1. Estructura de la membrana y función.

1. Estructura de la membrana y función.
El citoplasma está rodeado de la membrana plasmática cuya función es: mediar el transporte de sustancias
dentro y fuera de la célula.
La membrana plasmática es una delgada barrera que delimita la célula y separa los componentes internos
de los materiales extracelulares. No siendo visible con un microscopio óptico per sí con el microscopio
electrónico.
COMPOSICION DE LA MEMBRANA PLASMATICA
La membrana plasmática es permeable, y con el microscopio electrónico se ha visto que está formada por
dos capas de lípidos y presentan tanto en su interior como el exterior proteínas.
Hoy día, se admite para la membrana plasmática el modelo de mosaico fluido, según el cual la membrana
celular consistiría en una bicapa lipídica en la cual los fosfolípidos y las proteínas se mueven dentro de las
capas.
Aproximadamente el 75% de los lípidos son fosfolípidos, lípidos que contienen fósforo. En menores
proporciones también está el colesterol y los glicolípidos, que son lípidos que contienen uno o varios
monosacáridos únidos. Estos fosfolípidos forman una bicapa lipídica debido a su carácter anfipático, es
decir por tener una cabeza hidrófila o polar ( atrae el agua) y una cola hidrófoba o no polar (repele el
agua).
La cabeza está formada por un fosfato de un compuesto nitrogenado (colina o serina) y
se mezcla bien con el agua. La cola está formada por ácidos grasos que repelen en agua.
Las moléculas de la bicapa están orientadas de tal forma que las cabezas hidrófilas están
cara al citosol y al líquido extracelular y las colas se enfrentan hacia en interior de la
membrana Dado que el medio interno celular es acuoso, lo mismo que el exterior, las
moléculas lipídicas han de estar orientadas con sus extremos hidrófobos mirándose, y
los hidrófilos apuntando hacia los fluidos que bañan la membrana.
Otros lípidos de la membrana están constituídos por moléculas de colesterol que se incluyen
entre los fosfolípidos a ambos lados de la membrana. Las moléculas de colesterol confieren una mayor
fortaleza a las membranas aunque disminuyen su flexibilidad. Las membranas de las plantas carecen de
colesterol.
Las proteínas son de dos tipos:
1. Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados
de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteinas,
proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la
molécula está siempre de cada al exterior de la célula
2. Proteínas periféricas: están no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están
unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la
misma.
Sus funciones son:
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Canales: proteínas integrales) que actúan como poros por los que determinadas
sustancias pueden entrar o salir de la célula
Transportadoras: son proteínas que permiten el paso a determinados productos .
Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que
se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o
un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al
receptor se llama ligando.
Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la
superficie de la membrana
Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del
citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.
Marcadores de la identidad de la célula: son glicoproteínas y glicolípidos
características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de
otro organismo. Son las responsables de la creación de anticuerpos cuando se produce
un transplante.
2. Transporte activo, pasivo, endocitosis y esocitosis.
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Transporte pasivo:
La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe
un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de
las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala.
Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono, esteroides, vitaminas
liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular atraviesan la membrana
celular por difusión, disolviendose en la capa de fosfolípidos.
La difusión facilitada ocurre para sustancias iónicas, pero empleando los canales constituídos
por proteínas integrales llenas de agua. Algunos ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3,
Ca++, etc. Debido al pequeño tamaño de los canales, la difusión a través de estos es mucho más
lenta que a través de la bicapa fosfolipídica.
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Transporte activo:
Por este mecanismo pueden ser transportados hacia el interior o exterior de la célula los iones H+
(bomba de protones) Na+ y K+ (bomba de sodio-potasio), Ca++ , Cl-, I, aminoácidos y
monosacáridos. En este proceso se gasta energía porque el transporte es en contra del gradiente
electroquímico.
El ejemplo más característico es la bomba de Na+/K+, que mantiene una baja concentración de
Na+ en el citosol extrayéndolo de la célula en contra de un gradiente de concentración. También
mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la célula pese a que la concentración
intracelular de potasio es superior a la extracelular. Esta bomba debe funcionar constantemente
ya que hay pérdidas de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana.
Esta bomba está continuamente gastando ATP.
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Endocitosis:
Es el proceso mediante el cual la sustancia de gran tamaño es transportada al interior de la célula
a través de la membrana. En general se unen a un receptor de membrana. Se conocen dos tipos
de endocitosis:
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Fagocitosis: este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana y el citosol
llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Se forma una vesícula alrededor de la
partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es
seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas.
Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vésicula de líquido
extracelular.
Exocitosis: En la célula se forma una vesícula con una sustancia que va a ser expulsada al exterior.
La membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana celular liberando el contenido de
la misma. Por este mecanismo las células liberan hormonas (la insulina), enzimas (las enzimas
digestivas) o neurotransmisores imprescindibles para la transmisión nerviosa.
3. Las mitocondrias y su función.
Las mitocondrias son orgánulos de forma alargada u ovalada, que se encuentran como flotando en el
citoplasma de todas las células eucariotas y que están presentes tanto en células vegetales como en células
animales. Las mitocondrias pueden desplazarse de una parte a otra de la célula para así proveer el ATP
necesario para las diferentes reacciones químicas. Tienen cierta autonomía dentro de la célula, se
multiplican independientemente por división hasta coexistir centenares en una misma célula, e incluso
hay pruebas de que no les falta su genética propia (se piensa que tengan un origen procariota y que se
unieron a las células eucariotas por simbiosis)
La cantidad de mitocondrias en la célula varía dependiendo de la demanda por ATP de la célula
(las células que desarrollan trabajos intensos, como las musculares, tienen un número mayor que las poco
activas, como por ejemplo las epiteliales)
Estructura: el microscopio electrónico ha revelado que la mitocondria consta de dos
membranas cuya composición es similar a la membrana plasmática la membrana mitocondrial externa,
lisa, dentro de la cual hay otra estructura membranosa, la membrana mitocondrial interna, que emite
pliegues hacia el interior para formar las llamadas crestas mitocondriales. La doble membrana
mitocondrial es de naturaleza fosfolípido-proteinica, y seguramente se reduce al modelo general de
unidad de membrana. Distintos análisis han demostrado la existencia de pequeñas cantidades de ácidos
nucleicos .Entre las dos membranas mitocondriales queda un espacio llamado espacio intermembranoso,
mientras que la cámara interna o cavidad central es un espacio limitado por la membrana por la
membrana mitocondrial interna, que se encuentra llena de una material denominado matriz mitocondrial.
Dentro de la matriz nos encontramos con un ADN circular y con ribosomas del tipo procariota.
Función :
Las mitocondrias son los orgánulos encargados de la respiración celular; entendiendo por respiración
celular un conjunto de reacciones químicas que producen energía (haciendo un símil serían centrales
productoras de energía). Constituyen los orgánulos generadores de energía para la célula.
Los pliegues de la membrana interna (las crestas) constituyen la superficie membranosa que contiene las
proteínas enzimáticas (ATP sintetasas) encargadas de llevar a cabo las reacciones químicas que se
conocen como respiración celular.
En las crestas mitocondriales es donde tiene lugar el transporte de electrones a lo largo de la cadena de
citocromos, hasta su cesión final al oxígeno. Cada pareja de electrones que se ceden significan la
formación de una molécula de agua y sobre todo de tres moléculas de ATP.
En el interior de las mitocondrias, localizadas en distintas porciones, se han podido identificar las enzimas
que intervienen en el ciclo de Krebs, así como las que participan en las cadenas de transporte de
electrones y la fosforificación oxidativa. Esto ha hecho que se compare a las mitocondrias con calderas en
las que los seres vivos queman (oxidan) diferentes componentes para recuperar la energía que contienen y
convertirla en ATP (ácido adenosín trifosfótico). Por ejemplo, en presencia de oxígeno (comburente), el
catabolismo de la glucosa (combustible) origina ATP que sería energía más CO2 + H20. Algunas células
muy activas como las musculares tienen un gran número de mitocondrias para generar grandes cantidades
de ATP.
4. Observa esta fotografía identifica el orgánulo y explica su función.
El complejo de Golgi está formado por sacos aplanados, vesículas densas y grandes vacuolas claras.
Estos dos últimos componentes pueden ser el resultado de la modificación de los sacos aplanados. Las
unidades del complejo de golgi son los llamados dictiosomas, o lo que es lo mismo un conjunto de
dictiosomas forman un complejo de golgi. El complejo de Golgi está muy desarrollado en la células
secretoras, y está relacionado con procesos de secreción celular.
Un dictiosoma consta de 4 a 6 sáculos o cisternas apiladas y curvados - llamadas cis, y trans -,
sus extremos son más abultados debido a la existencia de las vesículas de Golgi. Las vesículas se forman
por estrangulación de los sáculos.
Función : constituye un órganulo secretor de la célula..
El aparato de Golgi procesa, almacena, selecciona y transporta las proteínas y los lípidos a la membrana,
a los lisosomas y a las vesículas secretoras. Todas las proteínas sintetizadas por la célula para la
exportación siguen la siguiente ruta:
ribosomas --> retículo endoplásmico rugoso --> vesículas de transporte --> aparato de Golgi -->
vesículas secretoras --> exterior
Las proteínas y los lípidos destinados para el uso interno de la célula también pasan por el aparato de
Golgi.
El transporte a lo largo del aparato de Golgi tiene lugar de la siguiente manera:
 Los ribosomas, desplazándose a lo largo del retículo endoplásmico rugoso (RER) van creando la
proteína, adicionando los aminoácidos. La proteína sintetizada es englobada en una vesícula de
transporte que se liberada en un extremo del RER y tomada por la cisterna cis del aparato de
Golgi. La vesícula de transporte se fusiona con el aparato de Golgi y atraviesa las cisternas
medias, en donde es procesada. Al llegar a la cisterna trans, se forma una vesícula secretora
que es excretada de la célula por exocitosis o se transforma en un lisosoma.
 Las vesículas de transporte constituyen vehículos para llevar materiales de unos orgánulos a
otros.
 También transporta la celulosa y otros componentes de la pared celular vegetal.
5. Observa esta imagen de un orgánulo celular y explica su función.
El núcleo generalmente es el mayor de los órganulos presentes en las células, normalmente se
encuentra en una posición central, aunque puede estar desplazado en la periferia como ocurre en las
células vegetales debido al gran tamaño de las vacuolas.. El tamaño del núcleo es muy variable pero
guarda relación con el volumen citoplasmático, de tal manera que un desequilibrio en esta relación, puede
ser un estímulo para la división celular. Contiene el material heditario de la célula en los llamados genes
(en el ADN), quienes controlan muchas de las actividades de la célula, así como su estructura y su
función. La mayor parte de las células tienen un núcleo aunque algunas como los eritrocitos maduros de
los mamíferos (glóbulos rojos de la sangre) pueden no tener ninguna y otras como las células musculares
estriadas pueden muchos.
La estructura del núcleo eucariótico varía considerablemente a lo largo de la vida de una célula. Se
distinguen dos fases :
 núcleo en interfase o metafase, período comprendido entre dos divisiones celulares
consecutivas sería la fase de reposo. En este estado se dan las siguientes características :
membrana nuclear doble con presencia de poros y constituida a partir de cisternas del retículo
endoplasmático que le separa del citoplasma; uno o varios nucleolos muy visibles dentro del
núcleo y constituidos por ARN; jugo nuclear y un retículo llamado cromatina. Los cromosomas
están representados por unos filamentos o grupos retorcidos de cromatina. La cromatina, al igual
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que el nucléolo, se encuentra dispersa en el jugo nuclear o carioplasma. La cromatina está
constituida por ADN y proteínas (histonas), es decir el material que formará los cromosomas,
cuando la célula inicie el proceso de división.
núcleo en división, se comprueba que desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo, al mismo
tiempo que se hacen aparentes los cromosomas, que surgen de la cromatina y que contienen a lo
largo de ellos los genes de la célula. Cada especia biológica tiene un número constante de
cromosomas en sus células somáticas que, si bien sólo se distinguen como unidades
independientes durante la división celular, conservan su individualidad permanente. En el ser
humano el número de cromosomas de las células es de 46, excepto las células sexuales o
gametos que poseen 23 cromosomas. Durante la división celular, el ADN y unas proteínas
denominadas histonas condensan un forman unas estructuras en forma de X llamadas
cromosomas que pueden ser vistos con facilidad al microscopio óptico. Cada cromosoma está
formado por una única molécula de ADN muy enrollada y plegada alrededor de las histonas.
Antes de la división, el ADN se duplica y cada cadena de cromatina se pliega para formar las
cromátidas. Una pareja de cromátidas constituye un cromosoma.
Nucléolo: Cuerpo esférico que se encuentra en el interior del núcleo y que está sólo presente
cuando la célula no está en división. Son agregados de proteínas, ADN y ARN que no están
rodeados de membrana. Los nucleólos son los lugares donde se ensamblan los ribosomas,
partículas que contienen el RNA-ribosómico (rRNA), de importancia fundamental para la
síntesis de proteínas.
Cromatina y cromosomas: La cromatina es una masa de largos filamentos que forman un
retículo indiferenciado. Cuando el núcleo empieza a dividirse, estos filamentos se hacen visibles.
Constituyen una serie de corpúsculos en forma de bastoncitos agrupados por parejas, llamados
cromosomas. Estas parejas son homólogos, y su número y forma son fijos para cada especie
animal y vegetal
Nucleoplasma: formado por agua con nucleótidos, ATP, proteínas, enzimas, sales minerales, etc
que son necesarios para el correcto funcionamiento del núcleo.
Las funciones del núcleo son: controlar las actividades de la célula, determinando que proteínas y
cuando se sintetizarán, además de almacenar la información genética.