Guía de Estudio Tercer año CMITOCONDRIAS.

Son orgánulos presentes en el citoplasma de todas las células eucarióticas (aeróbicas). Su forma se asemeja a un cilindro alargado, difíciles de observar al microscopio óptico, al que aparecen como palitos o bastoncitos alargados. Lo más frecuente es que las mitocondrias estén dispersas en el hialoplasma, y su número depende del tamaño de la célula: unas pocas en las levaduras y de 1000 a 2000 en unacélula hepática. Son las encargadas de la obtención de la energía mediante la respiración celular, proceso de oxidación en el que intervienen las ATP sintetasas. La energía obtenida se guarda en forma de ATP.Ultraestructura.La observación al microscopio electrónico pone de manifiesto que cada mitocondria está separada del hialoplasma por una membrana continua de 60 Å de espesor, que es la membrana mitocondrial externa. Esta membrana externa está rodeada interiormente por una segunda membrana, igualmente continua y de 60 Å de espesor, que es la membrana mitocondrial interna. La membrana interna forma repliegues orientados hacia el interior de la mitocondria y son las llamadas crestas mitocondriales (por lo que su superficie es 5 veces mayor que la de la membrana externa). Las dos membranas mitocondriales delimitan dos compartimentos diferentes: un primer compartimento situado entre la membrana mitocondrial externa y la interna que es el espacio intermembrana; un segundo compartimento limitado por la membrana mitocondrial interna que es la matriz mitocondrial. En la matriz encontramos ADN y ribosomasmitocondriales.

Membrana mitocondrial externa: Delimita completamente a lamitocondria. Su estructura es la misma que la del resto de las membranas celulares (una doble capa lipídica y proteínas asociadas), es muy permeable debido a que posee un gran número de proteínas que forma “canales” a través de los que pasan gran cantidad de moléculas.

Espacio Intermembrana: De composición similar al hialoplasma por la

permeabilidad de la membrana externa. Las enzimas que posee le permiten transferir la energía del ATP fabricado en la mitocondria a otros nucleótidos, por ejemplo el AMP.

AMP + ATP ▬► 2 ADPLas moléculas de ADP así formadas pueden atravesar la membrana interna y ser fosforiladas en moléculas de ATP. Membrana mitocondrial interna: Posee gran superficie (unas 5 veces más que la externa) debido a los repliegues que forman las crestas. Es impermeable a gran cantidad de sustancias (iones,...). Contiene un 20% de lípidos y un 80% de proteínas, las cuales se pueden clasificar en tres grupos:a) Proteínas transportadoras que regulan el paso de metabolitos a través de la membrana interna (cadena transportadora de electrones).b) Enzimas de la cadena respiratoria, que catalizan las reacciones deoxidorreducción.c) Complejo enzimático. La ATP-sintetasa, cataliza la producción de ATP en la matriz, poseen tres subunidades:- Esfera F1 o partícula elemental (90 Å de Ø) pegadas a la cara matricial dela membrana interna. Es la parte catalítica del complejo.- Pedúnculo F0, que une las esferas a la membrana.- Base hidrófoba integrada en la membrana mitocondrial interna.

Matriz: Espacio interno que contiene numerosos iones y moléculas solubles, en particular una gran variedad de enzimas para llevar a cabo las rutas metabólicas que tienen lugar en su interior. Además, contiene ADN mitocondrial, ribosomas (mitorribosomas), ARNt.• ADN mitocondrial (ADNmt), es doble y circular, lleva información genética que codifica para la síntesis de algunas proteínas.• Ribosomas 70 S (mitorribosomas), libres o asociados a la membrana mitocondrial interna.• Iones calcio y fosfato (Ca++, H2PO4 -,...), ADP, ATP, Coenzima A,...• Enzimas que intervienen en:a) Duplicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.b) Respiración celular.

