Misión 7
La célula
¡Hola a todos y feliz año!, espero que hayáis disfrutado y descansado en estas vacaciones y ahora toca empezar de nuevo. Por ello, hoy vamos a trabajar el tema de la célula.
Según la teoría celular, la célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos. Es capaz de llevar a cabo las siguientes funciones: obtener y asimilar los nutrientes, eliminar residuos, sintetizar nuevos materiales para la célula y ser capaz de moverse y reproducirse.
Existen dos tipos de organización celular:
La organización celular procariota: Son las células mas simples. Son exclusivas de las bacterias o reino monera. Consta de las siguientes caracteristicas:
- Una membrana plasmática sin colesterol, rodeada de una pared celular rígida responsable de la forma de la célula.
- Su citoplasma es de aspecto granuloso, contiene ribosomas 70 S y diversas inclusiones rodeadas o no de membrana.
- El ADN se encuentra disperso en la zona del nucleoide, tiene aspecto fibrilar y alberga un cromosoma principal constituido por una molécula de ADN circular bicatenario.
- Esta célula presenta plásmidos, compuestos por una doble hélice de ADN circular que portan información adicional.
- El ADN se encuentra disperso en la zona del nucleoide, tiene aspecto fibrilar y alberga un cromosoma principal constituido por una molécula de ADN circular bicatenario.
- Pueden presentar: flagelos, pelos y fimbrias, capsulas y capas mucosas, clorosomas, carboxisomas y vacuolas de gas.
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Por otra parte encontramos la organización celular eucariota. En este caso, las células sí que poseen un núcleo, es decir, poseen su información genética (ADN) rodeada de una doble envoltura nuclear. Podemos encontrar células vegetales o células animales. En las vegetales es núcleo tiene una forma más discoidal y lateral, mientras que en las animales es más esférico y central.Este tipo de célula contienen:
- Estructuras carentes de membrana: ribosomas, centrosomas y citoesqueleto.
- Presentan un sistema endomembranoso, es decir, un conjunto de estructuras membranosas intercomunicadas que sintetizan vesículas al exterior.
- Contienen órganos transductores de energía, como por ejemplo las mitocondrias y los cloroplastos.
- Presentan un nucleo, con un nucleoplasma, una envoltura nuclear, cromatina y nucleolos.
Centrándonos en las diversas partes de las células, comenzamos comentando la membrana plasmática, que está presente en todas las células. La membrana plasmática es el limite entre el medio externo extracelular y el intracelular. Tiene un grosor aproximado de 75 A y forma de mosaico fluido. Esta formado por un 40% de lípidos, un 60% de proteínas y una pequeña porción de glúcidos.
Al estar formada por fosfolípidos, glucolípidos y esteroles como el colesterol, tienen carácter anfipatico, por lo tanto en el medio acuoso se orientan especialmente formando micelas o bicapas lipídicas. Ademas es capaz de moverse debido a estos por lo que le da fluidez. Pueden describir tres tipos de movimientos:
- De rotación: la molécula lipídica gira en torno a su eje mayor.
- De difusión lateral o flexión: las moléculas lipídicas pueden difunfirse libremente de manera lateral dentro de la capa.
- Flip-flop: es el movimiento de un lípido de una monocapa a su paralela gracias a unas enzimas denominadas flipasas.
La fluidez de las moléculas que componen las membranas depende de la temperatura, naturaleza de los lípidos y la presencia de colesterol, ya que este le da rigidez a la membrana.
Las proteínas de la membrana plasmática aportan las funciones especificas de esta y son características de cada especie. Pueden ser:
- Proteínas intrínsecas o integrales: estas proteinas se encuentran incrustadas en las bicapas lipídicas, pueden atravesar la membrana y se pueden observar a ambos lados de la membrana.
- Proteínas extrínsecas o periféricas: estas proteínas no atraviesan la bicapa y se sitúan tanto en el exterior como en el interior de la membrana.
Los glúcidos de la membrana plasmática son oligosacáridos unidos mediante enlaces de tipo éster a una proteína o a un lípido formando glucoproteinas o glucolipidos. Constituyen el glucocalix y realizan la función de reconocimiento de moléculas externas, es decir, son los receptores de membrana.
En cuanto al transporte a través de la membrana, se puede realizar de dos formas: transporte activo (en contra de un gradiente) y transporte pasivo (a favor de un gradiente), las dos transportan sustancias de baja masa molecular.
-El transporte pasivo no gasta energía , puede realizarse de dos formas distintas, en función del tipo de difusión. Difusión simple ( através de la bicapa y por canales) y por difusión facilitada (permeasas).
-El transporte activo necesita energía , un ejemplo es la bomba de sodio-potasio. La diferencia de potencial se denomina potencial de membrana.
Transporte de sustancias de elevada masa molecular existen dos mecanismos que son la endocitosis y la exocitosis.
-La endocitosis: proteína clatrina ,dependiendo de la naturaleza y tamaño de la partícula englobada se distingue entre pinocitosis, fagocitosis o endocitosis mediada por receptor.
-La exocitosis: es un mecanismo de expulsión de macromoléculas gracias a la fusión de la membrana de la vesícula que los contiene con la membrana plasmática. No clatrina.
Seguimos hablando dela pared celular, esta no está presente en las células animales, pero sí la podemos encontrar en células vegetales, hongos y bacterias con varias diferencias, aunque todas sirven para darle forma y rigidez a las células:
- Pared de células vegetales: está compuesta por láminas de celulosa y también contiene lignina, carbonato cálcico y sílice, que le aportan rigidez; suberina y cutina que le dan impermeabilidad. Contiene punteaduras y plasmodesmos para el transporte del interior celular con el exterior y viceversa.
- Pared de hongos: está compuesta por quitina principalmente, aunque contiene también otros polisacáridos, proteínas y lípidos. Entre sus propiedades destacan su plasticidad, su interacción con el medio y que también tiene propiedades inmunogénicas.
- Pared de bacterias: está compuesta principalmente por peptidoglucanos que le otorgan resistencia mecánica, protegen a la bacteria de los fenómenos osmóticos y le dan rigidez. Destaca la mureína como peptidoglucano. Dependiendo de la composición de la pared podemos distinguir las bacterias Gram + y Gran -, dependiendo de si se tintan de azul o rojo en presencia de colorante.
Por otro lado, otra parte de las células es el citoplasma, el cual engloba el interior celular. Más específicamente, si hacemos referencia únicamente al interior celular líquido hablamos del citosol o hialoplasma, compuesto por un 70-80% de agua, ARN, proteínas, glúcidos y otros metabolitos. Y por otra parte están los orgánulos, que junto con el citosol constituyen el citoplasma.
Encontramos diversos tipos de orgánulos: los no membranosos, los membranosos y los que son transductores de energía.
Pero, antes de hablaros de los orgánulos, se ha de comentar el citoesqueleto, parte de la célula que da movimiento a la misma y hace que mantenga su forma.
El citoesqueleto está compuesto por fibras proteicas, y podemos distinguir tres tipos de filamentos, dependiendo del tamaño:
-Microtúbulos: son los más grandes, y se forman en el centro organizador de microtúbulos. Se encargan de mantener la forma, del reparto de cromosomas y de organizar la distribución de los orgánulos entre otras funciones. Son cilindros huecos cuyas paredes están formados por subunidades de tubulina (α-tubulina y β-tubulina) que se intercalan formando así fibras denominadas protofilamentos. Estos protofilamentos se van agrupando hasta formar los microtútulos.
-Filamentos intermedios: tienen un tamaño intermedio y se encargan de mantener la estructura celular. Pueden ser de diferentes tipos, pero los más representativos son:
·Neurofilamentos: en el axón de neuronas.
·Desmina: en las células musculares.
·Vimentina: en el tejido conjuntivo.
·Tonofilamentos: en las células epiteliales.
-Microfilamentos: son los más pequeños. Están constituidos por monómeros de actina y están presentes, principalmente en las células musculares. Se localizan debajo de la membrana y se encargan de mantener la forma celular, de emitir pseudópodos, prolongaciones citoplasmáticas y del movimiento contráctil junto con la miosina.
