Asignatura: BIOLOGÍA

Unidad V: Organización Interna de la Célula Eucariótica

Biología –Clase 5Hola a todos nuevamente. Ahora van a tener que liberar la imaginación para entender las cosas que les voy a describir y que obviamente lo hago a través de de información obtenida y publicada por otros autores. Afortunadamente existen videos que ayudan a explicar el funcionamiento interno de las células y en ellos nos vamos a basar para completar el estudio de las membranas, las organelas, el citoesqueleto y el funcionamiento conjunto de todos ellos, que da como resultado: La Vida!!!Me acompañan en un viaje al interior de la Célula?Los espero en la Membrana Plasmática!GuadalupeUNIDAD 5Organización interna de la célula eucariotica. Las membranas celulares: membrana plasmática y endomembranas. Funciones y estructura. La pared Celular. Composición quimica y estructural del citoplasma. Organelas e inclusiones. Citoesqueleto. Movimiento celular: cilias y flagelos. Ribosomas. Mitocondrias. Cloroplastos. Peroxisomas.

Membrana Plasmática

Docente: María Guadalupe Klich 1

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Ilustración de la membrana plasmática de una célula eucariota. http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica"Categorías: Membrana celular | Fisiología

La membrana plasmática o celular es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas.Está formada principalmente por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glúcidos y proteínas (integrales y periféricas).La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el potencial electroquímico.Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula y se invagina parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm y no es visible al microscopio óptico pero sí al microscopio electrónico, donde se pueden observar dos capas oscuras laterales y una central más clara. En las células procariotas y en las eucariotas osmótrofas como plantas y hongos, se sitúa bajo otra capa, denominada pared celular.

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.

El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.

Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina y la fosfatidilcolina o lecitina.

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Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida (esfingosina + ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee fósforo; el resto poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente glucolípidos. Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico (ácido siálico).

Colesterol. El colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula (ya que ese hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos dejados por otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y fluida es la membrana. Se ha postulado que los lípidos de membrana se podrían encontrar en dos formas: como un líquido bidimensional, y de una forma más estructurada, en particular cuando están unidos a algunas proteínas formando las llamadas balsas lipídicas. Se cree que el colesterol podría tener un papel importante en la organización de estas últimas. Su función en la membrana plasmática es evitar que se adhieran las colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana.En las membranas de las células vegetales son más abundantes los fitoesteroles.

El porcentaje de proteínas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de las neuronas y un 70% en la membrana interna mitocondrial; el 80% son intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tiene una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas desempeña diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular y adhesión) y enzimas. Según su grado de asociación a la membrana se clasifican en:- Integrales o Intrínsecas: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior, por consiguiente, son anfipáticas. Solo se pueden separar de la bicapa si esta es destruida (por ejemplo con un detergente neutro). - Periféricas o Extrínsecas: No presentan regiones hidrófobas, así pues, no pueden entrar al interior de la membrana. Están en la cara interna de esta (en el interior celular). Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico.

Esquema de una membrana celular, según el modelo del mosaico fluido. "http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica"Categorías: Membrana celular | Fisiología

El modelo estructural aceptado en la actualidad se conoce como "mosaico fluido". El mosaico fluido es un término acuñado por S. J. Singer y G. L. Nicolson en 1972. Consiste en una bicapa lipídica complementada con diversos tipos de proteínas. La estructura básica se mantiene unida mediante uniones no covalentes y es una estructura dinámica.

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Esta estructura general -modelo unitario- se presenta también en todo el sistema de endomembranas (membranas de los diversos orgánulos del interior de la célula), como retículo endoplasmático, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y los de otros orgánulos, como las mitocondrias y los plastos, que proceden de endosimbiosis.

Diagrama del orden de los lípidos anfipáticos para formar una bicapa lipídica.

El orden de las cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica impide que solutos polares, como aminoácidos, ácidos nucleicos, carbohidratos, proteínas e iones, difundan a través de la membrana, pero generalmente permite la difusión pasiva de las moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas sustancias vía complejos de proteína transmembranal tales como poros y caminos, que permiten el paso de glucosa e iones específicos como el sodio y el potasio.Las cinco capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich" con las colas de ácido graso dispuestos hacia el centro de la membrana plasmática y las cabezas de fosfolípidos hacia los medios acuosos que se encuentran dentro y fuera de la célula.

En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas:

Proteínas estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.

Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas. Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de

membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser:

Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales.

Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.

Los glúcidos se hallan asociados mediante enlaces covalentes a los lípidos (glucolípidos) o a las proteínas (glucoproteínas) y generalmente forman parte de la matriz extracelular o glucocálix.La función básica de la membrana plasmática es mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.

El gradiente electroquímico es la fuerza neta de la dirección del flujo para cada soluto si combinamos los efectos de gradiente de concentración y gradiente eléctrico.

La permeabilidad de las membranas es la facilidad de las moléculas para atravesarla. Esto depende principalmente de la carga eléctrica y, en menos medida, de la masa molar de la molécula. Pequeñas moléculas y moléculas con carga eléctrica neutra pasan la membrana más fácilmente que elementos cargados eléctricamente y moléculas grandes. Además, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas moléculas y restringe la de otras. La permeabilidad depende de los siguientes factores:

Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.

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Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.

Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteícos o con la ayuda de una proteína transportadora.

También depende de las proteínas de membrana de tipo: Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o

cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos. Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan al otro lado

donde la liberan.

CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE TRANSPORTEEn base a si interviene o no una proteína:

Difusión simple ó No mediado: a través bicapa lipídica Difusión facilitada ó mediado: mediado por proteína

En base al aporte de energía: Transporte Pasivo: No requiere aporte de energía. DG<0. A favor de gradiente de concentración. Puede

ser mediado o no mediado por una proteína. Transporte Activo Primario o Secundario: Requiere aporte energía. DG>0. En contra de gradiente de

concentración. Siempre mediado por una proteína.

Mecanismos de transporteLa difusiónLa difusión es el fenómeno en donde una sustancia que se encuentra concentrada en sector se difumina hacia otros sectores. Esto mismo pasa en las células. El agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y algunos otras moléculas simples difunden con libertad a través de las membranas celulares. La difusión también es uno de los medios principales por los cuales las sustancias se desplazan dentro de la célula. Uno de los de los factores principales que limitan el tamaño celular es su dependencia a la difusión, que es, en esencia un proceso lento, salvo si las distancias son muy cortas. Como se aprecia en la figura este proceso adquiere creciente lentitud y menor eficiencia a medida que la distancia cubierta por las moléculas que se difunden aumenta. La rápida diseminación de una sustancia un volumen grande, no se debe en particular a la difusión. Del mismo modo, en muchas células el transporte de materiales se acelera mediante circulación activa del citoplasma. Para una difusión eficiente no sólo se requiere un volumen relativamente pequeño, sino también un gradiente de concentración acentuado. Las células mantienen estos gradientes con sus actividades metabólicas, con lo cual se acelera la difusión. Asimismo, dentro de la célula a menudo se producen materiales un sitio y se les usa en otrosEndocitosis y exocitosisEn otros tipos de procesos de transporte participan vacuolos que se forman a partir de la membrana celular o se fusionan con ella. En la endocitosis el material que será captado por la célula se adhiere a las áreas especiales de la membrana celular y hace que esta se abulte hacia adentro, produciendo un pequeño saco o vacuolo que engloba a la sustancia. Este vacuolo se libera dentro del citoplasma. Este proceso también puede funcionar a la inversa. Por ejemplo muchas sustancias se exportan desde las células en vesículas o vacuolos formados por los cuerpos de Golgi. Los vacuolos se desplazan hasta la superficie de la célula. Al llegar a la superficie celular, la membrana del vacuolo se fusiona con la membrana de la célula y su contenido se expulsa así hacia el exterior. Este proceso es laexocitosis.Como se verá en la figura, la superficie de la membrana que mira hacia al interior de un vacuolos es equivalente a la superficie que mira hacia el exterior de la célula: del mismo modo, la superficie de la membrana del vacuolo que mira hacia el citoplasma es equivalente a la superficie citoplasmática de la membrana celular. El material necesario para la expansión de la membrana celular a medida que crece la célula, sería transportado ya listo, desde los cuerpos de Golgi hasta la membrana, mediante un proceso similar a la exocitosis. También hay evidencia que las porciones de la membrana celular que se utilizan para formar vacuolos endocitóticos vuelven a la membrana en la exócitosis, de modo que los lípidos y proteínas de la membrana se reciclenFagocitosisEs cuando la sustancia que ha ser captada por la célula mediante endocitosis es un sólido, como una célula bacteriana, dicho proceso se le denomina fagocitosis, de la palabra griega fago, "comer". Muchos organismos unicelulares como las amebas, se alimentan de esta manera y los glóbulos blancos del torrente sanguíneo humano engloban bacterias y otros invasores en vacuolos fagocitarios. A veces los lisosomas se fusionan con los vacuolos, descargando en ellos sus enzimas y dirigiendo o destruyendo así su contenido. A la captación de

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moléculas disueltas, en lugar de partículas, se le da a veces el nombre de pinocitosis, aunque en principio es lo mismo que la fagocitosis. La pinocitosis no sólo ocurre en organismos unicelulares, sino también en pluricelulares. una célula en la cual se le observó con frecuencia es el óvulo humano. A medida que el óvulo madura en el ovario d la mujer, es rodeado por la "células nodrizas" que le transmitirían principios nutritivos los que son captados por el óvulo mediante pinocitosis.A los sistemas de transporte de membrana en los que intervienen moléculas portadoras, pero, en esencia son similares porque todos dependen de la capacidad de la membrana para "reconocer" determinadas moléculas. Esta capacidad, por supuesto es consecuencia de miles de millones de años de un proceso evolutivo y comenzó, según podemos discernir, con la formación de una frágil película en torno de unas pocas moléculas orgánicas, que separó así a estas moléculas de su ambiente externo y les permitió mantener el tipo de organización en particular que reconocemos como vida.Osmosis y transporte activoSe dice que la membrana que permite el pasaje de algunas sustancias y bloquea el de otras es, selectivamente permeable. El movimiento de moléculas de agua a través de este tipo de membrana es un caso especial de difusión que se conoce como osmosis. La osmosis ocasiona una transferencia neta de agua desde una solución con potencial hídrico más alto hacia otra que tiene un potencial más bajo. En ausencia de otros factores que influyen en el potencial hídrico, en la osmosis el agua se desplaza desde una región donde la concentración de solutos es menor, hacia una región donde la concentración de solutos es mayor. La presencia de soluto reduce el potencial hídrico y crea así un gradiente de potencial hídrico a lo largo del cual el agua se difunde. La presión osmótica refleja el potencial osmótico de la solución, es decir, la tendencia del agua a atravesar una membrana hacia la solución.Existen muchos mecanismos para hacer que las moléculas hidrofílicas y los iones atraviesen la membrana.Primero, en la membrana existirían aberturas por las cuales pueden difundir moléculas de agua. Estas aberturas pueden ser poros permanentes creados por la estructura terciaria de algunas proteínas integrales o aberturas momentáneas debido a los movimientos de las moléculas lipídicas de la membrana. Otras moléculas polares también pueden pasar por estas aberturas si son lo suficientemente pequeñas. La permeabilidad de la membrana para estos solutos es inversamente proporcional al tamaño de las moléculas.Segundo, algunas proteínas integrales de la membrana actúan como portadoras acarreando en ambas direcciones moléculas que no pueden atravesar con facilidad la membrana por difusión a causa de su tamaño o polaridad. Estas proteínas transportadoras son muy selectivas porque una portadora en particular puede aceptar a una molécula y excluir a otra casa idéntica. Además, la molécula proteica no se altera de modo permanente en el proceso de transporte. En este sentido las moléculas transportadoras son como enzimas, y a los efectos de destacar eso, se les denominó permeasas, estas no producen cambios químicos necesariamente, en las moléculas con las cuales interacciona.Algunas proteínas portadoras sólo transportan sustancias a través de la membrana si el gradiente de concentración es favorable, este transporte asistido por portadoras se conoce como difusión facilitada. Como es propulsado por el gradiente de concentración, lleva moléculas de una región concentrada a otra no tan concentrada.Otros portadores transportan moléculas venciendo el gradiente de concentración, este proceso requiere energía, y se le conoce como transporte activo

Endomembranas ( http://www.bolivar.udo.edu.ve/biologia)  El sistema de endomembranas comprende estructuras formados por membranas que se encuentran en el citoplasma de las células y que presentan relación entre ellas. Son componentes de este sistema: Retículo endoplásmico (liso y rugoso) y el Aparato de Golgi. Es de hacer notar que a este sistema también pertenece la envoltura nuclear, pero esta se tratara en detalle cuando se describa el núcleo y sus funciones. 

Retículo endoplasmico Está formado por una red de túbulos y sacos membranosos aplanados, paralelos y comparativamente grandes, llamados cisternas. El retículo endoplasmico tiene continuidad con la membrana nuclear. Existen dos tipos de R.E., el R.E Liso y el R.E. rugoso. Retículo endoplásmico liso: Presenta una membrana limitante lisa, es decir, carece de ribososmas. Sus funciones están relacionadas con: .-Síntesis intracelular de lípidos y derivados de colesterol .-Destoxicación de fármacos (hígado) 

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.-Interviene en el metabolismo hepático del glucógeno 

.-Regula la distribución intracelular de iones de calcio   Retículo endoplasmico rugoso: Se distingue por la presencia de abundantes ribosomas en su superficie. Se le atribuye las siguientes funciones: .-Sitios de segregación de proteínas secretoras y de enzimas lisosomicas. .-Lugar de incorporación de proteínas integrales y lípidos membranosos. .-Sitio de modificación de proteínas segregadas.   

Retículo endoplásmico y envoltura nuclear.

Aparato de Golgi: Porción diferenciada del sistema de endomembranas formada por unidades (Dictiosoma), presentan pilas de cisternas discoidales aplanadas. Los sacos membranoss aplanados puede encontrarse distendidos en algunas regiones por estar llenos de productos celulares. Cada uno de estos sacos posee un espacio interno luz. A diferencia del R.E, estos espacios no tienen continuidad. El aparto de Golgi puede tener dos caras, una proximal o formadora (CIS) que es convexa y se encuentra cerca del núcleo y otra Distal de maduración (TRANS), cuya forma es cóncava. Su función principal es la modificación de productos secretorios, aun que se pueden especificar: 

.-Glucosidación de lípidos y proteínas 

.-Sulfación de productos secretorios 

.-Secreción de proteínas exportables.   Estructura del aparato de Golgi

  Interacción funcional de los ribosomas, retículo endoplásmico y complejo de golgi con sus vesículas.

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 Pared Celular Rasgo que diferencia las células animales de las vegetales. Todas las células vegetales tienen pared celular. En algunos casos tienen pared primaria y en otros también tienen pared secundaria.La lámina media se encarga de mantener las células unidas. La pared celular es la responsable de las formas de las células. La membrana plasmática se encuentra en íntimo contacto con la pared celular.Lámina media: Está constituida por un material coloidal amorfo, compuesto por proteínas y pectinas (polisacáridos). Permite el paso de soluciones acuosas y mantiene unidas las células primarias con otras.Pared primaria: Es la primera que se forma cuando la célula es joven. Se encuentra en células jóvenes y áreas en activo crecimiento. Se caracteriza por ser relativamente fina y flexible, en parte por presencia de sustancias péctidas y por la disposición desordenada de las microfibrillas de celulosa. Las células que poseen este tipo de pared tienen la capacidad de volver a dividirse por mitosis: desdiferenciación. Ciertas zonas de la pared son más delgadas formando campos primarios de puntuaciones donde plasmodesmos comunican dos células contiguas. Pared secundaria: Aunque muchas células vegetales sólo tienen pared primaria, en otras el protoplasto deposita una pared secundaria en la cara interna de la primaria. Esto ocurre mayoritariamente después de que la célula haya detenido su crecimiento y la pared primaria su elongación. Las paredes secundarias son particularmente importantes en células especializadas que realizan funciones tales como el fortalecimiento y la conducción del agua; en estas células, el protoplasto a menudo muere después de que la pared secundaria se haya depositado. La celulosa es más abundante en la pared secundaria, la cual es rígida y difícilmente deformable.La matriz de la pared secundaria esta compuesta por hemicelulosa. En ella aparece depósitos de algunas sustancias como: depósito de suberina, cutina, ceras, etc. Estos depósitos le aportan mas dureza. En la pared secundaria frecuentemente se pueden distinguir tres capas distintas (designadas s1, s2, s3, para las capas externa, media e interna respectivamente). Las fibras difieren entre si por la orientación de las microfibrillas celulósicas. La pared secundaria es mas gruesa que la primaria por la presencia de los depósitos y por las fibras s1, s2, s3. La s1  y s3  son mas delgadas. En ellas, las fibras de celulosa se disponen en perpendicular a la superficie de la pared. La s2 es mas gruesa y las fibras de celulosa se disponen en paralelo.Punteaduras: Son zonas donde no hay depósito de pared secundaria, quedando las paredes primarias más delgadas. En estas zonas es donde se producen las comunicaciones citoplasmáticas entre las células. A estas comunicaciones se les denomina plasmodesmos.Cuando la célula solo tiene pared primaria se le denomina punteadura primaria. Si la célula tiene pared primaria y secundaria se denomina punteadura secundaria. En la punteadura secundaria la pared primaria se hace mas delgada y la secundaria desaparece a la altura de la punteadura.