Funciones.1º. Oxidaciones respiratorias: Cuya finalidad es obtener energía para la célula a partir de materia orgánica. Consisten en la degradación completa de moléculas orgánicas a CO2 para liberar energía y formar ATP. Tienen lugar en dos series de procesos, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, que suceden, respectivamente, en la matriz y en la membrana mitocondrial interna.2º. Producción de metabolitos precursoras para la biosíntesis deMacromoléculas, se sintetizan en el hialoplasma.3º. Síntesis de proteínas mitocondriales, ya que, como hemos visto, poseen la maquinaria y la información necesaria para ello.

PLASTOS.Los Cloroplastos están englobados en los Plastos o Plastidios, conjunto deorgánulos exclusivos de células vegetales que tienen un origen común. Poseen, al igual quelas mitocondrias, información genética propia, ribosomas y una doble membrana. Haytres tipos de plastos, aunque su estructura es muy semejante:● Leucoplastos: (leuco = blanco). En partes no verdes del vegetal - lassubterráneas, por ejemplo- entre ellos destacan los amiloplastos que acumulanalmidón en los tejidos de reservas.●Cromoplastos: (cromo = color). Dan color rojo, anaranjado o amarillo a muchosfrutos, flores y otros órganos. Acumulan pigmentos fotosintéticos secundarios(xantofilas y carotenos) y reservas nutritivas.

● Cloroplastos: (cloro = verde). Son de color verde debido a la Clorofila quecontienen. Se encargan de realizar la Fotosíntesis, captando energía luminosa.

CLOROPLASTOSLos cloroplastos se localizan en células vegetales fotosintéticas y, en los vegetalessuperiores, tienen forma lenticular (de lenteja). Su número suele ser de unos 40 porcélula. Son de color verde debido a su elevado contenido en clorofila.UltraestructuraLa observación al microscopio electrónico de un cloroplasto de una célula devegetal superior nos revela que cada cloroplasto está rodeado de una doble membrana(externa e interna), la membrana externa separa el cloroplasto del hialoplasma, y lamembrana interna, que delimita un estroma. Entre ambas existe un espacio, el espaciointermembrana. La Membrana Interna Cloroplástica (M.I.C.), a diferencia de lo queocurre en las mitocondrias, carece de crestas y encierra un gran espacio central, elestroma (que contiene ribosomas, enzimas, ADN y ARNt , gránulos de almidón y gotas de lípidos), en el que se bañan un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que constituyen las paredes de unas pequeñas vesículas discoidales aplanadas (a modo de largos sacos cerrados), los tilacoides. En las membranas de los tilacoides se encuentran los pigmentos fotosintéticos, fundamentalmente clorofila y carotenoides. Los tilacoides están comunicados entre sí y encierran un tercer compartimento el espacio tilacoidal (o intratilacoidal). Existen unos tilacoides más alargados que a veces comunican con la M.I.C. y que son llamados lamelas o "tilacoides del estroma".Los tilacoides no se distribuyen de manera uniforme por el estroma y en ocasionesforman pequeños grupos apilados (a modo de pilas de monedas) llamados grana (plural de grano en latín) debido al aspecto que presentan al observarlos con el microscopio.Normalmente los tilacoides se disponen paralelamente al eje mayor del cloroplasto.En el estroma se encuentran también ribosomas (plastorribosomas) y moléculas deADN, dobles y circulares, que poseen información para sintetizar algunas proteínas delCloroplasto.

