Unidad 2 - Facultad de Ciencias Marinas

Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de Ciencias Marinas
CURSO: BIOQUÍMICA
UNIDAD 1
1.4. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN
CELULAR
Profesor:
Dr. Eduardo Durazo Beltrán
Todos los seres vivos están formados por células; los
eucariontes (eu= verdadero, karyon= núcleo) tienen
células con una estructura compleja caracterizada por
la presencia de un núcleo diferenciado el cual contiene
el material genético. Las células procariontes (pro=
antes de, karyon= núcleo) son menos complejas y no
poseen un núcleo organizado, su material genético
esta disperso en el citoplasma.
Características fundamentales de la célula son el que
presenta un metabolismo y puede replicarse, lo cual se
realiza mediante estructuras u organelos celulares.
En las células eucariotas se pueden distinguir las
siguientes partes principales:
Célula animal
Membrana celular
Citoplasma
Núcleo
Organelos
Célula vegetal
Pared celular
Membrana celular
Citoplasma
Núcleo
Organelos
Para poder ubicar a los
organelos de una célula
eucariótica, la descripción
de una "célula tipo“, que
contemple las estructuras
que caracterizan tanto a las
células animales como a
las
vegetales,
es
de
utilidad.
Las partes principales de
esta célula son:
a) Cubiertas celulares
b) Citoplasma
c) Núcleo
MEMBRANA CELULAR
Esta estructura envuelve a
la célula y constituye los
límites con el exterior de la
misma, tiene un grosor
aproximado de 0.0075 a
0.01 µm; al microscopio se
observa como dos bandas
obscuras
que
están
separadas por una banda
clara, a esto se le llama
unidad de membrana
La membrana celular es una estructura altamente
especializada, está constituida por una doble capa de
lípidos, moléculas de proteínas y carbohidratos; todos
ellos integrados en una estructura cuyas características
son: fluidez, asimetría y permeabilidad selectiva
Los principales lípidos que constituyen a las
membranas de los vertebrados son: fosfolípidos,
glucoesfingolípidos y colesterol. La parte hidrofóbica
de los lípidos se orientan hacia la parte media de la
membrana, mientras que la parte hidrofílica se
orienta hacia el exterior. Los lípidos son importantes
ya que participan en los procesos de reconocimiento
y comunicación intercelular.
Movimiento de lípidos en la membrana
Exocitosis
Las proteínas que se encuentran incrustadas en la
doble capa de lípidos, realizan numerosas
funciones, tales como: transporte de moléculas
hacia el interior o exterior de la célula, forman parte
del citoesqueleto celular, receptores específicos de
señales químicas del medio ambiente externo,
enzimas catalizadoras de reacciones asociadas con
la membrana. Las moléculas de proteínas
contribuyen a la asimetría de la membrana celular.
Transporte activo a través de la membrana
Transporte pasivo a través de la membrana
Entrada de macromoléculas a través de la
membrana celular mediante endocitosis
MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANA
MATRIZ EXTRACELULAR
En los organismos pluricelulares, las células como
estructuras aisladas se asocian para formar tejidos. Los
espacios que existen entre las células están ocupados
macromoléculas que constituyen la matriz celular. La
matriz celular se estructura con proteínas estructurales
como el colágeno y la elastina; proteínas adhesivas
como la fibronectinas; y proteoglucanos que le
confieren la viscosidad característica a la matriz .
CITOPLASMA
En el citoplasma se encuentran una serie de
estructuras especializadas u organelos entre los que
están los siguientes: Ribosomas, mitocondrias, aparato
de golgi, retículo endoplásmico, centríolos, vacuolas y
lisosomas. Dos organelos no son parte del citoplasma,
el núcleo y el nucleolo.
La forma de la célula es mantenida por proteínas
fibrosas que se encuentran en el citoplasma y que
en conjunto conforman el citoesqueleto, el cual
esta formado por filamentos y túbulos de diversos
tamaños. Los micro túbulos son de importancia en
la división celular, en tanto que los filamentos de
actina intervienen en la división celular y en la
motilidad.
Citoesqueleto
Filamentos del citoesqueleto
NÚCLEO
El núcleo, es el centro
de control primario de
todas las actividades
celulares; se encuentra
rodeado por una doble
envoltura denominada
membrana nuclear, la
cual separa el material
genético del citoplasma
celular. Esta membrana
tiene una serie de
poros a través de los
cuales
circulan
los
materiales
entre
el
núcleo y el citoplasma.
En la parte interna del núcleo
o núcleoplasma está
contenida la información
genética. Cuando la célula no
está en reproducción, este
material se observa como
fibras de cromatina
separadas, durante la mitosis,
la cromatina se condensa y da
origen a los cromosomas, los
cuales contienen a los genes.
En el interior del núcleo se
localizan los nucleolos, cuya
función es la de participar en
la síntesis del RNA ribosomal.
Muchos procesos celulares, tales como transducción de señales
y progresión del ciclo celular son regulados a nivel del transporte
nuclear.
RIBOSOMAS
Los ribosomas están formados
por RNA ribosomal y proteínas.
