MEMBRANA CELULAR Se trata de una delgada película de 5 nm de espesor, visible al microscopio electrónico, compuesta por una bicapa lipídica continua con proteínas intercaladas o adheridas a su superficie. La membrana celular o plasmática permite que las células se comuniquen entre si y se relacionen con las matrices extracelulares gracias a las proteínas receptoras en la misma. En las células vegetales la membrana plasmática está cubierta por la pared celular, y en las células animales suele estarlo por la llamada cubierta celular. No es una estructura rígida o cubierta inerte; por el contrario, es una estructura dinámica que garantiza la interacción selectiva entre la célula y el medio que la rodea. FUNCIONES ⎈ Límite. ⎈ Intercambio de sustancias entre el medio ambiente y el interior de la célula y la regulación de este intercambio. ⎈ Comunicación entre las células. ⎈ Reconocimiento celular e interacción. ⎈ Contacto entre las células (uniones). ⎈ Recepción de mensajes. COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA CELULAR La membrana celular o plasmática está compuesta por: lípidos 40 %, proteínas 50 % y glúcidos 10 %. Se comprende que aquellas porciones son muy similares en el resto de las células, aunque pueden variar en función del tipo celular. LÍPIDOS DE LA MEMBRANA: Son moléculas anfipáticas que significa que por un lado hidrofílicas (afines al agua) y por el otro hidrofóbicas (que repelen al agua). Debido a la diversidad y su gran organización espacial los lípidos son esenciales, pues ellos definen las propiedades físicas de la membrana, el grado de saturación de los ácidos grasos, regulan la fluidez y el grosor de la membrana. FOSFOLÍPIDOS FOSFOGLICERIDOS O GLICEROFOSFOLÍPIDOS: Son los más abundantes de la membrana celular. En sus cadenas existen dobles enlaces lo que produce mayor fluidez a las membranas por sus moléculas más separadas. Los ácidos grasos constituyen la parte Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A hidrofóbica (fobia por el agua) y constituyen la parte interna de la membrana. El glicerol es la parte hidrofílica (apetencia al agua). ESFINGOLÍPIDOS: Estructura similar a los glicerofosfolípidos y son más abundantes en la membrana que en los orgánulos. Contiene dos cadenas hidrofóbicas unida a una cadena hidrofílica. Constituye la mayoría de los glucolípidos de la membrana. Poseen uno o más azucares unidos a su zona hidrofílica. Uno de los responsables junto al colesterol de segregación de la membrana en dominios moleculares (balsas de lípidos). COLESTEROL: La mayor parte de las membranas biológicas de los eucariotas posee colesterol, mientras que en los procariotas el colesterol está ausente. Abundantes en las células animales. Se encuentra en la zona hidrofóbica, contribuye a la estabilidad de la membrana con la interacción con las colas de la bicapa lipídica y contribuye a su fluidez. PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA: Desempeñan un papel importante no solo en la estructura de la membrana, sino también en su permeabilidad ya sea como canales o como transportadores Son responsables de muchas funciones de las membranas celulares. PROTEÍNAS INTEGRALES O INTRÍNSECAS: Son en su mayoría transmembranosas; tienen uno o más segmentos que atraviesan la bicapa lipídica. Forman parte de la membrana permanentemente. Se dividen en tres grupos: TRANSMEMBRANA: Poseen tres dominios en sus aminoácidos (extracelular, intracelular, interior de la misma membrana), tienen funciones como la adhesión. PROTEÍNAS PERIFÉRICAS O EXTRÍNSECAS: No penetran en el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica (no son transmembranosas). Interaccionan con las proteínas integrales o con las cabezas polares. Cumplen con sus funciones en la membrana o cerca de ésta. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Composición de la Membrana Celular. GLÚCIDOS DE LA MEMBRANA: No se encuentran libres en la membrana, están unidos covalentemente a los lípidos, la mayoría de se encuentran asociados a las proteínas llamados glicoproteínas. La célula se encuentra recubierta por una capa de glúcidos que corresponde del 2 % al 10 % del peso de la membrana plasmática. Actúan en lugares de reconocimiento y unión celular. GLUCOCÁLIZ: Se denomina así a la cubierta en las células animales. En las células vegetales donde además de la membrana plasmática existe la cubierta de celulosa, las células se comunican a través de poros o canales denominados plasmodesmos lo cual permite el paso del agua y otras sustancias. Presenta las siguientes propiedades: protege mecánicamente a la célula, capacidad antigénica a las células, reconocimiento y fijación de moléculas, intervienen en fenómenos de reconocimiento celular constituyendo una huella dactilar y criba de elementos que se acercan a la célula y de modificación enzimática de estos compuestos. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Glucocáliz, ubicado en la cara de la membrana plasmática de la célula animal. ESTRUCTURA Y PARTES DE LA MEMBRANA CELULAR Se han elaborado diversos modelos de membranas biológicas, pero la más aceptada por los científicos es el modelo de Singer & Nicholson denominado modelo del mosaico fluido que presentan las siguientes características: la bicapa lipídica es cementante y las proteínas se encuentran insertadas en ella, los lípidos y las proteínas integrales dispuestas en mosaicos, asimétrica ya que sus compuestos están en constante movimiento. En el modelo del mosaico fluido se encuentra las siguientes estructuras: Partes de la Membrana Celular. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A 1. Bicapa de Fosfolípidos: Unidades proteicas que forman un mosaico con doble capa de fosfolípidos. 2. Lado Externo de la Membrana: Conecta con las células vecinas. 3. Lado Interno de la Membrana: Se relaciona con los orgánulos y el núcleo. 4. Proteína Intrínseca de la Membrana: Son proteínas integrales. 5. Proteína Canal Iónico: Son proteínas transmembrana con poros acuosos, permiten el paso por la membrana de iones. 6. Glicoproteína: Se relacionan con el reconocimiento celular. 7. Moléculas de Fosfolípidos: Organizadas en bicapa. 8. Moléculas de Colesterol: Estabilidad en la membrana. 9. Cadenas de Carbohidratos. 10. Glicolípidos: Contienen oligosacáridos, derivados de esfingolípidos. 11. Región Polar: Hidrofílica de la molécula de fosfolípidos. 12. Región Hidrofóbica de la molécula de fosfolípidos. PROPIEDADES DE LA MEMBRANA ASIMETRÍA: La una mitad no es igual a la otra, existe además una distribución irregular de sus componentes. ELASTICIDAD: Permite en cierto grado él cambio constanté dé la forma célular “tiénén capacidad de contraerse o estirarse debido a las mayores o menores presiones que sobre ella ejerzan los elementos externos o internos. La elasticidad tiene un límite que si sobrepasa termina con la ruptura dé la mémbrana y la lisis célular”. RESISTENCIA MECÁNICA: Capacidad de la célula de oponerse a ser deformada. FUERZA DE COHESIÓN: Fuerza de unión entre los elementos de la membrana. CAPACIDAD DE REGENERACIÓN: Proceso por el cual se recupera la estructura y función de la membrana celular o plasmática. RESISTENCIA ELÉCTRICA: La membrana está cargada eléctricamente lo cual explica como los iones tienen variaciones en cuanto a la afinidad o no con la carga de membrana. FLUIDEZ: Capacidad de una molécula que forma parte de una membrana para desplazarse; la fluidez es una propiedad de los fosfolípidos, que normalmente son líquidos a la temperatura corporal. La disminución de la temperatura tiende a que las membranas pasen de su estado líquido al estado rígido cristalino (gel). En teoría, las moléculas podrían difundir y desplazarse por la membrana sin restricciones. Un glicerofosfolípido, situado en la monocapa externa, tendría cuatro posibilidades de movimiento: uno lateral donde se desplazaría entre las moléculas contiguas, es el Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A movimiento más frecuente, y otro en el que saltaría a la monocapa interna, movimiento denominado "flip – flop", gracias a las enzimas denominadas flipasas, que es menos frecuente por ser energéticamente más desfavorable. Los otros dos tipos de movimientos son: rotación y flexión. El principal factor que influye sobre la fluidez es el largo de la cadena de los ácidos grasos y su saturación. Así, a menor longitud o mayor cantidad de enlaces insaturados de las cadenas de ácidos grasos hacen que las membranas sean más fluidas. . Fluidez de la Membrana. PERMEABILIDAD: Es fundamental para el funcionamiento de la célula y para el mantenimiento de condiciones fisiológicas intracelulares adecuadas. Depende de la estructura o del tamaño de sus poros; por lo tanto, es una propiedad de la membrana y no de la substancia. Se dice que una membrana es permeable si permite el paso de cualquier substancia, e impermeable si no deja pasar ninguna. Cuando deja pasar ciertas substancias, pero no otras se dice que posee membrana semipermeable, de permeabilidad diferencial o selectiva. Todas las membranas que rodean células, núcleos, vacuolas y estructuras subcelulares poseen permeabilidad diferencial. Permeabilidad de la Membrana. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A La presión osmótica está producida por la tendencia de las moléculas de agua a pasar por la membrana para igualar la concentración de moléculas de agua en ambos lados. Cuando la célula se sumerge en un líquido con la misma presión osmótica, no hay movimiento neto de moléculas de agua dentro ni fuera de la célula (esto es, la célula ni se hincha ni se encoge), por lo que decimos que el líquido es isotónico respecto a la célula. Normalmente el plasma sanguíneo y todos los líquidos del organismo son isotónicos pues contienen la misma concentración de sustancia disueltas que las células. Si la concentración de las substancias disueltas en el líquido circundante es mayor que la existente dentro de la célula el agua tiende a salir de la célula, por lo que se contrae. Este líquido es hipertónico respecto a la célula. Si el líquido tiene menos substancias disueltas que la célula, es hipotónico, el agua tiende a entrar a la misma, haciendo que se hinche. Tipos de Soluciones. MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR Existen dos tipos muy diferentes de pasaje de sustancias a través de las membranas celulares y puede ser: transporte activo y transporte pasivo. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Mecanismos de Transporte a través de la Membrana. TRANSPORTE PASIVO: Este tipo de transporte se da cuando las moléculas se desplazan por causa de gradientes de concentración, electricidad, presión; es decir, se mueven de la zona más concentrada, o las cargas positivas atraen a las cargas negativas o viceversa, o se mueven de las zonas de más alta presión a las zonas de más baja presión osmótica. Este desplazamiento no necesita energía adicional (ATP), por lo cual recibe el nombre de transporte pasivo. DIFUSIÓN DIFUSIÓN SIMPLE: Paso de moléculas de la zona más concentrada hacia la menos concentrada; así, se pueden desplazar cualquier cantidad de sustancias. La velocidad de la difusión depende: del tamaño de las partículas, carga eléctrica, concentración y solubilidad. Las partículas más pequeñas se desplazan más rápido que las grandes; si son más electronegativas o electropositivas podrían desplazarse más rápidamente o si las diferencias de concentración entre dos puntos son muy diferentes entre sí, las moléculas se desplazaran más rápidamente, que las concentraciones son muy parecidas. Difusión Simple . DIFUSIÓN FACILITADA: La mayor parte de las moléculas solubles en agua, como los iones de potasio, sodio, calcio, algunos aminoácidos y monosacáridos, no se pueden mover por la capa lipídica, únicamente pueden atravesar la membrana por poros especiales de proteínas; este proceso se conoce como difusión facilitada. PROTEÍNAS DE CANAL: Estas proteínas forman poros permanentes o canales que atraviesan la capa lipídica, por medio de los cuales los aminoácidos de las proteínas se unen a grupos específicos, desencadenando un cambio en la forma del portador, que permite que las moléculas pasen por las proteínas. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Mecanismos de Transporte a través de la Membrana Celular. PROTEÍNAS PORTADORAS: Se unen a moléculas específicas, cambian de forma con la intervención de ATP y hacen que la proteína de un giro de 90° para dejar la sustancia en otro lado de la membrana. ÓSMOSIS: Es el paso de agua desde una zona de alta concentración de agua hacia una zona de baja concentración de agua; a través de una membrana semipermeable, se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros, la cual posee un filtro de tamaño molecular, el tamaño de los poros de la membrana semipermeable para la ósmosis es tan pequeño que deja pasar las moléculas pequeñas, pero no las grandes. . Proceso de Ósmosis. DIÁLISIS: Es el proceso de separación de las macromoléculas, en función de su tamaño, a través de una membrana dializadora (membrana semipermeable). Esta membrana permite el paso de moléculas de pequeño tamaño (sales minerales, iones) y de agua e impide el de las macromoléculas. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A . Proceso de Diálisis . TRANSPORTE ACTIVO: Se realiza en contra de gradientes de concentración, o sea las moléculas se desplazan de una zona de menor concentración a una zona de mayor concentración. Para poder hacer esto las células deben invertir energía en el proceso y deben existir enzimas en las membranas plasmáticas que faciliten el transporte de moléculas o iones desde los lados de donde hay bajas concentraciones hacia los lados en donde hay altas concentraciones. TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS ENDOCITOSIS: Es el traslado en masa de materiales desde el exterior de la célula hacia el interior, esta forma de introducir materiales del medio extracelular hacia el citoplasma, consiste en engullir los materiales del medio encerrándolos dentro de una membrana y formando así una vacuola que pasa al citoplasma. FAGOCITOSIS: Proceso por el cual la célula extiende prolongaciones para incorporar material extracelular destinado a ser destruido por los lisosomas. Es uno de los medios de transporte que utilizan para su defensa algunas células de los organismos pluricelulares. En organismos multicelulares, este proceso lo llevan a cabo células especializadas, casi siempre con el fin de defender al conjunto del organismo frente a potenciales invasores perjudiciales. En muchos organismos superiores, la fagocitosis es tanto un medio de defensa ante microorganismos como de eliminación. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A . Proceso de Fagocitosis. PINOCITOSIS: Proviene del griego = beber, ya que las células que se encuentran en un medio acuoso invaginan una porción de su membrana celular, por lo que el agua, con las moléculas disueltas en ella, iones, proteínas, aminoácidos, azucares, virus, pasan al interior de la vacuola que se forma, la cual luego se desprende de la membrana y se queda en el citoplasma. Estas vacuolas son pronto rodeadas de lisosomas, los cuales vierten su contenido dentro de ellas y las van dirigiendo hasta que las vacuolas desaparecen y el líquido se libera en el interior de la célula. EXOCITOSIS: Fenómeno en el cual la célula forma vesículas en el aparato de Golgi; ahí se sintetizan y empacan los materiales, los cuales se desprenden y migran hacia las membranas celulares. Las vesículas así formadas se fusionan con las vesículas de la membrana celular y el contenido de ellas se vierte hacia el medio extracelular, lo cual permite sacar productos de desecho o enviar una serie de productos elaborados, como los componentes de las paredes celulares, para formar capas protectoras en las células de las plantas o secreciones como mucus. Proceso de Exocitocis Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A CITOPLASMA Parte del protoplasma que se ubica entre las membranas nuclear y plasmática. Es un medio coloidal de aspecto viscoso en el cual se encuentran suspendidas distintas estructuras y organoides. Químicamente, está formado por agua y sales minerales (cloruros, carbonatos y fosfatos de sodio, calcio y magnesio). Así mismo, por compuestos o moléculas orgánicas (glúcidos, proteínas, grasas y ácidos nucleicos). El citoplasma está constituido por una mezcla de sustancias que forman la matriz citoplasmática, en la que se hallan suspendidos los organelos (mitocondrias, ribosomas, etc.) y algunas inclusiones no vivientes (glucógeno, gotas de grasa, urea, etc.). El citoplasma se divide en dos compartimentos: uno contenido dentro del sistema de endomembranas y otro la matriz citoplasmática o citosol que queda fuera de estas. El citosol constituye el verdadero medio interno celular, contiene las principales estructuras vinculadas con la forma y el movimiento de la célula, y en él tienen lugar la síntesis proteica y diversas actividades metabólicas incluyendo la glucólisis. En una célula eucariota, puede ocupar entre un 50 % a un 80 % del volumen de la célula. Está compuesto aproximadamente de un 70 % de agua mientras que el resto de sus componentes son moléculas que forman una disolución coloidal. Estas moléculas suelen ser macromoléculas. Al ser un líquido acuoso, el citosol carece de forma o estructura estables, si bien, transitoriamente, puede adquirir dos tipos de formas: una forma con consistencia de gel y el estado sol, de consistencia fluida. Los cambios en la forma del citosol se deben a las necesidades temporales de la célula con respecto al metabolismo, y juega un importante papel en la locomoción celular. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS El sistema de endomembranas contiene: retículo endoplasmático, complejo de Golgi, endosomas y lisosomas. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO – RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Es una continuación de la membrana plasmática que se extiende por todo el citoplasma y conecta con la envoltura nuclear. Sirve para compartimentar la célula. El interior del retículo recibe el nombre de lumen o luz y por él circulan moléculas recién sintetizadas; constituye la mayor parte del sistema de endomembranas; está compuesta por sacos aplanados y túbulos. La superficie externa del retículo endoplasmático rugoso se halla cubierta por ribosomas, los cuales sintetizan proteínas. El retículo endoplasmático liso se continúa con el rugoso e interviene en la síntesis de diversas moléculas. El sistema de membranas que forma el retículo endoplásmico divide el citoplasma en dos partes: una interna llamada lumenal o Intracisternal y otra externa denominada hialoplasma o citosol. En la fase hialoplasma o Citosol se encuentran los ribosomas que son unos gránulos densos donde se realiza la síntesis de proteínas. Se distinguen dos tipos de retículo endoplasmático: ⎈ Retículo Endoplasmático Liso ⎈ Retículo Endoplasmático Rugoso RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO O GRANULAR – RER Muestra aspecto rugoso, debido a que en su cara externa lleva asociados ribosomas, y realiza en la célula la función de síntesis de proteínas. El sistema membranoso está dispuesto a manera de pilas tomando la forma de sacos aplanados. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO O AGRANULAR – REL Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Sintetizan: lípidos, carbohidratos y hormonas esteroides. Además, participa gen la síntesis, acumulación y transporte de proteínas y otros materiales dentro de la célula. Cuando los ribosomas están libres en el citosol, adquiere un aspecto liso, entonces se llama retículo endoplásmico liso y se encuentra organizado en forma de una extensa red de canales. COMPLEJO DE GOLGI – APARATO DE GOLGI Fue descubierto en 1898 por él italiano Camilo Golgi, quién lo llamó “aparato reticular interno”, aportación por la cual sé le otorgó el premio Nobel en 1906. S. Ramón y Cajal le asignó a este organelo membranoso en 1914 el nombre de aparato de Golgi en honor a su descubridor. Con el desarrollo de la microscopía electrónica en la década de 1950 quedó plenamente identificada esta estructura. La pila de sacos aplanados que forman el aparato de Golgi presenta tres regiones: las caras cis y trans y la región medial. La cara cis (convexa) se ubica cerca del retículo endoplásmico o del núcleo celular. La cara trans (cóncava) se orienta hacia la membrana plasmática; entre las caras cis y trans se localiza la región medial formada por cisternas centrales. Representa una parte diferenciada del sistema de endomembranas. Formado por pilas de sacos aplanados y vesículas, que intervienen en el procesamiento y empaquetamiento de los productos provenientes del retículo endoplasmáentico, los cuales por intermedio de vesículas especiales son liberados de la célula por exocitosis o incorporados a los endosomas. Las moléculas recién sintetizadas en el retículo endoplasmático y citoplasma llegan al aparato de Golgi; y, durante el paso de cisterna en cisterna, a través de las vesículas asociadas que se desprenden de una cisterna y se fusionan con la siguiente, van siendo modificadas. De esta manera, cada tipo de molécula es marcada de una manera específica en función de su destino final. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A LISOSOMAS Fueron descubiertos en 1949 por Christian de Duve, al aislar partículas con elevado contenido de fosfatasa ácida y otras enzimas hidrolíticas. En 1955 se les dio el nombre de lisosomas; porque, proviene de las voces griegas: lisis = destrucción y soma = cuerpo; los lisosomas son organoides polimorfos, rodeados por una membrana. El polimorfismo de los lisosomas proviene de la asociación de los lisosomas primarios con diferentes materiales fagocitados por la célula. Tienen un diámetro de 0.1 a 0.8 μm. Se distinguen de otros organoides por su morfología y por las funciones que desempeña: ⎈ Digieren alimentos y otros materiales incorporados por endocitosis. ⎈ Digieren partes de las células por el proceso de autofagia. ⎈ Digieren material extracelular por medio de enzimas que liberan en el medio circundante. La función general de los lisosomas es la digestión intracelular. Los materiales ingeridos, así como los que provienen de la autofagia, son sometidos a la acción de diversas hidrolasas lisosómicas que tienen un pH ácido; y, en efecto el interior del lisosoma tiene un pH ácido alrededor de 5.0. LISOSOMA PRIMARIO Pequeño cuerpo cuyo contenido enzimático es sintetizado por los ribosomas, entran al retículo endoplasmático y llegan a la región de Golgi, dónde se observa la primera reacción de la fosfatasa ácida. Éste lisosoma contiene sólo parte de las enzimas y tras la fusión con el endosoma tardío se completa la dotación de hidrolasas ácidas. El contenido de los lisosomas puede ser liberado al medio extracelular por un proceso de exocitosis. Los lisosomas tienen una importancia particular en medicina, ya que están involucrados en ciertos estados patológicos como: la gota (acumulación de ácido úrico en las articulaciones) dónde se produce la liberación de enzimas lisosómicas a partir de los macrófagos, las que ocasionan una inflamación aguda de los tejidos. La liberación de enzimas lisosómicas también ocurre en estados de anoxia, shock e infarto de miocardio. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A LISOSOMA SECUNDARIO Los lisosomas secundarios pueden ser de tres tipos: heterofagosomas, cuerpos residuales y vacuolas autofágicas. HETEROFAGOSOMA – VACUOLA DIGESTIVA: Aparece después de la fagocitosis o pinocitosis de material extraño. El material englobado es digerido por las enzimas hidrolíticas que se han incorporado en el lisosoma. En condiciones ideales, la digestión da como resultado productos que pueden atravesar la membrana lisosómica y ser incorporados a la célula para su utilización en distintos ciclos metabólicos. CUERPOS RESIDUALES: Resultan de una digestión incompleta. En algunas células, como en la ameba y diversos protozoos, son eliminados por medio de la defecación. VACUOLAS AUTOFÁGICAS – CITOLISOSOMA – AUTOFAGOSOMA: Los lisosomas engloban partículas de citosol y su contenido es degradado por un mecanismo denominado microautofagia. Muchos de los componentes celulares; como: las mitocondrias, se renuevan por intermedio de los lisosomas. Durante la inanición, el hepatocito muestra numerosas vacuolas autofágicas en alguna de las cuales pueden encontrarse restos mitocondriales. De este modo la célula puede lograr la degradación de algunos de sus propios componentes sin que ocurra daño irreparable. RIBOSOMAS Son estructuras globulares no membranosas formadas por ARNr y proteínas ribosomales, son las partículas esféricas más abundantes en la célula. Tienen un diámetro aproximado de 23 nm, algunas veces se encuentran libres y otras adheridos a la pared externa del retículo endoplásmico. Están formadas por dos subunidades (mayor y menor) que se originan en el nucléolo y en el citoplasma, se ensamblan para llevar a cabo su función. Los ribosomas están a cargo de la fabricación o síntesis de las proteínas. Los hacen libres en el citoplasma o asociados a la superficie del RER. Un ribosoma presenta dos subunidades, la mayor y la menor, y cada una de ellas tiene diferentes ARNs y diferentes proteínas ribosomales. La subunidad mayor está constituida por ARNr de 5, 5.8 y 28 S (coeficiente de sedimentación); y, por 45 proteínas globulares. La subunidad menor Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A está constituida por ARNr 18 S y por 33 proteínas globulares. El tamaño de los ribosomas eucarióticos es de 80 S. PEROXISOMAS Fueron descubiertos por J. Rhodin, en 1954, en el tejido del riñón de las ratas. En 1965, De Duve también encontró estos microcuerpos en las células del hígado de las ratas. Se les asignó el nombre de peroxisomas al descubrir que contenían enzimas oxidasas, cuya función es formar peróxido de hidrógeno (H2O2). Los peroxisomas son cuerpos ovoides rodeados por una sola membrana. Miden de 0,3 a 1,5 μm de diámetro. Se forman por gemación del retículo endoplasmatico liso y con frecuencia se localizan cerca de las mitocondrias o los cloroplastos. Abundantes en los hepatocitos, células de los túbulos renales y macrófagos. Contienen enzimas de acción oxidante como la peroxidasa y la catalasa. La catalasa se encarga de degradar el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Dado su alto grado de acción oxidante, el peróxido de hidrógeno resulta ser un producto bastante tóxico, por eso se considera que la catalasa tiene acción protectora. Asimismo, se sabe que los peroxisomas son un lugar importante de utilización de oxígeno y su función es oxidar los ácidos grasos en las mitocondrias. MITOCONDRIAS Fueron identificados por primera vez desde 1850 por Albert Von Kölliker al separarlos del tejido estriado de los insectos. En 1894 Richard Altman les dio el nombre de “bioblastos” y propuso su posiblé rélación con los procesos dé oxidación celular; en 1889, Carl Benda le sustituyó el nombre por el de mitocondria; porque proviene de dos griegas mito = filamento y chondrion = gránulo). Se encuentran prácticamente en todas las células eucariotas, son estructuras cilíndricas de alrededor de 3 um de largo por 0,5 um de diámetro, poseen su propio ADN y ribosomas como los de las células procariotas. Su función es la de llevar a cabo la respiración celular y obtener energía química en forma de ATP; a partir de moléculas orgánicas en presencia de oxígeno. Esta energía es la que mantiene todos los procesos vitales de la célula. Las mitocondrias se Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A encuentran generalmente en cualquier célula eucariota aerobia y, en mayor proporción, en las que desempeñan más actividad, como las de fibras contráctiles del tejido muscular. Las mitocondrias están compuestas por una doble membrana lipoproteíca, una externa lisa y otra interna replegada formando dobleces en el interior del organelo llamados crestas, dividiéndola en dos compartimentos o cámaras: una externa localizada entre el espacio de las dos membranas y otra interna limitada por la membrana replegada. Dentro de la cámara interna que forman las crestas se encuentra la matriz, constituida por material proteínico relativamente denso, donde se localizan sus ribosomas y enzimas que participan en la síntesis de proteínas mitocondriales, así como su propio ADN de forma circular semejante al de las bacterias, razón principal por la cual se cree haya derivado de una célula ancestral procariota independiente, según propone la teoría endosimbiótica sobre el origen de los eucariotas. Las mitocondrias contienen las enzimas que oxidan los sustratos elementales que se obtienen por la degradación de los compuestos orgánicos, transformando la energía potencial de los alimentos en energía cinética biológicamente útil, en forma de ATP, que la célula emplea para realizar sus diversas actividades, razón por la que a este organelo se le ha identificado como la central energética de la célula. VACUOLAS Son vesículas membranosas presentes en las células animales y vegetales. Sin embargo, son mucho más importantes en las células vegetales y pueden ocupar hasta el 70 % - 90 % del citoplasma. En general, su función es la de almacenamiento. La membrana que la rodea se denomina tonoplasto. FUNCIONES DE LA VACUOLA EN LA CÉLULA VEGETAL La vacuola de la célula vegetal es una sola y de gran tamaño; tiene una solución de sales minerales, azúcares, aminoácidos y a veces pigmentos como la antocianina que le da la coloración a los pétalos. Pueden actuar como un depósito temporal de alimento. Generalmente poseen enzimas y pueden tomar la función de los lisosomas. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Vacuola e la célula vegetal FUNCIONES DE LA VACUOLA EN LA CÉLULA ANIMAL Son varias y de tamaño reducido; actúa como un lugar donde se almacenan proteínas; estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o más bien para su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. En este proceso, las vacuolas se funden con la membrana y su contenido es trasladado hacia afuera de la célula. La vacuola, además, puede ser usada para el proceso de endocitosis; este proceso consiste en transportar materiales externos de la célula, que no son capaces de pasar por la membrana, dentro de la célula. VESÍCULAS Son pequeños sacos rodeados de membrana que transportan sustancias de un organelo a otro. Se forman como brote o yema (gemación), originada en la membrana del compartimento u organelo y transporta su contenido a otra estructura de la célula, donde se fusiona con su membrana para transferir allí el material. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Aparato de Golgi y Vesículas ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y MOVIMIENTO Las estructuras de soporte y movimiento son: citoesqueleto, cilios y flagelo. CITOESQUELETO Es un conjunto variado de filamentos que forman un esqueleto celular, necesario para mantener la forma de la célula y sostener a las organelas en sus posiciones. Es una estructura muy dinámica; pues constantemente se está organizando y desorganizando y esto le permite a la célula cambiar de forma (por ejemplo para aquellas células que deben desplazarse) o permitir el movimiento de las organelas en el interior del citoplasma. Constituido por proteínas y, en función de éstas, hay 3 tipos de estructuras: Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Estructura del Citoesqueleto MICROTÚBULOS Y MICROFILAMENTOS: Son estructuras dinámicas que se organizan y desorganizan de modo continuo. Constituidos por proteínas globulares. Intervienen en multitud de procesos celulares que implican cambios en la forma y desplazamiento de las células, así como desplazamiento, orientación y distribución de estructuras intracelulares. Los Microtúbulos miden 25 nm y los microfilamentos 7 nm. En las células vegetales sólo existen los microtúbulos. FILAMENTOS INTERMEDIOS: Miden entre 8 a 10 nm. Constituidos por subunidades de proteínas fibrosas. Forman la lámina nuclear localizada en el lado interno de la envoltura nuclear, con funciones de soporte. Estos filamentos contribuyen a mantener la forma de la célula, son abundantes en células que soportan tensión mecánica como las de la piel, donde están compuestos de la proteína queratina, la cual da resistencia mecánica a las células epiteliales. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Estructura del Citoesqueleto CUERPOS BASALES Similares a los centriolos; pero, se encuentran en la base de los cilios y flagelos. CILIOS Y FLAGELOS Son prolongaciones pequeñas que sirven como medios de locomoción a algunas células; los flagelos son largos y escasos, en tanto que los cilios son cortos y numerosos miden de 3 a 10 um y nacen en la superficie celular y se extienden hacia el medio circundante. Cilios y flagelos CENTROSOMA Situado cerca del núcleo y es el centro organizador dónde se forman todas las estructuras que contienen dichos microtúbulos; como: cilios, flagelos, huso acromático y citoesqueleto. Está constituido por dos centriolos dispuestos de forma perpendicular entre sí, son cilíndrico y miden 0,2 x 0,4 um. Cada centriolo está formado por nueve tripletes de microtúbulos que forman un Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A cilindro hueco y que están unidos por diferentes proteínas. Participan durante la división de la célula. En las células vegetales no se encuentra el centrosoma. Estructura del Centrosoma NUCLEO CELULAR INTERFASICO Es una de las características que distingue a las células eucariotas. Ocupa alrededor del 10 % del volumen total de la célula y en él se halla confinado el ADN. El núcleo es el orgánulo de mayor tamaño en las células animales. Las funciones esenciales del núcleo son: almacenamiento de la información genética, duplicación y transcripción del ADN. En las células de mamífero, el diámetro promedio del núcleo es de aproximadamente 6 micrómetros (um). En los vegetales, el núcleo generalmente presenta entre 5 a 25 μm y es visible con microscopio óptico. En los hongos se han observado casos de especies con núcleos muy pequeños, de alrededor de 0,5 μm, los cuales son visibles solamente con microscopio electrónico. En las oósferas de Cycas y de coníferas alcanza un tamaño de 0,6 mm, es decir que resulta visible a simple vista. La estructura del núcleo se caracteriza por su complejidad en general se reconocen las siguientes estructuras: ENVOLTURA NUCLEAR – MEMBRANA NUCLEAR – CARIOTECA: Compuesta por dos membranas: una interna y otra externa, que se continúan con el sistema de membranas del retículo endoplasmático. Estas se unen en los poros nucleares, que son los orificios que permiten el Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A pasaje de materiales entre el núcleo y el citosol. El agua y los solutos se mueven mediante difusión simple en tanto que las proteínas son transportadas. La membrana interna se halla en contacto con los cromosomas, mientras que la membrana externa suele estar cubierta por ribosomas. El espacio entre las membranas se llama espacio perinuclear. Por lo general, mide de 20 a 40 nm de ancho. FIBRAS DE CROMATINA: Compuestas por ADN y proteínas que son los cromosomas más o menos desenrollados. Estas fibras exhiben regiones de eucromatina (del griego eu = verdadero), donde se encuentran más desarrolladas, y regiones de heterocromatina que representan las partes de los cromosomas que permanecen condensadas durante la interfase. Las regiones heterocromáticas se hallan frecuentemente cerca de la envoltura nuclear y asociadas al nucléolo. NUCLÉOLO: Por lo general esférico, se tiñe densamente y se encuentra en el núcleo. No está rodeado por una membrana, por lo que en ocasiones se dice que es un sub orgánulo. Se forma alrededor de repeticiones en tándem de ADNr, que es el ADN que codifica el ARN ribosómico (ARNr). Es más grande en células con una síntesis proteica muy activa, su papel es el de sintetizar las moléculas de ARN ribosómico, asociándoles luego a proteínas para formar los ribosomas antes de que pasen al citoplasma. Estructura del Núcleo MATRIZ NUCLEAR – NUCLEOPLASMA: Líquido viscoso cuya composición es similar a la que se encuentra en el citosol. A grandes rasgos tiene el aspecto de un orgánulo denso y esférico. Ocupa gran parte del espacio nuclear. LÁMINA NUCLEAR: Es una red entrecruzada de filamentos intermedios de 15 a 80 nm de grosor compuestos por proteínas láminas A, B y C (del inglés lamins), que se sitúa en la periferia del nucleoplasma en contacto con la cara interna de la envoltura nuclear. Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Estructura de la Membrana Nuclear CROMOSOMAS: El núcleo celular contiene la mayor parte del material genético celular en forma de múltiples moléculas lineales de ADN conocidas como cromatina, y durante la división celular ésta aparece en la forma bien definida que se conoce como cromosoma. Una pequeña fracción de los genes se sitúa en otros orgánulos, como las mitocondrias o los cloroplastos de las células vegetales. CARIOTIPO: Es el patrón cromosómico de una especie que describe las características de sus cromosomas. El concepto de cariotipo se usa con frecuencia para referirse a un cariograma, el cual es un esquema, foto o dibujo de los cromosomas de una célula metafásica ordenados de acuerdo a su morfología y tamaño. El cariotipo es característico de cada especie, al igual que el número de cromosomas; el ser humano tiene 46 cromosomas (23 pares porque somos diploides o 2n) en el núcleo de cada célula,1 organizados en 22 pares autosómicos y 1 par sexual (hombre XY y mujer XX). Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A Cariotipo Bases de Biología Docente: Lic. Ximena Urgilés A
