Organelos celulares y su importancia en la célula.

Unidad Dos

La célula como unidad de conducta

La célula presenta tres partes fundamentales: membrana celular, citoplasma y núcleo.

• La Biología Molecularconsidera a la célula viva comoun complejo sistema demacromoléculas organizadas yauto-dirigidas, con lacapacidad de crecer,reproducirse y transformarenergía.

• Para llevar a cabo lasreacciones químicasnecesarias en elmantenimiento de la vida, lacélula necesita mantener unmedio interno apropiado.

• Esto es posible gracias a lamembrana plasmática.

Mecanismo de intercambio y de transporte celular.

• La presencia de membranas internas en las células eucariotasproporciona compartimientos adicionales que limitan ambientes únicosen los que se llevan al cabo funciones altamente específicas, necesariaspara la supervivencia celular.

• Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustanciasde desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio internoestable. Para posibilitar este intercambio, la membrana celular presentauna permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñasmoléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas nolipófilas.

• Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranasplasmáticas de las células son esenciales para la vida y la comunicaciónde las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos:

• Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para que la sustanciacruce la membrana plasmática.

• Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente de energíapara hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular.

Trasporte pasivo: difusión simple, difusión

facilitada, osmosis y ultrafiltración.

• Difusión simple es el paso depequeñas moléculas a favor delgradiente; puede realizarse a travésde la bicapa lipídica o a través decanales proteicos. Así entranmoléculas lipídicas como lashormonas esteroideas, anestésicoscomo el éter y fármacos liposolubles.Y sustancias apolares como el O2y elN2

• Difusión facilitada: Algunasmoléculas son demasiado grandescomo para difundir a través de loscanales de la membrana y demasiadoinsolubles en lípidos como parapoder difundir a través de la capa defosfolípidos.

Tal es el caso de la glucosa y algunos otrosmonosacáridos. Esta sustancias pueden cruzarla membrana plasmática mediante el procesode difusión facilitada, con la ayuda de unaproteína transportadora.

• Osmosis: Es otro proceso de transportepasivo, mediante el cual, un disolvente –elagua– pasa selectivamente a través deuna membrana semipermeable.

• Ultrafiltración: En este proceso detransporte pasivo, el agua y algunossolutos pasan a través de una membranapor efecto de una presión hidrostática. Elmovimiento es siempre desde el área demayor presión al de menos presión.proceso que tiene lugar en los riñones enel ser humano.

Transporte activo: sustancias que requieren ser eliminadas

y/o incorporadas a la célula pero, no pueden atravesarla.

Por ser muy grandes, por llevar una cargaeléctrica o porque deben vencer ungradiente de concentración.

• Transporte activo primario: eneste caso, la energía derivada del ATPdirectamente empuja a la sustanciapara que cruce la membrana,modificando la forma de las proteínasde transporte (bomba) de lamembrana plasmática. El ejemplomás característico es la bomba desodio potasio (Na+/K+), quemantiene una baja concentración deNa+ en el citosol extrayéndolo de lacélula en contra de un gradiente deconcentración.

• Transporte grueso: endocitosis, se conocen tres tipos:

• Fagocitosis: en este proceso, lacélula crea proyecciones de lamembrana y el citosol llamadaspseudópodos que rodean la partículasólida. Una vez rodeada, lospseudópodos se fusionan formandouna vesícula alrededor de la partículallamada vesícula fagocítica ofagosoma. El material sólido dentrode la vesícula es seguidamentedigerido por enzimas liberadas porlos lisosomas. Los glóbulos blancosconstituyen el ejemplo más notablede células que fagocitan bacterias yotras sustancias extrañas comomecanismo de defensa .

Transporte grueso: Endocitosis (fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediante receptor)

• Pinocitosis: en este proceso, lasustancia a transportar es unagotita o vesícula de líquidoextracelular. En este caso lamembrana se repliega creando unavesícula pinocítica. Una vez que elcontenido de la vesícula ha sidoprocesado, la membrana de lavesícula vuelve a la superficie de lacélula.

• Endocitosis mediante un receptor:este es un proceso similar a lapinocitosis, con la salvedad de quela invaginación de la membranasólo tiene lugar cuando unadeterminada molécula, llamadaligando, se une al receptorexistente en la membrana.

Estructura de las membranas.

• El actual modelo de la estructura de la membranaplasmática es el resultado de un largo camino quecomienza con las observaciones indirectas quedeterminaron que los compuestos liposolubles pasabanfácilmente esta barrera lo que llevó a Overton, ya en 1902,a sostener que su composición correspondía al de unadelgada capa lipídica.

• Posteriormente se agregó a esta propuesta la que sosteníaque en la composición también intervenían proteínas.

• Hacia 1935 Danielli y Davson sintetizaron los conocimientosproponiendo que la membrana plasmática estaba formabapor una "bicapa lipídica" con proteínas adheridas a ambascaras de la misma.

Membrana celular compuesta por proteínas: integrales y periféricas.

• Las proteínas pueden estarsuspendidas en la membrana,con sus regiones hidrofóbicasinsertadas en ella y con lashidrofílicas que sobresalen("stick out") hacia el exterior einterior de la célula.

• Diversas experiencias sugierenque estas proteínas no estánfijas en un lugar de lamembrana, sino que estánrelativamente libres paradesplazarse lateralmente, porlo cual se originó el conceptode mosaico fluido.

El colesterol es otrocomponente importantede la membrana.

• El colesterol se encuentra embebidoen el área hidrofóbica de la misma,su presencia contribuye a laestabilidad de la membrana alinteraccionar con las "colas" de labicapa lipídica y contribuye a sufluidez evitando que las "colas" se"empaqueten" y vuelvan mas rígidala membrana (este efecto seobserva sobre todo a bajatemperatura).

• Las membranas de las célulasvegetales no contienen colesterol,tampoco las de la mayoría de lascélulas bacterianas.

El citoplasma:

comprendida entre la membrana celular y la membrana nuclear.

• El citoplasma es una sustanciacoloidal compuesta por agua,proteínas, grasas, azúcares yminerales.

• Estos componentes intervienen en larealización de los procesos vitalespor medio de unas estructuras conforma y función específica, llamadasorganelos.

Consta de:

• Fase Dispersora líquida, constituidapor agua con iones y pequeñasmoléculas en disolución.

• Fase Dispersa con macromoléculasinsolubles (proteínas y grasas),llamadas micelas.

Citoesqueleto.

• La forma de la célula esmantenida por proteínasfibrosas que se encuentran enel citoplasma y que enconjunto conforman elcitoesqueleto.

• El citoesqueleto está formadopor filamentos y túbulos dediversos tamaños: losMicrotúbulos tienen un rolprimordial en la división celular.

• Los filamentos de actinaintervienen en la divisióncelular y en la motilidad.

Movilidad celular: Cilios y flagelos

• Los flagelos y cilios son estructurasmicrotubulares, que se extienden haciaafuera en algunas células y funcionan paradarles movimiento.

• Los flagelos son más largos que los cilios.Cuando una célula tiene cilios, su número esmuy grande, mientras que una célula tienepocos o un solo flagelo.

• Los flagelos y cilios están hechos desubunidades de túbulos, organizadas enforma circular por 9pares de Microtúbulospegados a 1par central, como rayos derueda de bicicleta.

• Los flagelos y cilios se flexionan para causarmovimiento a la célula o a los alrededores.El movimiento usa energía derivada de lahidrólisis del ATP

• Los cilios y los flagelos tienen la mismaestructura; se diferencian en la longitud, enel número en que se presentan y tambiénen la forma de moverse.

Retículo endoplásmico: se divide

en: Retículo Endoplásmico Rugoso y Retículo Endoplásmico Liso

• El Retículo Endoplásmico Rugoso (RER) esun sistema membranoso con túbulos yvesículas interconectadas con lamembrana nuclear, el Aparato de Golgi ya sí mismo.

• Se le llama rugoso debido a losribosomas que hay en su superficie endonde se fabrican las proteínas que sonalmacenadas en el RER.

• El REL también se conoce como retículoendoplásmico agranular ya que carece deribosomas, las membranas de esteorganoide membranoso participan en lasíntesis de lípidos (esteroides).

• En el REL se sintetizan los fosfolípidos demembranas que provienen del RER parasustituir o formar nuevas membranas .

Ribosoma:

estructuras globulares, carentes de membrana.

• Son los organelos más numerosos (unacélulas procariotas 15 mil ribosomas yuna célula eucariota muchos más).

• Están formados por dos subunidades,una grande y otra pequeña, entre lascuales se fabrican las proteínas graciasal ARN.

