ESCUELA DE TERAPIA FÍSICA OCUPACIONAL Y ESPECIAL “DR. MIGUEL ÁNGEL AGUILERA PÉREZ”. BIOLOGÍA ADRIANA SANTOS VACUOLAS, LEUCOCITOS, MITOCONDRÍA E INCLUSIONES CELULARES Guatemala, Febrero 2012 ~1~ INTEGRANTES Bravo, Haydee del Busto Cabrera, Alice Marcela Gálvez, Merlyn Andrea Godínez Aguilar, Beatriz González Marroquín, Helen Cristina Ovando Carranza, Edgar Emmanuel Quevedo, Andrea del Rosario Samayoa, Diana Angel ~2~ INDICE 1. VACUOLAS 5 1.1 Origen de las vacuolas vegetales 5 1.2 Contenido Vacuolar 6 1.3 Funciones 6 2 LEUCOCITO 7 2.1 Características 7 2.2 Clasificación: 7 3 MITOCONDRIAS 9 3.1 Estructura y composición 9 3.1.1 Membrana externa 9 3.1.2 Membrana interna 9 3.2 Función 11 4 INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS 13 4.1 La lipofuscina 13 4.2 La Hemosiderina 14 4.3 El Glucógeno 14 4.4 Las Inclusiones Lipídicas (gotitas de lípido): 14 4.5 Las Inclusiones Cristalinas: 15 5. RESUMEN 16 6. CUESTIONARIO 18 ANEXOS 20 BIBLIOGRAFÍA ~3~ INTRODUCCIÓN La siguiente investigación presenta información acerca de cuatro temas de gran importancia para la clase de biología, dado que estos forman parte de la estructura de una célula, ya sea animal o vegetal. Los temas que para la este trabajo se investigaron son: vacuolas, leucocitos, mitocondria e inclusiones celulares. A grandes rasgos, las vacuolas, mantiene a la célula hidratada y la rigidez del tejido; los leucocitos, intervienen en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos, se originan en la médula ósea y en el tejido linfático; la mitocondria, actúa como central energética de la célula y sintetiza el ATP que actúa como combustible celular, por esta función que desempeña, llamada respiración, se dice que las mitocondrias son el motor de la célula; inclusiones celulares, estas son producidas por la célula y se les considera componentes celulares sin capacidad de movimiento y sin vida Todos los organismos estamos constituidos por células y por esto es tan importante saber cuál es su origen, estructura, funcionamiento, características, entre otros. Se espera que contenga los requisitos establecidos. ~4~ 1. VACUOLAS Una vacuola es un orgánulo celular presente en todas las células de plantas y hongos. También aparece en algunas células protistas y de otros eucariotas. Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos. La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. El orgánulo no posee una forma definida, su estructura varía según las necesidades de la célula. Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son regiones rodeadas de una membrana (tono plasto o membrana vacuolar) y llenas de un líquido muy particular llamado jugo celular. La célula vegetal inmadura contiene una gran cantidad de vacuolas pequeñas que aumentan de tamaño y se van fusionando en una sola y grande, a medida en que la célula va creciendo. En la célula madura, el 90% de su volumen puede estar ocupado por una vacuola, con el citoplasma reducido a una capa muy estrecha apretada contra la pared celular. 1.1 Origen de las vacuolas vegetales: Desde hace mucho tiempo se ha considerado que las vacuolas se forman del retículo endoplasmático. Cuando se evidenció que eran muy parecidas a los lisosomas de las células animales se llegó a la conclusión, de que las vacuolas de por lo menos algunas células vegetales tenían un origen similar al de los lisosomas animales. La formación de los lisosomas está asociada a una región del citoplasma muy especializada llamada GERL, formado por el complejo de Golgi, el retículo endoplasmático y los lisosomas. Esta asociación de membranas se ha encontrado también en algunas células vegetales, por lo que el origen de las vacuolas podría ser el mismo que el de los lisosomas animales. ~5~ 1.2 Contenido Vacuolar: En el interior de las vacuolas, en el jugo celular, se encuentran una gran cantidad de sustancias. La principal de ellas es el agua, junto a otros componentes que varían según el tipo de planta en la que se encuentren. Además de agua, las vacuolas contienen típicamente sales y azúcares, y algunas proteínas en disolución. Debido al transporte activo y retención de ciertos iones por parte del tonoplasto, los iones se pueden acumular en el líquido vacuolar en concentraciones muy superiores a las del citoplasma exterior. A veces la concentración de un determinado material es suficientemente grande como para formar cristales, por ejemplo, de oxalato de calcio, que pueden adoptar distintas formas: drusa, con forma de estrellas, y rafidios, con forma de agujas. Algunas vacuolas son ácidas, como por ejemplo la de los cítricos. La vacuola, es a menudo un lugar de concentración de pigmentos. Los colores azul, violeta, púrpura, rojo de las células vegetales se deben, usualmente, a un grupo de pigmentos llamados antocianinas (responsables de las coloraciones de frutas y verduras). 