- INTRODUCCIÓN
A LA CITOLOGÍA (ESTRUCTURA) Y FISIOLOGÍA (FUNCIONAMIENTO) CELULAR
- ORIGEN
Y ESTRUCTURA GENERAL:
- Origen:
Las primeras células se descubrieron cuando asociaron ácidos nucleicos
capaces de expresarse en proteínas que realizan reacciones químicas (metabolismo).
Estas reacciones químicas envueltas por una membrana sería la 1º célula,
la 1º bacteria procariota. Esta primera bacteria era fermentativa (no
necesitan oxígeno). Cuando cesaron las condiciones que permitían la
formación de monómeros, el alimento empezó a escasear. Esto da lugar a la
1º crisis energética del planeta. Esto puso en marcha la selección
natural, favoreciendo a unas bacterias capaces de fabricar su alimento,
son las algas/bacterias cianofíceas, algas verde-azuladas que permitían la
perpetuación, la vida en la tierra. Las células eucariotas
aparecieron millones de años después. La 1º célula eucariota se había originado
por la fusión de células procariotas, así apareció el núcleo, los orgánulos
membranosos más sencillos. Más tarde estas células adquieren la capacidad de
comerse a otra célula, es lo que se llama fagocitar. Una célula primitiva se
come a otra célula primitiva. Mitocondrias, fagocitosis de un
procariota heterótrofo aerobio. Esto se llama la teoría endosimbiótica, que explica
la aparición de los cloroplastos.
·
Estructura general
Ø
Célula
procariota: son muy pequeñas y sencillas. Son primitivas. Todas las células
procariotas tienen pared celular. No tienen celulosa. Por dentro de la pared
celular, tienen membrana plasmática, algunos tienen flagelo que es de flagetina
(proteína). Tienen ribosomas 70s (coeficiente de sedimentación).
La información hereditaria la
tiene en forma de un solo ADN circular sin proteínas (cromosoma circular), está
en una posición central. Su cromosoma no esta envuelto en una membrana nuclear,
sino que se encuentra suelto en el citoplasma. Tienen núcleo primitivo.
2.1.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Reacciones químicas que ocurren en la membrana plasmática:
Ø
Intercambios con el medio:
§
Información
§
Sustancias + proteínas
Ø
Movimientos celulares.
Hay una serie de proteínas que actúan como transportadores
de sustancias y otras proteínas que
actúan como receptores hormonales.
Hay dos sistemas de transmisión de la información:
-
Sistema nervioso: sistema hormonal, mediante hormonas
que actúan como mensajeros químicos, hormonas que van por la sangre hasta las
células diana. Cuando llegan a las células dianas en ellas desencadenan unas
reacciones, que serían los efectos de la hormona.
Hay dos grupos de hormonas:
-Lipídicas (apolares):
penetran en las células y desencadenan sus efectos. Atraviesan las membranas
también lipídicas.
-Polares: no pasan la
membrana. Unida al receptor activa a una enzima de la cara interna de la
membrana, AMPciclasa, transforma AMP en AMPciclasa. El 2º mensajero desencadena
los efectos sobre la célula de la hormona que es el 1º mensajero.
El AMPcíclico cambia la
permeabilidad celular, incrementa la velocidad del metabolismo, activa la
síntesis de ciertas proteínas, activa enzimas reguladores, cambia el estado
metabólico en poco tiempo.
Para que un sistema de la
transmisión química de la información sea útil debe de ser destruido por la
fosfodiesterasa, para que su efecto no sea continuo, inútil. La cafeína inhibe
la fosfodiesterasa.
-
Otra reacción química que se da en la membrana es la
actividad ATPciclica: hidrólisis ATP. Esta reacción sirve para liberar energía
para el transporte de sustancias o para realizar movimientos celulares siempre
asociados a proteínas contráctiles.
-
Señales de identificación celular: glicocaliz.
2.2.TRANSPORTE
DE PEQUEÑAS MOLÉCULAS
La membrana plasmática es
semipermeable. Tiene permeabilidad selectiva de las sustancias que atraviesan
de dos formas posibles:
·
Transporte pasivo: es espontáneo, gratis, sin
consumo de energía.
·
Transporte activo: no es gratis, se realiza con
consumo de energía.
Siempre la
membrana dice como se hace.
TRANSPORTE PASIVO
Difusión movimiento de un disolvente y soluto hasta que se
igualen las concentraciones empujados por la presión osmótica = |s|
La difusión se puede producir por un gradiente químico (a
favor) de la concentración.
Gradiente eléctrico
Se dan a favor generalmente de un gradiente electroquímico
por difusión.
Las sustancias apolares atraviesan la membrana de esta
manera por difusión, por afinidad química: por ejemplo los ácidos grasos,
hormonas esteroides (hormonas sexuales), los insecticidas, el oxígeno, el
nitrógeno.
Otras moléculas polares muy pequeñas como el H2O, iones CL-
Na+ que no deberían de atravesar la membrana pero lo hacen por unos canales
acuosos.
Estos canales (acuosos e ionóforos) son proteínas
intrínsecas, son apolares que atraviesan las membranas (transmembrana). Esto se
llama difusión simple.
Las moléculas polares, son grandes pero no tanto, por
ejemplo los monosacáridos o los Aminoácidos. En estos casos se necesitan el
concurso de un transportador, son proteínas de la membrana, se unen
específicamente a la molécula y cambia la estructura. Esto se llama difusión
facilitada.
El transportador se une a la sustancia y cambia de
estructura girando en la membrana. Siempre
a favor del gradiente.
Ø
Célula
eucariota: es mucho más compleja y grande.
Diferencia fundamental: la
compartimentación (orgánulos membranosos).
Cuanto más superficie tena la
célula, más funciones pueden hacer.
Ventajas de los orgánulos
membranosos:
-
Muchas funciones diferentes en el mismo tiempo.
Inconvenientes:
-
Mayor eficacia (las células necesitan menos materia y
energía).
Tienen ribosomas 80s. ADN
combinado con proteínas, la cromatina que forman los cromosomas.
Las células eucariotas están
formadas por:
-
Nucleolo: síntesis ARNr (ribosomas). Todo esto
envuelto en una membrana nuclear.
-
Retículo endoplásmico: síntesis de lípidos y
proteínas.
-
Aparato de Golgi (síntesis glúcidos y
tratamiento, secreción o almacenamiento de sustancias en el retículo
endoplásmico). Forman lisosomas (digestión intracelular).
-
Mitocondrias: respiración celular. Monómeros +
O2-> energía
-
Citoesqueleto: sostén para los orgánulos.
-
Muchas estructuras celulares están derivadas con el
citoesqueleto, encargadas del movimiento celular, corrientes citoplásmicas,
cilios y flagelos, centrosoma (pequeño orgánulo de aspecto estrellado, se
encarga del movimiento de cromosomas durante la división.
-
Cloroplastos: se encarga de la fotosíntesis.
Materia inorgánica+ luz->monómeros.
Diferencias entre vegetal y
animal:
Las dos tienen pared celular
celulósica. Plastos: almidón, pigmentos fotosintéticos (cloroplastos).
Las células eucariotas tienen
muchas vacuolas (90%). No tienen centrosoma. Si tienen huso acromático. Sólo
las bacterias y algas verdes-azuladas son procariotas, los demás eucariotas.
Mayor diversidad estructural y
funcional que presentan las células en organismos eucariotas. Tienen distintos
tejidos.
Se produce mediante la
diferenciación celular, es el proceso que sufren las células embrionarias. Son
indiferenciadas, lo único que saben hacer son dividirse. Van a dar lugar a los
distintos tipos de tejidos.
Diferenciación celular: consiste
en la represión irreversible del 90% del genoma de las células (46 cromosomas
humanos). En esos cromosomas están todos los genes para fabricar todas las
proteínas nuestras.
MEMBRANA PLASMÁTICA
Aparición espontánea de la primera membrana fue determinante
para la aparición de la primera célula. Para que aparezca un ser vivo tienen
que existir una frontera.
No se ve con el microscopio óptico pero si con el
electrónico.
Para el estudio de las membranas, se utiliza un tipo de
célula, llamados glóbulos rojos (no son células completas, son semicélulas,
pellejos de membranas medio vacío).
La membrana de los glóbulos rojos esta formada por 40% de
lípidos, 60% de proteínas. Estas proporciones pueden variar en los distintos
tipos celulares según las funciones.
1) Lípidos:
todos son polares/apolares, esto son lípidos antipáticos.
Son mayoritariamente
fosfolípidos, pero también hay glicolípidos y colesterol.
Propiedades:
- Las membranas autoensamblan,
lo que pasa con las pompas de jabón. Alargan las membranas por contacto sin
perder continuidad (sin romperse). Esto le permite a la célula hacer la
exocitosis (forma que tiene la célula de expulsar las cosas al exterior), es
que se llama afinidad química.
- Autosellado: las
membranas se acortan, endocitosis, en ningún momento pierden la continuidad
debido a la afinidad química de sus lípidos. Esto permite que nunca haya
contacto directo interior y exterior de la célula. Esta propiedad es
aprovechada en cosmética y farmacología para introducir cosméticos o fármacos
dentro de las células envueltos en vesículas lipídicas.
- Punto de fusión: la
mayoría de los lípidos de la membrana son fosfolípidos, estos tienen los ácidos
grasos cortos y saturados, entonces presentan un alto punto de fusión, membrana
sólida, sería útil para hacer intercambio.