Funciones de los cloroplastos.Una de ellas es la síntesis de proteínas cloroplásticas, ya que, como hemos visto,poseen la maquinaria y la información necesaria para ello.Pero la principal función es llevar a cabo la Fotosíntesis, que consiste en laformación de materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos (H2O, CO2, NO3=,SO4 =, PO4 3-...), que reducen gracias a la energía captada por los pigmentos fotosintéticos.En los tilacoides se encuentran los pigmentos captadores de luz, y la cadenatransportadora de electrones (o cadena fotosintética), donde el ADP sé fosforila y pasaa ATP. Al ser la luz, digamos, el motor de este proceso, se le da el nombre defotofosforilación. En los tilacoides se produce también la reducción del NADP+, que pasa a NADPH + H+. Ambos procesos constituyen lo que se conoce como fase lumínica de la fotosíntesis .La energía acumulada, tanto en el ATP como en el NADPH + H+, será utilizada en lafase oscura para la fijación del CO2 a moléculas orgánicas. Esta fase oscura de lafotosíntesis tiene lugar en el estroma del cloroplasto.Como ocurre en la mitocondria, en los cloroplastos se encuentran también esferasde ATP-sintetasa (o ATPasa), situadas en la membrana interna del cloroplasto que mira hacia el estroma y en la membrana de los tilacoides. La ATPasa cataliza la reacción de formación de ATP. TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS.Recordemos que los organismos vivos más antiguos sobre la Tierra eran célulasprocarióticas (3.500 millones de años), habiendo aparecido mucho más tarde las célulaseucarióticas (700 m.a. tienen los restos más antiguos encontrados de estos organismos).Por tanto, lo único que se puede afirmar es que probablemente, las células eucariotasevolucionaron a partir de procariotas entre los 3.500 y los 700 m.a.Actualmente existen dos teorías que tratan de explicar el posible origen de lacélula eucariota.La Teoría endógena propone que la célula eucariótica es el resultado del aumentode tamaño de la procariótica, junto a una progresiva diferenciación interna, cuyoresultado ha sido el alto grado de complejidad que posee.La Teoría endosimbiótica, propuesta por la bióloga Lynn Margulis, considera que elalto grado de complejidad se debe a asociaciones entre células que en principio eranindependientes entre sí. Este tipo de asociación debió consistir en una simbiosis, relación en la que ambas especies asociadas resultan beneficiadas.En esta asociación las premitocondrias, que serían bacterias aerobias,conseguirían la oxidación de los alimentos, y las células hospedadoras obtendrían unaganancia en energía. A su vez, los precloroplastos, antiguas cianobacterias,suministrarían alimentos a las células hospedadoras mediante fotosíntesis, y obtendríande ellas moléculas simples necesarias para realizar dicha función. La asociación deprocariotas del tipo de espiroquetas daría lugar, por otro lado, a centríolos, cilios yflagelos.Después de millones de años de dependencia mutua con las células hospedadoras,estos procariotas simbiontes perderían su independencia, conservando únicamentealgunos vestigios de su forma de vida anterior.De acuerdo con esta hipótesis, las antiguas bacterias habrían entrado al interiorde la célula hospedadora por endocitosis, encerradas en unas vesículas endocíticas; estacircunstancia explicaría la doble membrana que poseen tanto mitocondrias comocloroplastos.Esta teoría endosimbiótica se ve avalada por los siguientes hechos:

1. Tanto mitocondrias como cloroplastos contienen ADN del tipo de célulasprocariotas, no asociado a proteínas histónicas.2. Los dos orgánulos poseen ribosomas con los que sintetizan sus propias proteínas,también de tipo procariótico (70 S).3. Ambos orgánulos se reproducen en el interior celular por simple división, como lasbacterias4. Poseen doble membrana, siendo la externa aquella con la que la célula hospedadorarodeó a la célula simbionte que entró.5. La membrana interna de las mitocondrias posee un tipo de fosfolípido exclusivo delas membranas de los organismos procariotas.

ACTIVIDADESEsta guía tiene 32 ejercicios uno para cada alumno del curso, se sorteara el número que le corresponderá ; usted debe desarrollarlo y entregarlo a su profesora en un papelografo y una hoja con la respuesta. 1.- En el interior celular se puedeencontrar los orgánulos que se relacionan en la tabla.

NúcleoMitocondriaAparato GolgiCloroplastoLisosomasVacuola

a.- Indica la principal función de los orgánulos celulares.b.- ¿Los cloroplastos contienen ADN?c.- ¿Las mitocondrias están presentes en células vegetales?d.- ¿Las células procariotas contienen mitocondrias y cloroplastos?

2.- .- El dibujo corresponde a la estructura de un orgánulo presente en todas las células aerobias.

a.- ¿Cómo se llama el orgánulo celular?.b.- Nombra sus componentes indicados por números.c.- ¿Qué proceso metabólico se realiza en los puntos marcados como 3 y 4?.

3.- El dibujo corresponde a un orgánulo celular donde se realiza un proceso metabólico muy importante para la vida en la tierra.

a.- ¿Cómo se llama el orgánulo?.b.- ¿Qué proceso metabólico se realiza en su interior?.c.- Indica las dos fases en las que se divide el proceso.d.- Completa el esquema sustituyendo los números por el nombre que corresponda.

4.- El dibujo corresponde a dosmodalidades conectadas físicamente del sistema membranoso intracelular.

a.- Identifica las dos modalidades indicadas.b.- En su observación al microscopio electrónico, ¿qué característica morfológicapermite distinguir una modalidad de otra?c.- ¿Se caracterizan por presentar doble o simple membrana?d.- Asigna a cada modalidad lo que correspondacon sus funciones básicas de: 1.- Síntesis y almacenamiento de proteínas; 2.- Síntesisde lípidos; 3.- Control de la concentración de calcio en el citoplasma; 4.- Glucosilaciónde proteínas.1

5.- La figura corresponde a un orgánulo celular.

a.- ¿De qué orgánulo se trata?b.- Identifica cada una de sus partes enumeradasc.- ¿Dónde se encuentran situadas las ATP-sintetasas (ATPasa)?

6.- En una célula vegetal podemos encontrar los dos orgánulos de la izquierda. a)Identifica quién es cada uno. b) Haz una tabla donde debes seleccionar correctamente de la información adjunta lo correspondiente a cadaorgánulo.

Orgánulo A Orgánulo B

Fotosíntesis / RespiraciónTilacoides / Crestas

Matriz / EstromaDegradación de azúcar / Síntesis

de azúcarProducción de CO2 / Producción

de O2

Ciclo de Calvin / Ciclo del ácidocítrico: Krebs

β-oxidación de ac. grasos

7.- Los lisosomas están especializados en la digestión intracelular. a) Describe la estructura y composición de los lisosomas primarios.

b) ¿Cuál es la diferencia entre lisosoma primario y secundario?

8. Mediante el seguimiento de la síntesis proteica en ciertas células eucariotas se puede comprobar que las proteínas van pasando por un complejo sistema de membranas y vesículas para, finalmente, formar parte de la membrana plasmática o ser liberadas en el espacio extracelular.a. ¿Qué componentes celulares están implicados en este sistema? (Describebrevemente su estructura y función).b. Ayudándote de un esquema, explica la relación existente entre la membrana plasmática, retículo endoplásmico, membranas del aparato de Golgi y las vesículas en el proceso de secreción celular.

9. En la célula representada en el esquema se muestra cómo después detomar aminoácidos desde el medio extracelular, las proteínas reciénsintetizadas seguían las rutas señaladas por las flechas, hasta ser secretadas al exterior celular.

a. ¿Qué componentes celulares puedes identificar en el esquema que esténrelacionados con el proceso que se representa? Indica, al menos, cuatro.b. Describe las funciones de dos de los orgánulos que has identificado en elesquema.

c. Basado en el esquema y siguiendo las flechas, describe la relación funcional que mantienen los distintos orgánulos implicados. (Explícalo brevemente).

10. En 1985 J. Goldstein y M. Brown obtuvieron el premio Nobel por sus trabajos sobre los receptores de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) yla endocitosis mediada por receptor de los complejos LDL-colesterol.a. ¿Qué es la endocitosis? ¿Qué tipos de endocitosis conoces?b. ¿Qué es la digestión celular? ¿Qué tipos de digestión intracelular conoces?c. Utilizando un dibujo, explica el proceso de la digestión heterofágica deuna bacteria. Indica los orgánulos y estructuras que participan en dichadigestión y cuáles son sus funciones específicas.

11. Los lisosomas son orgánulos citoplasmáticos que forman parte del sistemade endomembranas de la célula eucariótica. Los lisosomas son el origen demuchas enfermedades como la gota o la enfermedad de Gaucher.a. ¿Qué función principal tienen los lisosomas? Sabiendo la función quedesempeñan, ¿qué podrías decir de su composición química?b. Ayudándote de un dibujo, indica algún proceso celular en el que esténimplicados los lisosomas.

12. En la imagen se muestra una fotografía al microscopio electrónico (A) y un esquema (B) del mismo orgánulo citoplasmático.

a) ¿De qué orgánulo se trata?b) ¿Cuáles son sus componentes principales?c) ¿Cuál es la función de los numerosos gránulos que se observan?

13. En la figura adjunta se representa el proceso de síntesis y excreción (o secreción) de una proteína extracelular.

a) Indica lo que ocurre en cada uno de los pasos señalados con números, haciendo constar los orgánulos que intervienen en cada caso.b) Un proceso relacionado con este esquema, aunque diferente, es laendocitosis. Explica en qué consiste.

14. En las células podemos encontrar orgánulos de membrana simple yorgánulos de doble membrana.a) Explica la estructura de la membrana, según el modelo de mosaico fluido.b) Se dice de las membranas que presentan “fluidez” y “asimetría”. ¿Cuál esel significado de estas dos características?c) Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana. Haz un esquema

señalando sus partes principales.d) Otro orgánulo de doble membrana son los cloroplastos. Explica cuál es lafunción principal de este orgánulo y qué relación tiene con la autotrofía.

15. El esquema micrográfico adjunto corresponde al interior de un fibroblasto activo. Estas células sintetizan un tipo de proteínas fibrosas (el procolágeno)que luego formarán fibras de colágeno en el espacio (matriz) intercelular.

a. Identifica las estructuras subcelulares señaladas por los números. (Observa que ninguna de las flechas apunta a ribosomas aislados).b. A partir de las estructuras subcelulares que observas en la microfotografía, y teniendo en cuenta la función que se describe en el enunciado para este tipo de células, interpreta lo que está ocurriendo en la figura.

16. Las células de todos los organismos vivos contienen diferentes orgánulos

y estructuras que permiten el desarrollo de los procesos metabólicosvitales. Observa la microfotografía adjunta y responde a las siguientescuestiones:

a) Identifica los componentes celulares indicando el nombre de los orgánulos y estructuras señaladas con las flechas.b) ¿Se trata de una célula procariota o eucariota? ¿Podría ser un virus?Razona tu respuesta.c) Describe los procesos metabólicos en que está implicado el orgánuloseñalado con el número 3.d) ¿Esta microfotografía está hecha con el microscopio óptico o electrónico?

17. La fagocitosis es un proceso que permite a las células tomar materialesdel exterior que por su tamaño es imposible que atraviesen la membrana plasmática.

a. El esquema muestra un proceso celular en el que interviene la fagocitosis.Describe lo que ocurre en cada uno de los pasos indicados con números, nombrando los orgánulos que intervienen.b. En la membrana podemos encontrar azúcares. Separa en monómeros eldisacárido que se adjunta y explica mediante qué tipo de enlaces estabanunidos.

18. Los ribosomas están presentes tanto en células procariotas como eucariotas. a) ¿Cuál es la función de los ribosomas? b) ¿Y cuál es su composición? c) Nombra un orgánulo que contenga en su interior ribosomas.

19. Nombra y cita la principal función de: a) dos orgánulos celulares de doble membrana, b) dos de membrana simple.

20. En ciertas células eucariotas se ha comprobado que algunas proteínas

pasan por un complejo de sistemas de endomembranas y vesículas parafinalmente formar parte de la membrana plasmática o ser liberadas alespacio extracelular.a) ¿Qué componentes celulares están implicados en este sistema?b) Describe brevemente la vía de secreción que siguen estas proteínas.

21. Se muestra una microfotografía y un esquema de la misma zona de una célula.

a) ¿Qué dos orgánulos puedes distinguir?

b) Identifica las partes enumeradas.c) ¿Se establece alguna relación entre ambos orgánulos?d) ¿Tienen envoltura doble o simple?

22. Los lisosomas están especializados en la digestión intracelular.a) Describe la estructura y composición de los lisosomas primarios.b) ¿Cuál es la diferencia entre lisosoma primario y secundario?

23. La figura siguiente muestra un orgánulo celular importante.

a) ¿De qué orgánulo se trata?b) Indica a qué corresponden los números.c) Nombra dos funciones que se realicen en él.d) Nombra dos características que tenga en común con el núcleo.

24. La figura representa la síntesis y secreción de cierto componente de la membrana celular. Describe lo que ocurre en cada paso de los señalados con Números

25.- En la microfotografía indique tilacoides, granas, estroma y membrana interna y externa.

26.- El nombre de mosaico de fluido lo recibe la disposición de ciertas moléculas en el interiorde la estructura que se representa en la imagen.

a) Identifica las moléculas señaladas con un número.b) De todos los componentes, ¿cuál le proporciona cierta fluidez a esta estructura?c) ¿Qué orgánulo, presente tanto en células procariotas como eucariotas, carece de esta estructura?d) Como consecuencia del transporte de macromoléculas se produce una deformaciónde esta estructura, ¿cómo se denomina el mecanismo de incorporación de dichas macromoléculas?

27.- La figura representa una ruta del metabolismo celular.

a) Asigna a cada círculo numerado lo que corresponda de: H2O, CO2, O2, ADP 1 Pi,NAD1, ATP.b) ¿A qué vía metabólica corresponden las letras A y B?c) ¿Qué orgánulo celular participa?d) ¿Esta ruta metabólica se puede producir en una célula vegetal?

28.- El esquema adjunto representa cierta actividad fisiológica celular.

a) Indica el nombre de los procesos señalados con la secuencia del número 1 y del número 2.b) Identifica las estructuras a, b, c y d.c) ¿Cuál es el principal contenido de la estructura b?d) ¿Cómo se denomina el proceso mediante el cual las células incorporan partículasde pequeño tamaño?

29.- La célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos.

a) Identifica y nombra las estructuras numeradas en ambos dibujos.b) ¿A qué tipo de célula corresponden el dibujo A y el B?c) Indica qué orgánulo es exclusivo de cada tipo celular.d) ¿Se trata de células procariotaso eucariotas?

30.- Característica importante de cierta organización celular es la presencia de sistemas internos de membranas.

Función Fotosíntesis GlucosilaciónSíntesis de lípidos Secreción de proteínas

Síntesis de proteínas Detoxificación sustancias tóxicas liposolublesRespiración Digestión intracelulara) ¿Cuáles son las principales diferencias morfológicas entre las dos fracciones (tipos) de retículo endoplasmático?b) Selecciona solo qué funciones del cuadro adjunto son realizadas por cada uno de los tipos de retículo.c) ¿Cómo relacionas el retículo endoplasmático con el aparato de Golgi, es decir, qué tipo de transferencia se establece entre estos orgánulos?

31.- En el esquema adjunto está representado de forma esquemática un proceso metabólico característico de organismos autótrofos.

a) ¿Qué proceso es el que se representa en la figura?b) Haz corresponder los números con los siguientes elementos: ATP, H2O, H1, NADPH, ADP, O2. A algunos de los elementos les corresponde más de un número.c) ¿En qué orgánulo tiene lugar?d) ¿Cuál es el principal papel del agua en este proceso?

32.- La célula es la unidad básica de los seres vivos.

a) ¿Qué estructura identifica que la figura adjunta corresponde a una célula eucariota?b) ¿El número 1 a qué corresponde?c) ¿El número 3 qué función puede desempeñar en la célula?d) Indica (número) y nombra los orgánulos con doble membrana que contiene la célulade la imagen.