1.3 Funciones Gracias al contenido vacuolar y al tamaño, la célula, el consumo de nitrógeno del citoplasma, consigue una gran superficie de contacto entre la fina capa del citoplasma y su entorno. El incremento del tamaño de la vacuola da como resultado también el incremento de la célula. Una consecuencia de esta estrategia es el desarrollo de una presión de turgencia, que permite mantener a la célula hidratada, y el mantenimiento de la rigidez del tejido, unas de las principales funciones de las vacuolas y del tonoplasto. Otras de las funciones es la de la desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Todos los orgánulos celulares, ribosomas, mitocondrias y plastidios pueden ser depositados y degradados en las vacuolas. Debido a su gran actividad digestiva, son comparadas a los orgánulos de las células animales denominados lisosomas. ~6~ 2. LEUCOCITO Los leucocitos (del griego λευκός blanco y κύτος bolsa, de ahí que también sean llamados glóbulos blancos) son un conjunto heterogéneo de células sanguíneas que son los efectores celulares de la respuesta inmunitaria, así intervienen en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos (antígenos). Se originan en la médula ósea y en el tejido linfático. 2.1 Características: Los leucocitos son células móviles que se encuentran en la sangre transitoriamente, así, forman la fracción celular de los elementos figurados de la sangre. Son los representantes hemáticos de la serie blanca. A diferencia de los eritrocitos (glóbulos rojos), no contienen pigmentos, por lo que se les califica de glóbulos blancos. Son células con núcleo, mitocondrias y otros orgánulos celulares. Son capaces de moverse libremente mediante seudópodos. Su tamaño oscila entre los 8 y 20 μm (micrómetros). Su tiempo de vida varía desde algunas horas, meses y hasta años. Estas células pueden salir de los vasos sanguíneos a través de un mecanismo llamado diapédesis (prolongan su contenido citoplasmático), esto les permite desplazarse fuera del vaso sanguíneo y poder tener contacto con los tejidos del interior del cuerpo. 2.2 Clasificación: Según la forma del núcleo se clasifican en: Leucocitos con núcleo sin lóbulos o mononucleares: Linfocitos Monocitos Leucocitos con núcleo lobulado o polimorfonucleares: Neutrófilos Basófilos Eosinófilos ~7~ La observación a través del microscopio mediante la Tinción de Romanowsky ha permitido su clasificación: Granulocitos: Presenta gránulos en su citoplasma, con núcleo redondeado y lobulado, formados en las células madres de la médula ósea: eosinófilos, basófilos y neutrófilos. Agranulocitos: no presenta gránulos en su citoplasma: linfocitos, monocitos y macrófagos. Linfocito: A pesar de estas clasificaciones y diferencias entre los leucocitos, todos se relacionan con los mecanismos defensivos del organismo. Los granulocitos y los monocitos destruyen a los microorganismos fagocitándolos mientras que los linfocitos producen anticuerpos contra ellos. ~8~ 3. MITOCONDRIAS Mitocondria (del griego mitos = hilo, hebra; chondros = grano, terrón, cartílago) Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP que actúa como combustible celular. Por esta función que desempeñan, llamada respiración, se dice que las mitocondrias son el motor de la célula. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada. Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias. Se encuentran mitocondrias en las células eucarióticas (células con el núcleo delimitado por membrana). El número de mitocondrias de una célula depende de la función de ésta. Las células con demandas de energía particularmente elevadas, como las musculares, tienen muchas más mitocondrias que otras. Por su acusado parecido con las bacterias aeróbicas (es decir, que necesitan oxígeno), los científicos creen que las mitocondrias han evolucionado a partir de una relación simbiótica o de cooperación entre una bacteria aeróbica y una célula eucarióticas ancestral. ~9~ 3.1 Estructura y composición La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular. Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. 3.1.1 Membrana externa Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas. 3.1.2 Membrana interna La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo. ~ 10 ~ Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversas enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato kinasa o la creatina quinasa. También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación). 3.2 Función La principal función de las mitocondrias es generar energía para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aerobia. Los nutrientes se escinden en el citoplasma celular para formar ácido pirúvico que penetra en la mitocondria. En una serie de reacciones, parte de las cuales siguen el llamado ciclo de Krebs o del ácido cítrico, el ácido pirúvico reacciona con agua para producir dióxido de carbono y diez átomos de hidrógeno. Estos átomos de hidrógeno se transportan hasta las crestas de la membrana interior a lo largo de una cadena de moléculas especiales llamadas coenzimas. Una vez allí, las coenzimas donan los hidrógenos a una serie de proteínas enlazadas a la membrana que forman lo que se llama una cadena de transporte de electrones. La cadena de transporte de electrones separa los electrones y los protones de cada uno de los diez átomos de hidrógeno. Los diez electrones se envían a lo largo de la cadena y acaban por combinarse con oxígeno y los protones para formar agua. La energía se libera a medida que los electrones pasan desde las coenzimas a los átomos de oxígeno y se almacena en compuestos de la cadena de transporte de electrones. A medida que éstos pasan de uno a otro, los componentes de la cadena bombean aleatoriamente protones desde la matriz hacia el espacio comprendido entre las membranas interna y externa. Los protones sólo pueden volver a la matriz por una vía compleja de proteínas integradas en la membrana interior. Este complejo de ~ 11 ~ proteínas de membrana permite a los protones volver a la matriz sólo si se añade un grupo fosfato al compuesto difosfato de adenosina (ADP) para formar ATP en un proceso llamado fosforilación. El ATP se libera en el citoplasma de la célula, que lo utiliza prácticamente en todas las reacciones que necesitan energía. Se convierte en ADP, que la célula devuelve a la mitocondria para volver a fosforilarlo. ~ 12 ~ 4. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS Las inclusiones citoplasmáticas celulares o nucleares son un amplio y variado grupo de sustancias, generalmente macromoléculas, que tienen características formadas a partir del proceso metabólico, o sea es producida por la célula. Algunas pueden tener una forma definida, y tener una membrana, pero otras no poseen ninguna de estas características, lo que si presenta todas son propiedades tintoriales y que se encuentran sin vida, “Las inclusiones son estructuras citoplasmáticas o nucleares con propiedades tintoriales características que se forman a partir de los productos metabólicos de la célula. Se las considera componentes celulares sin capacidad de movimiento y sin vida. Algunas de ellas, están rodeadas por una membrana plasmática, otras no lo están y se encuentran en la matriz citoplasmática o nuclear. Entre las diferentes inclusiones 4.1 La lipofuscina: citoplasmáticas tenemos las siguientes: Es una inclusión que contiene grupos de lípidos, metales y moléculas orgánicas en las células que no se replican (células neuronales y musculares esqueléticas) y pueden acumularse como resultado del envejecimiento celular, y se puede observar como pigmentos dorados mediante tinción. Estos grupos se producen en las células por medio de la degradación de la oxidación mitocondrial y la digestión lisosómica. “la lipofuscina es un pigmento pardo dorado visible en los preparadosde rutina teñidos. Se ve con facilidad en las células que no se dividen, como las neuronas y las células musculares esqueléticas. La lipofuscina se acumula con el pasar de los años en la mayoría de las células eucariontes como consecuencia del