Además nos encontramos con el colesterol, es
un esteroide, es muy insaturado, entonces el punto de fusión baja lo que hace
que las membranas sean fluidas. También a esto se le une que las fuerzas que
unen los lípidos son débiles (como las interacciones hidrofóbicas, fuerzas de
Van Der Waals. Los lípidos también son flexibles.
Esto permite el movimiento en los
lípidos por difusión, esto es lo que se llama difusión lateral. La difusión de
arriba abajo nunca puede ocurrir.
-Semipermeabilidad:
permeabilidad selectiva, se deja atravesar por algunas cosas y por otras no. No
es selectivo con las sustancias apolares pero si con las polares más grandes.
2) Proteínas:
determinan su funcionamiento. La posición de las proteínas en la membrana
depende de su afinidad con los lípidos. Las que se llevan bien con los lípidos
son hidrófobas.
Esas proteínas son intrínsecas
(dentro de las bicapas).
Las polares (unidas a la cabeza),
se llaman periféricas o extrínsecas. Las proteínas también difunden igual que
los lípidos, a menos velocidad que los lípidos ya que son mayores.
3) Oligosacáridos:
cadenas formadas entre 2-10 monosacáridos combinados con los lípidos
(glucolípidos) y con proteínas (glucoproteínas). Se encuentran por fuera de la
membrana, llamada glicocaliz.
4) Modelo
del mosaico fluido: en 1972, Singer Nicholson (modelo vigente). Lípidos y
proteínas de la membrana forman un mosaico (puzzle) fluido y flexible donde
pueden difundir. Además es asimétrica.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA
Ocurre una serie de reacciones
químicas que son las que le dan funciones que se localizan en la membrana.
Estas reacciones son las que causan intercambios de materia y de información
entre la célula y el medio.
Otras de estas reacciones
químicas están relacionadas con los movimientos celulares. Los transportadores
que son proteínas y los receptores, son hormonales.
TRANSPORTE ACTIVO
Es igual que la difusión
facilitada pero el cambio de estructura del transportador consume energía y el
transporte es contra gradiente. |S| <- |S| o a mayor velocidad que la difusión facilitada. Siempre
transportan moléculas pequeñas.
El transporte de las grandes moléculas (bacterias,
virus) tiene otros mecanismos específicos, por endocitosis.
PARED CELULAR
En células eucariotas: es extracelular, se origina a
partir del aparato de Golgi, por secreción desde la división celular.
Citocinesis por tabicación de las células vegetales.
1º Fase: lo primero que se forma es una lámina
media, formada de polisacáridos y de glucoproteínas. Sobre esta lámina media y
por aposición se forman hasta tres capas de haces de celulosa, esos haces son
paralelos entre sí en cada capa y cruzados con respecto a las capas anterior y
posterior, esto es lo que le da a la estructura consistencia y cuasicristalina
y cemento (constituido de polisacáridos, hemicelulosa, proteína y sales). Esto
se llama pared celular primaria, en la que predomina el cemento sobre la
celulosa. Es la pared que presentan las células vegetales embrionarias,
llamadas meristemo apical, las células embrionarias sufren la diferenciación
celular y se forma la pared segundaria, típica de las células maduras
diferenciadas en tejidos. La pared segundaria esta formada por aposición de 3 a 20 capas de celulosa y
cemento, pero predomina la celulosa sobre el cemento.
Ciertas células de ciertos tejidos presentan
modificaciones en la pared celular, vasos xilema acumulan en su pared
segundaria lignina, una proteína rígida que sostiene.
En las semillas de las gramíneas acumulan en su
pared segundaria silicio y CaCO3, para endurecerlas. La células de la epidermis
acumulan cera cutícula en el corcho, la pared celular acumula suberina,
impermeable e ignifuga (no arde).
-Funciones de la pared celular: la pared celular es
rígida, su función es sostener a la célula, no necesitan esqueleto.
Otra función de la pared celular es proteger a las
células vegetales del choque osmótico, no sufren la plasmolisis, sino la
turgencia.
La pared celular es impermeable, entre células
vecinas presentan unas perforaciones que se producen cuando las células se
dividen a cuyo través contactan y se comunican las células por sus membranas
plasmáticas.
En otros casos, a su través pasan canales
membranosos compartiendo sus retículos endoplásmicos (plasmodesmos).
HIALOPLASMA SOLUBLE. COMPOSICIÓN
Es un lípido viscoso, una dispersión coloidal en
estado de sol, citosol. H2O + otras sustancias en disolución, dispersión o
suspensión.
Entre las membranas plasmáticas y nucleares existe
una dispersión coloidal en estado de sol, citosol (medio celular), blando y
gelatinoso estructurado por una red de proteínas, el citoesqueleto.