Se producen en el nucleolo
como unidades separadas y se
ensamblan posteriormente
durante la síntesis de
proteínas. Están constituidos
por dos subunidades (una
grande y otra pequeña), se
encuentran libres en el
citoplasma o unidos a la
membrana externa del retículo
endoplásmico. Los ribosomas
están asociados a la síntesis
de proteínas, necesarias en las
reacciones metabólicas de la
célula.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO
El retículo endoplásmico, es un sistema complejo
de canales que se extiende por todo el citoplasma,
estos pueden comunicar a la membrana celular con
la membrana nuclear. El retículo endoplásmico se
puede presentar en la forma de retículo endoplásmico
rugoso (RER) o de retículo endoplásmico liso (REL).
El RER presenta numerosos ribosomas adheridos
a sus paredes, esta conectado a la envoltura
nuclear, a través de cuyos poros pasa el ácido
ribonucleico mensajero ( ARNm) para la síntesis
proteica. El REL no contiene ribosomas y está
presente en células especializadas en la síntesis
o metabolismo de los lípidos como las células
glandulares. Su función está relacionada con la
síntesis de los lípidos como fosfolípidos,
colesterol y producción de hormonas esteroideas
MITOCONDRIAS
Las mitocondrias están formadas por dos
membranas, una externa que es lisa y cubre todo
el organelo y otra interna que presenta una serie
de pliegues o crestas, estas dos membranas están
separadas por un compartimiento llamado cámara
externa; hacia la parte media de la mitocondria se
observa otra cámara llamada matriz.
La membrana externa está constituida por un 40%
de lípidos y un 60% de proteínas, algunas de estas
proteínas forman canales acuosos que facilitan el
paso de electrones, agua y moléculas entre la
mitocondria y el citoplasma; también contiene un
sistema transportador de electrones llamado
citocromo B5 y una gran cantidad de enzimas que
intervienen en el metabolismo de los lípidos.
Mitocondria muscular
En la estructura de la membrana
interna se encuentran todas las
enzimas necesarias para realizar la
respiración aerobia. Sus componentes
principales son lípidos (20%) y un 80%
de proteínas. Sobre las crestas
mitocondriales se encuentran unas
partículas esféricas denominadas
partículas elementales, las cuales son
complejos de ATP-sintetasa, en ellas
se llevan a cabo las reacciones
químicas características de las
mitocondrias.
La matriz contiene DNA,
ribosomas y numerosas
enzimas, así como iones
de calcio y fosfato.
Respiración
Funciones principales de las mitocondrias:
1)Respiración celular: Proceso que genera energía
biológicamente útil o ATP.
2) Oxidación de los ácidos grasos: Producción de
acetil coenzima A para el metabolismo energético
3)Síntesis de los constituyentes mitocondriales: Las
mitocondrias poseen DNA, RNA y ribosomas para
sintetizar la mayor parte de sus proteínas.
4) Concentración de iones: Dentro de la matriz
mitocondrial se pueden encontrar una gran
variedad de iones de proteínas, lípidos, sales y
metales.
Materia orgánica (glucosa) + O2
CO2 + H2O + Energía.
APARATO DE GOLGI
Este organelo está formado por una serie de
sacos membranosos o dictiosomas, los cuales se
presentan apilados y con dos caras, la cis y la
trans. La función del aparato de golgi consiste en:
transporte y transformación de proteínas las
cuales posteriormente secreta como proteínas
glucosiladas. Estas proteínas, serán utilizadas en
la producción de nuevas membranas (membrana
celular, membranas del retículo endoplásmico).
La cara cis esta
relacionada con el retículo
endoplásmico, tiene una
serie de vesículas
encargadas de transportar
proteínas y lípidos desde
el retículo endoplásmico
hasta el aparato de golgi.
La cara trans contiene
vesículas que se
encargan de secretar los
productos transformados
y empaquetados por el
aparato de golgi, hacia su
destino final que pueden
ser los lisosomas y la
membrana plasmática,
entre otros.
LISOSOMAS
Los lisosomas son vesículas o
vacuolas rodeadas por una
membrana, se forman en el
retículo endoplásmico rugoso y
posteriormente las enzimas son
empaquetadas por el complejo
de golgi . Solo se presentan en
células animales. Los lisosomas
contienen enzimas hidrolíticas o
hidrolasas siendo la más común
la fosfatasa ácida. Las enzimas
digestivas degradan todas las
moléculas inservibles para la
célula.
Entre las funciones de los
lisosomas podemos mencionar
las siguientes: digestión
intracelular, a través de la cual
se obtienen los nutrientes
necesarios para la vida de la
célula; destrucción de células
lesionadas o seniles; fagocitosis
de bacterias, como es el caso de
los lisosomas presentes en los
glóbulos blancos. Funcionan
como "estómagos" de la célula,
además pueden digerir cualquier
sustancia que ingrese del
exterior.
VACUOLAS
Las vacuolas son organelos
rodeadas
por
una
sola
membrana, que son usados
generalmente como sitios de
almacenamiento,
en
las
células vegetales suelen ser
única y grandes, la membrana
que las rodea se denomina
tonoplasto.En las células
animales son pequeñas y
numerosas.
Sirven
para
almacenar agua nutrientes y
desechos.
CENTRÍOLOS Y CENTROSOMA
Los centríolos están formados por nueve grupos de
microtubulos en forma de cilindro. Se le encuentra en
en células animales y están generalmente cerca del
núcleo, dentro de una área llamada centrosoma. Esto
organelos participan en el proceso de reproducción
celular por mitosis, ya que sirven como polos para la
formación del huso acromático; además, se asocian a la
formación de cilios y flagelos, órganos de locomoción
en microorganismos.