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http://bioquimvegrosgar.wordpress.com/2008/08/24/carbohidratos/

Citoplasma www.biologia.edu.ar/cel_euca/celula3.htmEl citoplasma es el material comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está  compuesto por: Citosol: consiste principalmente de agua, con iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas solubles en agua y el citoesqueletoLa forma de la célula es mantenida por proteínas fibrosas que se encuentran en el citoplasma y que en conjunto conforman el citoesqueleto. El citoesqueleto está formado por filamentos y túbulos de diversos tamaños: los microtúbulos tienen un rol primordial en la división celular. Los filamentos de actina intervienen en la división celular y en la motilidadEn preparaciones comunes de microscopía en luz visible o electrónica, el citoesqueleto se presenta transparente y por lo tanto, invisible. Generalmente no se lo dibuja en los esquemas de la célula pero es un componente importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad.

Esquema del citoesqueleto. Modificado de:http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_16.html.

Esquema de los componentes del citoesqueleto. Modificado de:  http://whfreeman.com/life/update/chap04.html.

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Existen varios tipos de filamentos de proteínas que constituyen el citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios.

Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína llamada tubulina y, a menudo, son utilizados por la célula para mantener su forma, son también el mayor componente de cilias y flagelos. De longitud variable, la incrementan agregando subunidades (dímeros) a uno de los extremos ("extremo +") o la disminuyen eliminandolas, de acuerdo a las necesidades celulares. Intervienen en el proceso de división celular y en el movimiento de vesículas y organelas.

Los microfilamentos están formados por subunidades de la proteína actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla. También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de división y motilidad.Los filamentos intermedios al estar constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran facilmente. Intervienen en la estructura de la membrana nuclear y desde allí pueden irradiar y asociarse con los microtúbulos.

Centriolos y cuerpos basalesMuchas células, especialmente eucariotas poseen centriolos, que son pequeños cilindros de unos 0.2 micrómetros de diámetro, que están formados por 9 tripletes de microtúbulos. Estos centriolos se disponen en pares con sus ejes perpendiculares entre sí, en el centro de la célula cerca del núcleo.El centriolo forma parte del huso mitótico durante la división celular en animales y tendría alguna responsabilidad en el desplazamiento de los cromosomas.Debajo de cada cilio y flagelo se encuentra un cuerpo basal de idéntica estructura que los centriolos.

Movimiento Celular  CiliosLos cilios son expansiones celulares filiformes, de unos 0,25 µm de diámetro y unos 10 a 15 µm de

longitud, que aparecen en las células animales y en algunos protozoos. Suelen disponerse densamente empaquetados, a modo de cesped, en las superficies libres de numerosas células, como las que forman los epitelios de los tractos respiratorios, de los conductos del aparato reproductor femenino de mamíferos o de las branquias de los peces y bivalvos. También aparecen en numerosos protozoos. Son estructuras que pueden moverse y su principal misión es la de desplazar fluidos, como ocurre con el mucus del tracto respiratorio, pero también empujan al óvulo a lo largo de las trompas de falopio hasta el útero o mueven el agua alrededor de las branquias. Los organismos unicelulares los usan para moverse ellos mismos o para arremolinar el líquido que les rodea y así atraer alimento. Una función del movimiento ciliar descubierta recientemente está implicada con el establecimiento de la lateralidad de determinadas estructuras de los vertebrados durante el desarrollo embrionario. El tipo de movimiento que realizan es de bateo, a modo de látigo, de manera sincronizada, produciendo una especie de ola que desplaza el fluido en una dirección paralela a la superficie de la célula.

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Esquema que ilustra los modelos de movimiento propuestos para los cilios y los flagelos. En cada caso el flujo neto del fluido es diferente.

FlagelosLos flagelos son similares a los cilios pero mucho más largos, con unas 150 µm de longitud, y un poco

más gruesos. Su principal misión es desplazar a la célula. Son mucho menos numerosos que los cilios en las células que los poseen. Su movimiento también es diferente puesto que no desplazan el líquido en una dirección paralela a la superficie de la célula sino en una dirección paralela al propio eje longitudinal del flagelo. Los flagelos son frecuentes en células móviles como ciertos organismos unicelulares y gametos masculinos.

MitocondriaLas mitocondrias son estructuras pequeñas, elongadas y ocasionalmente esféricas de 1 a 5 microm de longitud. El número de mitocondrias por célula varía con el tipo de célula, la edad y especie, siendo de un pocos cientos a miles. Su función principal es la respiración celular - dentro de ella se llevan a cabo los procesos de conversión energética del ciclo del ácido tricarboxílico (CATC), transporte de electrones y fosforilación oxidativa, por consecuencia, son de importancia crítica en el reciclado de la energía almacenada después de la cosecha.La mitocondria está rodeada por una membrana doble - la externa es relativamente porosa, mientras que la interna contiene numerosos dobleces llamados crestas, mientras más activa sea la célula más crestas tendrá la mitocondria. Las proteínas del transporte de electrones se encuentran en la superficie de las crestas. Muchas de las enzimas involucradas en el CATC se encuentran libres dentro de la matriz de la mitocondria, así como el ARN y ADN mitocondriales, que controlan la síntesis de algunas enzimas mitocondriales. El incremento en el número de mitocondrias ocurre durante el incremento en el tamaño de las células.

¿Heredamos mitocondrias de cada uno de nuestros padres o solamentes de nuestra madre?Pues la verdad esque todas nuestras mitocondrias son heredadas de nuestras madre.Las mitocondrias son las fábricas de energía de la célula. Se trata de unos orgánulos que están en el citoplasma de toda célula eucariota. Curiosamente estos orgánulos tienen su propio código genético, parecido al del núcleo de la célula; Carl Sagan, sostiene que la actual célula de los seres pluricelulares es una simbiosis de varias células anteriores: la mitocondria sería una célula autónoma, anterior, que encontró ventajas en vivir dentro de una célula mayor.En el ser humano, el hijo lleva la mitad de los genes nucleares de la madre y la mitad del padre. Células eucariotas, con núcleo, núcleo con ADN, ADN con genes. Las mitocondrias del hijo (macho o hembra) son las de la madre. Exclusivamente las de la madre. El cromosoma Y del hijo (sólo machos) es del padre.La información genética nuclear se mezcla y reparte en el hijo, la mitocondrial solo procede de la madre y el cromosoma y solo procede del padre.La EVA mitocondrial no sólo dice que todos los humanos tenemos un ancestro común femenino y el ADAN gen Y, nos dice que tenemos otro masculino; sino que también nos dice que no hace muchos años toda la humanidad tenía un número de individuos muy pequeño. Esto confirma la igualdad esencial de todos los seres humanos, desde hace unos 150 000 años.

Todos nosotros heredamos el usual complemento de ADN (nuclear) de nuestra madre y nuestro padre. Pero, sólo heredamos ADN mitocondrial (ADNmt) de nuestra madre. Piense en un apellido, sólo que relacionado al sexo opuesto. En nuestra sociedad, heredamos el apellido sólo de nuestro padre. Un apellido se puede «extinguir» sin implicar que toda la gente de esa línea se muera, todo lo que se requiere es que sólo haya descendientes mujeres en una línea.Para abundar en consideraciones, este ADN mitocondrial es una gran fuente de información e investigación. Por ejemplo, el ADN mitocondrial es un marcador de gran fiabilidad para la ciencia forense, por su valor como marcador en la identificación de personas o el esclarecimiento de relaciones de parentesco, ya que se hereda exclusivamente por vía materna, es decir, que la madre transmite a todos sus hijos e hijas su ADN mitocondrial mientras que el ADN mitocondrial del padre no pasa a la descendencia.

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Unidad V: Organización Interna de la Célula Eucariótica

Plastos o plastidiosLos plastidios son orgánulos membranosos que sólo existen en las células de las plantas y de las algas. Están rodeados por dos membranas, lo mismo que la mitocondrias, y poseen un sistema membranoso interno que puede formar intrincados plegamientos. Los plástidos maduros son de tres tipos.- Los leucoplastos (leuco = blanco) almacenan almidón o, a veces, proteínas o aceites. Los leucoplastos tienden a ser numerosos en órganos de almacenamiento como raíces, el nabo, o tubérculos, ejemplo en la papa.- Los cromoplastos (cromo = color) contienen pigmentos y se asocian con el intenso color anaranjado y amarillo de frutos, flores, hojas otoñales y zanahorias.- Los cloroplastos (cloro = verde) son los plastidios que contienen la clorofila y en los cuales tiene lugar la fotosíntesis.Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.Las moléculas de clorofila, que absorben luz para llevar a cabo la fotosíntesis, están unidas a las lamelas. La energía luminosa capturada por la clorofila es convertida en adenosin-trifosfato (ATP) y moléculas reductoras (NADPH) mediante una serie de reacciones químicas que tienen lugar en los grana. Los cloroplastos también contienen gránulos pequeños de almidón donde se almacenan los productos de la fotosíntesis de forma temporal.En las algas, los cloroplastos se dividen directamente, sin necesidad de desarrollarse a partir de proplastos. La capacidad que tienen los cloroplastos para reproducirse a sí mismos, y su estrecha similitud, con independencia del tipo de célula en que se encuentren, sugieren que estos orgánulos fueron alguna vez organismos autónomos que establecieron una simbiosis en la que la célula vegetal era el huésped.

Estructura del cloroplasto:

Los cloroplastos son orgánulos con forma de disco, de entre 4 y 6 m de diámetro y 10 m o más de longitud. Aparecen en mayor cantidad en las células de las hojas, lugar en el cual parece que pueden orientarse hacia la luz. Es posible que en una célula haya entre cuarenta y cincuenta cloroplastos, y en cada milímetro cuadrado de la superficie de la hoja hay 500.000 cloroplastos. Cada cloroplasto está recubierto por una membrana doble. El cloroplasto contiene en su interior una sustancia básica denominada estroma, la cual está atravesada por una red compleja de discos conectados entre sí, llamados lamelas. Muchas de las lamelas se encuentran apiladas como si fueran platillos; a estas pilas se les llama grana.

LisosomasLos lisosomas tienen una estructura muy sencilla, semejantes a vacuolas, rodeados solamente por una membrana, contienen gran cantidad de enzimas digestivas que degradan todas las moléculas inservibles para la célula.Llamados "bolsas suicidas" porque si se rompiera su membrana, las enzimas encerradas en su interior , terminarían por destruir a toda la célula.Los lisosomas se forman a partir del Retículo endoplásmico rugoso y posteriormente las enzimas son empaquetadas por el Complejo de Golgi.Son vesículas englobadas por una membrana que se forman en el aparato de Golgi y que contienen un gran número de enzimas digestivas (hidrolíticas y proteolíticas) capaces de romper una gran variedad de moléculas.

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Las enzimas proteolíticas funcionan mejor a pH ácido y, para conseguirlo la membrana del lisosoma contiene una bomba de protones que introduce H+ en la vesícula. Como consecuencia de esto, el lisosoma tiene un pH inferior a 5.0.Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis. Eventualmente, los productos de la digestión son tan pequeños que pueden pasar la membrana del lisosoma volviendo al citosol donde son recicladasLos lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula, englobándolos, digiriéndoles y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los orgánulos de la célula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestión de los orgánulos se llama autofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas. Otra función de los lisosomas es la digestión extracelular en heridas y quemaduras, preparando y limpiando el terreno para la reparación del tejido.

Vacuolas y perixosomasAdemás de los orgánulos y del citoesqueleto, el citoplasma de muchas células, en particular de las células vegetales, contiene vacuolas. La vacuola es un espacio del citoplasma ocupado por agua y solutos, rodeado por una membrana simple.Es característico que las células vegetales inmaduras posean muchas vacuolas, pero a medida que estas maduran, las numerosas vacuolas pequeñas comienzan a formar una gran vacuola central llena de líquido que después se convierte en un importante medio de sostén de la célula. Además, la vacuola agranda a la célula, incluso la superficie expuesta al ambiente, con inversión mínima de materiales estructurales de parte de la célula.Las vesículas, más comunes en los animales, poseen la misma estructura general que las vacuolas y se distinguen por su tamaño, pues suelen medir menos de 100 nanómetros de diámetro, mientras que las vacuolas son más grandes.Los perixosomas son unas vesículas en las cuales se degradan purinas (una de las dos categorías principales de base nitrogenada). En los perixosomas de las plantas también ocurren una serie de reacciones bajo la luz solar cuando la célula contiene concentraciones relativamente grandes de oxígeno. Estas reacciones y la degradación de las purinas producen peróxido de hidrogeno (H2O2), que es sumamente tóxico para las células vivas pero los perixosomas contienen otra enzima que inmediatamente desdobla al peróxido de hidrogeno en agua y oxígeno, evitando que la célula se lesione

RibosomasSon los orgánulos celulares más numerosos. Estos orgánulos están presentes en todas las células y están asociados al retículo endoplásmico rugoso, formando juntos lo que se denomina el ergatoplasma. Tienen forma de elipsoide suavemente alargado y su tamaño en seco es de 170Å x 170Å x 200Å (Å= angström = 1/100000000 cm). Están compuestos de dos subunidades, fácilmente disociables y aislables por ultracentrifugación, que se caracterizan por sus coeficientes de sedimentación. Con frecuencia, los ribosomas se asocian entre ellos para formar complejos denominados polirribosomas o polisomas. Estos desempeñan una función biológica muy importante ya que son el soporte activo de la síntesis proteica celular. Intervienen en la unión del mRNA, del tRNA y en la formación del enlace peptídico durante la síntesis del ribosoma de las paredes celulares. En cuanto a composición podemos distinguir dos tipos de componentes:a) Componentes de alto peso molecular, que son los ácidos ribonucleicos y las proteínas. Contienen en la célula eucariota un 50% de ARN y un 50% de proteínas.b) Componentes de bajo peso molecular, que son los iones de magnesio y las di y poliaminas. Los iones magnésicos son necesarios para la integridad estructural del ribosoma; su falta conduce a la disociación de las subpartículas y a la degradación enzimática de RNA ribosómico.Los ribosomas son complejos ribonucleoproteícos organizados en dos subunidades: pequeña y grande; el conjunto forma una estructura de unos 20 nm. de diámetro (un milímetro de tu regla tiene 1.000.000 de nm).En la célula eucariota, las subunidades que forman los ribosomas se sintetizan en el nucleolo. Una vez formados, estas subunidades atraviesan los poros nucleares y son funcionales solo en el citoplasma cuando se unen las dos subunidades a un molécula de ARN. Los ribosomas son máquinas para la traducción.En el microscopio, los ribosomas se ven como granos oscuros.Podemos encontrar ribosomas en 3 sitios de la célula: en el RER, en la membrana nuclear, y en el citosol. En el citosol, es frecuente observar varios ribosomas agrupados en una organización casi circular a los que llamamos polisomas

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 Consignas y Secuencia de Trabajos

Material Visual Complementario:Se recomienda la lectura del texto anterior y la observación de las láminas del archivo que se adjunta (Clase 5 Biologia PDF), confeccionado para ejemplificar el tema.

LecturaBusqueda en Internet (se adjuntan algunas referencias en el texto)

Trabajo Práctico en el ForoSe proveerán de links de Videos que explican el funcionamiento de las diferentes organelas, en especial uno denominado La vida interior de las Células. La idea es que los puedan mirar una y otra vez mientras estudian y que puedan individualizar las organelas, membranas y componentes células descriptos en el texto de la guía de estudio. Las observaciones y dudas se discutirán en el foro con la participación de alumnos y docentes

Bibliografía Biología. La vida en la Tierra Audesirk, Audesirk y Byers. Pearson Education de Mexico, 2008Fundamentos de la Biología Celular y Molecular. E. De Robertis, J. Hib. Ed. El Ateneo, 2004Biología. H. Curtis. Ed. Panamericana. 2004Actualizaciones en Biología. Castro, Handel y Rivolta EUDEBA 1993

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