envejecimiento celular, esta inclusión es un conglomerado de lípidos, metales y moléculas orgánicas que se acumulan dentro de las células como resultado de la degradación de la oxidación mitocondrial y la digestión lisosómica” ~ 13 ~ 4.2 La Hemosiderina: Es una masa de hierro que se acumula en el citoplasma de las células, y pueden contener, muchas veces, restos de hemoglobina, es probable que estos restos pueda relacionarse con la degradación de los eritrocitos, más que todo en el bazo donde se fagocitan los eritrocitos envejecidos. Y estos se pueden observar como gránulos pardos oscuros. “la hemosiderina es un complejo depositado que está en el citoplasma de muchas células. Lo más probable es que esté formado por los residuos no digeribles de la hemoglobina y su presencia está relacionada con la fagocitosis de los eritrocitos. La hemosiderina se detecta fácilmente en el bazo, en donde se fagocitan los eritrocitos envejecidos.” 4.3 El Glucógeno: Es un polisacárido utilizado por las células musculares estriadas y los hepatocitos (generalmente que contienen mayor glucógeno) para la reserva de glucosa, y estos también pueden presentar regiones o espacio vacíos donde antes se encontraba estas reservas. “El glucógeno: es un polisacárido muy ramificado utilizado como forma de almacenamiento de la glucosa. Los hepatocitos y las células musculares estriadas, que en general contienen una gran cantidad de glucógeno, pueden exhibir regiones de aspecto vacío en las que estaba antes el carbohidrato. 4.4 Las Inclusiones Lipídicas (gotitas de lípido): Estas son sustancias nutritivas para la célula, ya que proveen la energía para que se realice el proceso de metabolismo, estas pueden estar un cierto tiempo en el interior y otras pueden permanecer mucho tiempo. En los adipocitos estas inclusiones pueden ocupar mucho espacio en el citoplasma, lo cual deja un pequeño borde entre la inclusión, la cual rodea esta inclusión, y la periferia celular. “Las Inclusiones Lipídicas suelen ser inclusiones de sustancias nutritivas que proveen energía para el metabolismo celular. Las gotitas de lípidos pueden aparecer en una célula un tiempo muy breve o pueden permanecer por un periodo prolongado. En los adipocitos con ~ 14 ~ frecuencia ocupan la mayor parte del volumen citoplasmático y comprimen el citoplasma con sus orgánulos contra la periferia celular.” 4.5 Las Inclusiones Cristalinas: Estas inclusiones pueden contener proteínas de virus, material de almacenamiento o metabolitos celulares, más que todo se encuentran en las células de Sertoli e intersticiales del testículo, estas se pueden encontrar en el citoplasma y en muchos orgánulos citoplasmáticos. “Las Inclusiones Cristalinas: en los seres humanos estas inclusiones se encuentran en las células subtentaculares (de Sertoli) e intersticiales del testículo (de Leydig). Se han hallado inclusiones cristalinas en muchos tipos celulares y en casi toda las partes de la célula, incluido el núcleo y algunos orgánulos citoplasmáticos.” ~ 15 ~ 5. RESUMEN VACUOLAS Una vacuola es un orgánulo celular presente en todas las células de plantas y hongos. También aparece en algunas células protistas y de otros eucariotas. Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos. La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. El orgánulo no posee una forma definida, su estructura varía según las necesidades de la célula. Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son regiones rodeadas de una membrana (tono plasto o membrana vacuolar) y llenas de un líquido muy particular llamado jugo celular. La célula vegetal inmadura contiene una gran cantidad de vacuolas pequeñas que aumentan de tamaño y se van fusionando en una sola y grande, a medida en que la célula va creciendo. En la célula madura, el 90% de su volumen puede estar ocupado por una vacuola, con el citoplasma reducido a una capa muy estrecha apretada contra la pared celular. LEUCOCITOS Los leucocitos (del griego λευκός blanco y κύτος bolsa, de ahí que también sean llamados glóbulos blancos) son un conjunto heterogéneo de células sanguíneas que son los efectores celulares de la respuesta inmunitaria, así intervienen en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos (antígenos). Se originan en la médula ósea y en el tejido linfático. son células móviles que se encuentran en la sangre transitoriamente, Son los representantes hemáticos de la serie blanca. Según la forma del núcleo se clasifican en: Leucocitos con núcleo sin lóbulos o mononucleares: Linfocitos Monocitos ~ 16 ~ Leucocitos con núcleo lobulado o polimorfonucleares: Neutrófilos Basófilo MITOCONDRIAS Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP que actúa como combustible celular. Por esta función que desempeñan, llamada respiración, se dice que las mitocondrias son el motor de la célula. Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas: Membrana externa Membrana interna INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS Las inclusiones citoplasmáticas celulares o nucleares son un amplio y variado grupo de sustancias, generalmente macromoléculas, que tienen características formadas a partir del proceso metabólico, o sea es producida por la célula. Algunas pueden tener una forma definida, y tener una membrana, pero otras no poseen ninguna de estas características, lo que si presenta todas son propiedades tintoriales y que se encuentran sin vida, “Las inclusiones son estructuras citoplasmáticas o nucleares con propiedades tintoriales características que se forman a partir de los productos metabólicos de la célula. Se las considera componentes celulares sin capacidad de movimiento y sin vida. Algunas de ellas, están rodeadas por una membrana plasmática, otras no lo están y se encuentran en la matriz citoplasmática o nuclear. Entre las diferentes inclusiones citoplasmáticas tenemos las siguientes: La lipofuscina La Hemosiderina: El Glucógeno Las Inclusiones Lipídicas (gotitas de lípido): Las Inclusiones Cristalinas ~ 17 ~ 6. CUESTIONARIO 1. ¿Son compartimientos cerrados o limitados por membrana plasmática? Vacuola 2. ¿En dónde se encuentran las vacuolas? En las células vegetales 3. ¿Pertenece al mismo origen de los lisosomas animales? Vacuolas 4. ¿Además de agua, las vacuolas contienen? Sales y azucares 5. ¿Es a menudo un lugar de concentración de pigmentos? La vacuola 6. ¿Es responsable de las coloraciones de frutas y verduras? Antocianinas 7. ¿Qué resultado da el crecimiento de la vacuola? El incremento de la célula 8. ¿De qué otra manera son llamados los leucocitos? Glóbulos blancos 9. ¿Estos se relacionan con los mecanismos defensivos del organismo? Linfocitos 10. ¿No presenta glóbulos en su citoplasma? Agranulocitos 11. ¿Presenta gránulos en su citoplasma? Glanulocitos 12. ¿En dónde se originan los leucocitos? En la medula ósea y tejido linfático 13. ¿Contiene una gran cantidad de vacuolas? La célula vegetal inmadura 14. ¿De qué están formadas la mayoría de vacuolas? Múltiples vesículas membranosas 15. ¿Su estructura varía según las necesidades de la célula? El orgánulo ~ 18 ~ 16. ¿Qué orgánulo es uno de los más conspicuos del citoplasma? 17. ¿En dónde se encuentra la mitocondria? 18. ¿Cómo qué actúan las mitocondrias y qué sintetizan? 19. ¿Cómo qué actúa el ATP en la mitocondria? 20. ¿Por qué se dice que las mitocondrias son el motor celular? 21. ¿Cuántas membranas rodean la mitocondria y cómo se llama cada una de ellas? 22. ¿Qué otro nombre se le da a las inclusiones citoplasmáticas celulares? 23. ¿Qué son las inclusiones citoplasmáticas celulares? 24. ¿Qué significa “que tienen características formadas a partir del proceso metabólico” en las inclusiones citoplasmáticas? 25. ¿Cómo pueden ser las inclusiones citoplasmáticas? 26. ¿Qué presentan todas las inclusiones citoplasmáticas? 27. ¿Cómo se les considera a las inclusiones citoplasmáticas? 28. ¿Qué rodea a algunas inclusiones citoplasmáticas? 29. ¿En dónde se encuentran las inclusiones citoplasmáticas? 30. ¿Cuántas inclusiones citoplasmáticas tenemos? Menciónelas. ~ 19 ~ BIBLIOGRAFIA Vacuolas, consultado el 15 de febrero 2013 en: http://celula- uhscp.blogspot.com/2007/05/vacuolas.html Leucocitos, consultado el 15 de febrero 2013 en: 16 de febrero 2013 en: 17 de febrero 2013 en: http://es.wikipedia.org/wiki/Leucocito Mitocondria, consultado el http://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria Mitocondria, consultado el http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celul ar/mitocondria.html Inclusiones celulares, consultado el 17 de http://es.scribd.com/doc/90215161/inclusiones-celulares ~ 20 ~ febrero 2013 en: