbulos: Tubos cilíndricos compuestos por la proteína tubulina. Los microtúbulos actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de “pistas” para que se muevan los orgánulos y vesículas.

Filamentos intermediarios: Son filamentos que proveen fuerza de tensión a la célula. Según el tipo celular varían las proteínas que los constituyen. Existen seis tipos:

Neurofilamentos Filamentos de desmina Filamentos gliales Filamentos de vimentina Queratinas epiteliales Laminofilamentos

Estructuras microtubulares Centriolos:

Estructura: son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto semejantes a

cilindros huecos, siendo una pareja un diplosoma. Los centriolos son dos estructuras cilíndricas que, rodeadas de un material

proteico denso forman el centrosoma. Permiten la polimerización de microtúbulos que forman parte del citoesqueleto. Los centríolos se posicionan perpendicularmente entre sí.

Funciones: La función principal de los centríolos es la formación y organización de los

filamentos que constituyen el huso acromático cuando ocurre la división del núcleo celular.

Cilios y flagelos: Son estructuras microtubulares, que se extienden hacia afuera en algunas células y funcionan

para darles movimiento. Los flagelos son más largos que los cilios. Cuando una célula tiene cilios, su número es muy grande, mientras que una célula tiene pocos o

un solo flagelo. Muchos protozoos tienen cilios y la esperma de muchas plantas y animales tienen flagelos. Los flagelos y cilios están hechos de subunidades de túbulos, organizadas en forma circular por

nueve pares de microtúbulos pegados a un par central. Los flagelos y cilios se flexionan para causar movimiento a la célula o a los alrededores. El movimiento usa energía derivada de la hidrólisis del ATP.

El núcleo Características generales:

Normalmente hay un solo núcleo por célula, aunque pode haber dos, como en algunas células del hígado o puede haber células multinucleadas.

El tamaño del núcleo es variable y suele estar relacionado con el tamaño del citoplasma.

Si el tamaño del núcleo aumenta pero el del citoplasma no, la célula entra en división.

Porta la mayor parte del material genético de la célula. Número de núcleos:

Sincitios: se trata de células que contienen varios núcleos. La función del sincitio es variada y depende del organismo. Permiten el intercambio de moléculas e impulsos eléctricos. Se forma por la fusión de células individuales.

Plasmodios: son células multinucleadas formadas por fusión de varias. Al contrario que el sincitio, en ese caso por división celular sin citocinesis, solo cariocinesis.

Células uninucleadas: que contienen un solo núcleo.

Nucléolo: Es una estructura presente en el núcleo. El nucléolo es el sitio de transcripción de los ARN ribosómicos y de la

biosíntesis de las subunidades ribosomales. Son densos, no están rodeados por membrana y aparecen y desaparecen

durante la división celular. En el nucleolo se distinguen dos partes:

Zona central de tipo fibrilar, constituida por filamentos de cromatina Zona externa o granulosa, constituida por granulos de

ribonucleoproteinas que son parecidas a los ribosomas.

Cromatina y cromosomas: La cromatina es la sustancia fundamental del núcleo celular. Su constitución química es simplemente filamentos de ADN en distintos grados de

condensación. La cromatina se forma cuando los cromosomas se descondensan tras la mitosis. Las funciones de la cromatina son:

Proporcionar la información genética necesaria para que los orgánulos celulares puedan realizar la transcripción y síntesis de proteínas

Conservan y transmiten la información genética contenida en el ADN, duplicando el ADN en la reproducción celular.

Los cromosomas son estructuras en forma de bastón que aparecen en el momento de la reproducción celular, en la división del núcleo o citocinesis. Están constituidos químicamente por ADN. Es el mayor grado de condensación de la cromatina.

Un cromosoma está formado por dos cromátidas que permanecen unidas por un centrómero.

Peroxisomas y glioxisomas Los peroxisomas:

Son pequeñas vesículas delimitadas por una membrana sencilla que usualmente contienen una fina matriz granular.

Están presentes en todas las células eucariotas. Contienen enzimas relacionadas con diversas vías metabólicas oxidativas.

Los glioxisomas: Son una variedad particular de los peroxisomas que se encuentran únicamente en las

células eucariotas vegetales. Contiene enzimas que catalizan la conversión de ácidos grasos en azúcares.

Estos tipos de vesículas nombradas anteriormente se forman a partir de membranas aportadas por los retículos endoplásmicos.

Proteosomas, chaperoninas, exosomas y spliceosome Proteosomas:

El proteosoma es un complejo macromolecular compuesto por dos complejos estructurales distintos que a su vez se componen de múltiples subunidades proteicas.

Funciones: Destruyen proteínas malformadas Papel regulador Diferenciación celular Sistema inmunológico Regula el ciclo celular Defensa contra toxinas Asociada a la hidrólisis de ATP Maquinaria degradativa de proteínas

Chaperoninas: Son unos complejos proteicos que facilitan el plegamiento adecuado de proteínas. La unión a estas proteínas desempeña un papel protector y evita que estas alcancen

un estado de agregación irreversible. Exosomas:

Son complejos multiproteicos capaces de degradar diversos tipos de ARNs. Pueden encontrarse en células eucariotas y arqueobacterias El las bacterias es un complejo más simple, el degradasoma, el que lleva a cabo

funciones similares. Spliceosome:

Complejo de ribonucleoproteínas que se forma durante los procesos de corte y empalme del ácido ribonucleico mensajero para eliminar los intrones que no van a ser traducidos a proteínas.

Chaperonina Exosoma Spliceosome

La vida en el interior de una célula

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Webgrafía y bibliografía www.wikipedia.org www.elergonomista.com es.wikibooks.org www.infobiologia.net www.botanica.cnba.uba.ar recursostic.educacion.es Fisiología humana por A.C. Guyton, editorial:

Interamericana