• Pueden estar libres en el citoplasma oadheridos a membranas internas. Lafunción de los ribosomas es la desintetizar proteínas.

• Los ribosomas libres fabrican proteínasque permanecen en la célula comoelementos citoplasmáticosestructurales o funcionales, mientrasque aquellos que se hallan adheridos alretículo endoplásmico sintetizanproteínas de exportación.

Aparato de Golgi: transporta y almacena sustancias.

• Consiste en un sistema de sacosaplanados, implicados en lamodificación, selección yempaquetamiento de macromoléculaspara la secreción o exportación a otrosorganelos.

• Su función principal es recibir lasmacromoléculas que le llegan delretículo endoplásmico, modificarlas,marcarlas y empaquetarlas envesículas para enviarlas a su destino.

• A su alrededor se encuentrannumerosas vesículas, que son las quepermiten el trasvase del material delretículo endoplásmico al Golgi, de unacisterna a otra del Golgi

• Las proteínas procedentes del retículoendoplásmico al pasar por el aparato deGolgi son modificadas y marcadas parasu destino.

Mitocondrias: son los

centros generadores de energía.

• En ellas se lleva a cabo el metabolismocelular compuesto de reacciones químicascomplejas durante la respiración aerobia enla que se sintetiza ATP (adenosín trifosfato),compuesto que almacena energía.

• Están formadas por una doble paredmembranosa, entre ellas existe un espaciodenominado cámara o cápsula externa, lamembrana interna forma crestas, en lasuperficie interior de las crestas seencuentran las partículas elementales queson subunidades de forma globular quecontienen enzimas respiratoriasindispensables para la fosforilación.

• La mitocondria esta repleta de un líquidodenso llamado matriz mitocondrial,compuesta de proteínas, enzimas, ácidosnucleicos, sales, electrolitos, etc.

Mitocondrias: uno de

los orgánulos más conspicuos del citoplasma.

• Estas se comportan como diminutas célulasdentro de una célula, y a diferencia de otrosorganelos, pueden reproducirse a sí mismos.

• Existen cerca de unas 2.000 mitocondrias porcélula, pero están las que desarrollan trabajosintensos, como las musculares, que tienen unnúmero mayor de estos organelos.

• Los organismos llamados anaerobios viven enmedios sin oxígeno, y todos ellos carecen demitocondrias.

• La célula necesita energía para crecer ymultiplicarse, y las mitocondrias aportan casitoda esta energía realizando las últimas etapasde la descomposición de las moléculas de losalimentos. Estas etapas finales consisten en elconsumo de O2 y la producción de CO2,proceso llamado respiración celular, por susimilitud con la respiración pulmonar.

Lisosomas: vesículas

delimitadas por membranas y que contienen enzimas

• Tienen forma de pequeñas vesículasmembranosas contienen enzimashidrolíticas (hidrolasas ácidas), quedegradan casi todos los elementos dela materia viva, se originan en elaparato de Golgi y algunas de susenzimas se producen en los ribosomas.

• Tiene una membrana lipoproteína, sufunción es digestiva (es el sistemadigestivo de la célula).

• Se dividen en:1). Lisosomas Primarios. Son los que seacaban de formar en el aparato de Golgi.2). Lisosomas secundarios. Son loslisosomas primarios que se fusionan conotras vesículas o vacuolas, que contienenpartículas alimenticias.

Núcleo celular:

• El núcleo es un saco membranoso queguarda la información en una largamolécula llamada ácidodesoxirribonucleico (ADN).

• Trozos de ella constituyen los genes.Además el núcleo contiene unacompleja maquinaria necesaria paramantener, reparar, replicar y leer lasunidades (los genes), minimizando asílos errores.

• En el centro del núcleo se encuentrauna pequeña estructura llamada"nucléolo", dedicado a la producción deribosomas, que son futuras fabricas deproteínas de las células. Es en este lugardonde nacen los "ribosomas", queposteriormente son transportados alcitoplasma, para que allí fabriquen lasproteínas que ordenan los genes.

Núcleo con envoltura que controla el flujo de sustancias que entran y salen de él.

• La envoltura del núcleo consta de dos membranas. La cara externa(membrana externa), se continua con el RER del citoplasma, quecorresponde a una red de túneles a través de los cuales losmateriales son repartidos por todo el citoplasma.

• La cara interna (membrana interna) mantiene su forma por unaresistente red proteica, "la lámina nuclear", que sostiene estaenvoltura y une a los guardadores del DNA, que se llaman"cromosomas".

• Cuando las células se dividen para formar dos nuevas células, lasmembranas nucleares y la lámina nuclear, se separan ensegmentos para permitir la formación de una serie de fibras. Estasguían a los cromosomas que se han duplicado hacia las dos nuevascélulas. Cuando la división celular se ha completado, la membrananuclear se vuelve a formar en cada una de las nuevas células.

Material genético:

• En el interior del núcleo esta el DNA, el queguarda la información genética, que esnecesaria para producir cada una de lasproteínas que forman el organismo.

• El DNA se asemeja a una escalera enespiral. Los peldaños de la escalera estánformados por las llamadas bases y los ladosde la escalera están formados por gruposalternados de azúcar y fosfato.

• Hay cuatro bases en el DNA: adenina,citocina, guanina y timina (A,C,G, y T). Cadapeldaño a su vez está formado por dosbases unidas, llamadas "base par" ysiempre la A-T y la C-G. La informacióngenética se logra mediante la secuencia deestas bases.

• El núcleo de las células humanas contiene 3mil millones de pares de bases, contenidosen 46 cromosomas. El total de ellas se llama"genoma", que si se pudiera extraer decada cromosoma, estirar y unir, mediríaaproximadamente dos metros.

Plastidios: organelos

característicos de las células eucariota vegetal.

• Los plastidios se clasifican de diferentesmaneras, siendo los tipos principales aquellosque tienen pigmentos: cloroplastos ycromoplastos y sin pigmentos: leucoplastos.

• Los cloroplastos son el sitio de la fotosíntesis enlos eucariotas. Contienen clorofila, el pigmentoverde necesario para que ocurra la fotosíntesis ylos pigmentos accesorios asociados(carotenoides) al fotosistema encerrados ensacos membranosos: los tilacoides (una pila detilacoides se denomina grana) que flotan en unfluido llamado estroma.

• Los cloroplastos contienen diferentes tipos depigmento accesorios, dependiendo del grupotaxonómico del organismo que se estudia.

• Los leucoplastos guardan reservas de almidón, aveces proteínas o aceite. Incoloros no expuestosa la luz (raíces, tubérculos, semillas y órganosque almacenan almidón).

• Los cromoplastos guardan pigmentosrelacionados con los colores brillantes de lasflores y/o frutos.

Vacuola: organelos

especiales de la célula vegetal.

• Son estructuras celulares constituidaspor una membrana y un contenidointerno.

• Existen algunas diferencias entre lasvacuolas vegetales y las animales. Lascélulas vegetales suelen presentar unaúnica vacuola de gran tamaño adiferencia de las animales quepresentan varias vacuolas.

• Los colores de los pétalos de las flores ylos colores de otras zonas de la planta,son debidas al acúmulo específico en elinterior de estas vacuolas de distintostipos de pigmentos. A parte de esto esnecesario que existan unas proteínasespecíficas y de enzimas.

• Su función es almacenar sustancias dereserva, en otras sustancias toxicas,también en la regulación de la presiónosmótica y en la digestión intracelular.

Pared celular:

formada por celulosa rígida.

• Es un órgano complejo, aparte de darsoporte y estructura a los tejidosvegetales es capaz de condicionar eldesarrollo de las células.

• La pared celular vegetal cumplefunciones de protección y sostén.Aunque está formada por celulosa, enocasiones, se impregna de una sustanciamás dura, la lignina. Esto es así en lascélulas del tronco de los árboles, queforman la madera.

• La celulosa es, sin duda, el polisacáridomás abundante en la Tierra.

• La pared celular vegetal está compuestapor una red de carbohidratos yproteínas estructurales embebidos enuna matriz gelatinosa compuesta porotros carbohidratos y proteínas.

Bibliografías y sitios afines al contenido.

• Hipertextos del área de la Biología. La membrana celular. http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/la_membrana_celular.htm

• Biología. Estructura y función de los organelos celulares. http://biologiatecnica.jimdo.com/bloque-ii/temas/estructura-y-funci%C3%B3n-de-los-organelos-celulares/

• Medicina molecular. Golgi. http://medmol.es/glosario/41/• Creces, ciencia y tecnología. La función del núcleo celular.

http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++13&tc=3&nc=5&art=123