A continuación hablaremos de los orgánulos que componen la membrana plasmática:
El retículo endoplasmatico: está formado por sáculos y túbulos aplanados conectados entre sí y que delimitan el lumen. Este se comunica con el aparato de Golgi y con la membrana nuclear externa. Participa en la síntesis de proteínas y de lipidos. Existen dos tipos de retículo endoplasmático:
- Retículo endoplasmático rugoso (RER): está formado por un conjunto de cisternas, tubos y sacos aplanados, conectados entre sí y con ribosomas adheridos. Los ribosomas que encontramos adheridos, se pegan gracias a la riboforina. Las funciones que realiza este orgánulo son:
- Síntesis de proteínas: Las proteínas sintetizadas en los ribosomas se almacenan en el retículo y son transportadas hacia otros orgánulos.
-Almacenan proteínas: en el lumen se almacenan las proteínas que han sido sintetizadas.
-Sintetizan los fosfolípidos que forman la membrana plasmática.
-Sintetizan proteínas de secreción: son transportadas a otros orgánulos gracias a las vesículas de transporte
Está presente en casi todas las células eucariotas, excepto en los glóbulos rojos. Es muy abundante en células secretoras como los hepatocitos, células del páncreas.
- Retículo endoplasmatico liso (REL): El reticulo endoplasmatico liso no contiene ribosomas y forma un sistema de túbulos membranosos conectados entre sí y con el RER. Está muy desarrollado en las células musculares estriadas, hepatocitos, en las células intersticiales de ovarios y de los testículos. Las funciones que realiza el REL son: - Síntesis de lípidos : Se sintetizan los lipidos más importantes - Alamacena y transporta los lípidos. - Interviene en algunas respuestas específicas de la célula como la contracción muscular.
El aparato de golgi: este forma parte del sistema endomembranoso, se encuentra próximo al núcleo y, en las células animales rodea los centriolos. Está formado por una o varias agrupaciones de cisternas acompañadas de vesículas de secreción. Cada agrupación recibe el nombre de dictiosoma. El dictiosoma se encuentra polarizado y presenta dos caras:
-Cara cis: constituida por varias cisternas pequeñas y de membrana fina
- Cara trans: constituida por cisternas muy grandes.
Las principales funciones son:
- Transporte: transporta sustancias de dentro de la célula.
- Maduración: A lo largo del recorrido por lo sáculos transforman sustancias debido a a la acción de proteinas enzimaticas.
- Acumulación y secreción de proteínas
- Síntesis de polisacáridos, estos crean los glúcidos y los proteoglucanos que constituyen la pared celular vegetal.
Vacuolas: forman parte del sistema endomembranoso. Son vesículas constituidas por una membrana y un interior predominante acuoso. Se forman a partir del RE, del aparato de Golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. En las células animales, las vacuolas suelen ser pequeñas y se denominan vesículas. En las celulas vegetales a la membrana de la vacuolas se le denomina tonoplasto.
Dependiendo de la función que desempeñen podemos diferenciar tres tipos:
- Vacuolas vegetales: se encargan de dar turgencia a la célula, almacenar sustancias de reserva, tóxicas y de desecho y de transportarlas, o bien hacia el exterior, o bien de un orgánulo a otro.
- Vacuolas contráctiles: las encontramos en protozoos. Se encargan de eliminar agua del interior celular para regular la presión osmótica.
- Vacuolas fagocíticas y pinocíticas: se encuentran también en protozoos y tienen función nutritiva.
Ribosomas: están presentes en todas las células, y son los encargados de sintetizar proteinas. Estan formados por ARNr y proteínas, constan de dos subunidades una grande y otra pequeña que se combinan para formar ribosomas. Se forman en el núcleo y a través de los poros pasan al citoplasma. En las células se distribuyen en todo el citoplasma. Sin embargo en las células que están elaborando nuevo material se encuentran gran cantidad de ribosomas adheridos al RE R. El número de ribosomas en cada célula es variable en función de la proteína que tiene que formar. Los ribosomas intervienen en la síntesis de proteínas. Para ello el ribosoma se asocia a una molécula de ARNm por su subunidad menor. Al final de la síntesis proteica, las dos subunidades del ribosoma se disocian.
Lisosomas: es un orgánulo membranoso que contiene enzimas digestivas. Son vesículas procedentes del aparato de Golgi. La enzima digestiva más importante es la fosfatasa, capaz de romper los enlaces fosfoestéricos y liberar guposfosfato. Para el buen funcionamiento los lisosomas tiene que mantener el pH entre 3 y 6. La digestión puede ser extracelular, cuando los lisosomas vierten las enzimas al exterior, cuando se unen a un vacuola que contiene la materia que se va digerir. Se distinguen los siguientes tipos de lisosomas:
-Lisosomas primarios: solo presenta enzimas digestivas.
-Lisosomas secundarios: contienen sustrato en proceso de digestión.
Los lisosomas secundarios pueden ser :
Vacuolas digestivas: si el sustrato procede del exterior por fagocitosis o pinocitosis.
Vacuolas autofágicas: si el sustrato procede del interior.
Hay dos casos de lisosomas especiales que realizan funciones especificas:
- Acrosoma de los espermatozoides: es el lisosoma primario. Se almacenan enzimas capaces de digerir las membranas foliculares del óvulo .
-Granos de aleurona de las semillas: son lisosomas secundarios en los que almacenan proteínas. Debido a la perdida de agua, las proteínas se mantienen en estado cristalino. Entonces las enzimas se activan, realizan la digestión enzimática y se indica el porceso de germinación.
Peroxisomas: son orgánulos parecidos a los lisosomas, pero que contienen enzimas oxidativas. Contiene membrana que procede del RE. Contiene enzimas oxidativas, las más importantes son la oxidasa y la ctalasa. Gracias a la oxidasa, la oxidación de sustancias en exceso resultan perjudiciales. La catalasa puede actuar de dos maneras para eliminar el H2O2:
- Si hay sustancias toxicas que se pueden eliminar por oxidación las hace reaccionar con el agua oxigenada y así se eliminan .
- Si no hay sustancias tóxicas a oxidar, ellas mismas descomponen el agua oxigenada en agua y oxígeno así se evita que el agua oxigenada llegue a salir d los peroxisomas.
Tiene dos funciones principales:
La desintoxicación: son abundantes en el hígado y en el riñón.
La degradación de los ácidos grsos en moléculas más pequeñas, que posteriormente pasan a las mitocondrias donde se acaban de oxidar.
Glioxisomas: Son un tipo de peroxisomas que solo existen en las células de los vegetales. Contiene enzimas responsables del ciclo del ácido glioxílico, en una variante del Ciclo de Krebs, que permite sintetizar glúcidos a partir de los lípidos. Esto es esencial para las semillas en germinación, puesto que les permite sintetizar glucosa a partir de las reservas lipídicas de las semillas. La glucosa es la única molécula energética que utiliza el embrión, hasta que el nuevo vegetal puede salir de la tierra, extender las hojas y empezar a hacer la fotosíntesis. Inclusiones citoplasmaticas: son acumulaciones de sustancias de caracter hidrofobo que se encuentran en el citoplasma y no estan rodeados de membrana. Estan presentes en eucariotas y procariotas. Pueden acumular sustancias de reserva energertica, pigmentos con funcion protectora o sin función por ser productos de desecho y por ultimo pueden acumular proteínas precipitadas.
El centrosoma: corresponde a la zona del citoplasma donde se encuentra en centro organizador de microtúbulos. Existen dos estructuras formadas por microtubulos.
Uno de ellos es un orgánulo que carece de membrana: el centrosoma, el otro lo forman los undulipodios, es decir los cilios y flagelos.
- El centrosoma es una estructura cuyo componente principal son dos centriolos, al par de centriolos se les llama diplosoma. Es característico de las células animales y se suele localizar en una zona cercana al núcleo. No está presente en las células vegetales. En el centrosoma con centriolos, se encuentra el material pericentriolar, el áster y el diplosoma.
- Los unidipolios, es decir los cilios y flagelos, están constituidos por microtúbulos que se unen mediante nexina. Se encargan del movimiento celular gracias a que están asociados a proteínas como la dineína, que hidrolizan el ATP para conseguir energía y poder así mover la célula. Se diferencia en su estructura el tallo o axonema, la zona de transición y el corpúsculo basal.
Mitocondrias: son orgánulos transductores de energía ya que su función principal es la formación de ATP. Esta formación se puede dar a partir de glúcidos recibiendo el nombre de respiración celular o a partir de lípidos recibiendo el nombre de hélice de Lynen. Centrándonos en la respiración celular, esta consta de 2 fases dentro de la propia mitocondria, aunque antes de comenzar este proceso, fuera de ella, en el citosol, se ha de producir la glucólisis.
Las dos fases que componen la respiración celular son:
- Ciclo de Krebs, el cual se produce en la matriz mitocondrial y en el que entra Acetil-CoA y como resultado obtenemos CO2 y algunas enzimas necesarias para la siguiente fase.
- Cadena Respiratoria, la cual se produce en las crestas mitocondriales y consiste en la formación de ATP gracias a los saltos de las enzimas obtenidas en el Ciclo de Krebs y a la ATP-sintetasa.
Las partes de una mitocondria son:
- Membrana mitocondrial externa.
- Espacio intermembranoso.
- Membrana mitocondrial interna.
- Crestas mitocondriales.
- Matriz mitocondrial, en ella encontramos ADN característico de células procariotas, enzimas, ribosomas (70S) y sustancias como lípidos y proteínas.
Cloroplastos: son orgánulos transductores de energía ya que en ellos se realiza la fotosíntesis. Este tipo de orgánulos es característico de cianobacterias, plantas y algas.Centrándonos en la fotosíntesis, esta consiste en una reacción anabólica que transforma materia inorgánica en orgánica y oxígeno. Dentro de ella diferenciamos dos fases:
- La fase luminosa, se da en los tilacoides. Estos, gracias a la clorofila captan la luz solar y rompen así las moléculas de agua, obteniendo así oxígeno, ATP, protones y electrones.
- La fase oscura, esta ocurre en el estroma del cloroplasto y se basa en el ciclo de Kalvin.
Para terminar, debemos diferenciar los tipos de núcleos que nos podemos encontrar en una célula eucariota:
-El núcleo interfásico: se ve cuando la célula no se está dividiendo. En él observamos:
·La envoltura nuclear: compuesta por dos membranas similares a la membrana plasmática ya que también están constituidas por una bicapa de fosfolípidos. La externa está unida al RER y en ella encontramos ribosomas. En la interna hay proteínas de membrana que sirven de anclaje para la lámina nuclear. Esta doble membrana se fusiona y da lugar a unos poros por los que pasan las sustancias. El espacio que queda entre ellas se denomina espacio pericentriolar.
·El nucleoplasma: tiene una composición parecida a la del citosol debido a los poros que contiene la envoltura nuclear.
·El nucléolo: no contiene membrana. Es una estructura que encontramos en el interior del núcleo y puede haber más de uno. Se encarga de sintetizar ARN ribosómico. Podemos diferenciar dos zonas: la zona granular contiene ARNr y proteínas, mientras que la zona fibrilar contiene ARNn y proteínas.
·Cromatina: es la fibra de 100 Aº de ADN. Contiene la información para el buen funcionamiento de la célula y sirve para conservar y transmitir la información genética de la célula madre a las células hijas mediante al duplicación.
-El núcleo en división: es el núcleo que encontramos cuando la célula está en división:
·La envoltura nuclear desaparece.
·El nucléolo desaparece.
·El contenido del núcleo se esparce por el citoplasma.
·La cromatina se condensa y forma los cromosomas.
Un cromosoma es una fibra de ADN de 300 Aº cuya función es facilitar el reparto de la información genética en la división celular.
Para finalizar, os voy a dejar una serie de cuestiones propuestas para sentar lo anteriormente explicado, espero que todo se haya entendido.