Si al citosol le quitamos las
proteínas del citoesqueleto (insolubles), le quitamos las inclusiones (gotas de
lípidos, proteínas cristalinas), lo que nos queda es el hialoplasma soluble.
El hialoplasma esta formado por
un 80% H2O, monómeros, sales metabolitos (sustancias intermedias del
metabolismo), ARNs (síntesis de proteínas), enzimas, estas catalizan las
reacciones metabólicas del hialoplasma, el metabolismo del hialoplasma se suele
denominar, metabolismo intermediario: comienza en un orgánulo, continúa en el
hialoplasma y termina en otro orgánulo.
El hialoplasma es una encrucijada
metabólica.
Catabolismo anaerobio de los
azúcares, fermentaciones (forma más antigua para obtener energía (sin O2), se
ha conservado por todas las células, la glucólisis.
Conversión mecano-química de la
energía (otro metabolismo que se da en el hialoplasma). ATP
à
movimiento (cilios, flagelos, ciclosis, movimiento de los cromosomas).
ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS
Ø
Citoesqueleto y estructuras afines: El
citosol es gelatinoso, amorfo, pero no esta suelto, esta perfectamente
estructurado por redes de proteínas que sostienen a los orgánulos dando forma
celular. El citoesqueleto forma parte, altamente relacionados, con proteínas
que originan estructuras celulares: cilios, flagelos, ciclosis, movimientos en
los cromosomas, la citocinesis por estrangulamiento, etc., y todas están
relacionadas con movimientos celulares. Las proteínas están muy relacionadas y
son muy semejantes a los miofilamentos de las células musculares, e su
estructura, composición y funcionamiento. Se inhiben con una misma sustancia,
un metabolito: citocolasina B.
Modelos de los filamentos deslizantes
Explica el funcionamiento de las
células musculares. Unidad estructural funcional de las células musculares,
sarcómero.
Un sarcómero esta formado por dos
tipos de filamentos: gruesos (formados por una proteína llamada miosina), son
fijos por base. Entre los filamentos gruesos, hay otros filamentos delgados de
actina, están sueltos flotando.
Provocando el deslizamiento de
los filamentos gruesos fijos sobre los delgados, se acortan los sarcómeros, no
los filamentos. Tiene lo que se llama actividad ATP asica intrínseca (cabezas
miosinas), convierte la energía mecánica en energía química.
Hay tres tipos de filamentos
relacionados con los movimientos celulares.
1º Microfilamentos: Son
los más delgados (4 nanómetros de diámetro). Están formados de una proteína
globular: actina que polimeriza y forman como una cuerda de dos hebras en hélice,
son los responsables de los movimientos de las membranas acortan/alargan,
fagocitosis/endocitosis/exocitosis/citocinesis por estrangulamiento.
2º Filamentos intermedios: Miden
entre 8-10 nm de diámetro. Son variados,
dependen de los distintos tipos celulares:
-Neurofibrillas: proteínas de las
neuronas.
-Fibras de queratina: células
epidérmicas
-Ciclosis: corrientes
citoplasmáticas.
-Fibras del citoesqueleto
3º Microtúbulos: miden
25nm de diámetro. La tubulina, polimeriza en tubos. Están organizados de
distintas maneras, constituyen la base de sustentación del citoesqueleto.
Huso acromático, centríolos,
corpúsculos basales cilios y flagelos.
Característica de los
microtúbulos: polaridad.
Las estructuras son muy
complejas, se montan y desmontan con facilidad según las necesidades celulares.
Otros como centríolos, cilios y flagelos son más estables.
Centro organizado de los microtúbulos
Todas se forman a partir de un
centro organizador de los microtúbulos. Los microtúbulos son muy pequeños con
forma estrellada.
La sustancia que rodea a los
centríolos, se llama sustancia pericentriolar.
En las células vegetales se forma
huso acromático que mueve los cromosomas y el centro organiza 2 zonas más
densas (polos).
4º Cilios y flagelos en
eucariotas
Las eucariotas animal y vegetal
son aparentemente muy diferentes.
Los cilios son cortos, numerosos
y reman.
Los flagelos se presentan en 1 o 2 largos y se mueven por propulsión.
La estructura y funcionamiento de
las células animales y vegetales son exactamente iguales.
Están recubiertos por membrana,
que es una continuación de la membrana plasmática. Orgánulo intracelular.
Tienen una caña formada por 9
duplo microtúbulos, de los que 1 de cada pareja de microtúbulos continúan hasta
el corpúsculo basal (se encuentra en la base). El corpúsculo basal es un tubo
formado de 9 tripomicrotúbulos, inconvertible con los centríolos.
5º Ribosomas
Único orgánulo macizo que tienen
las células, formados por dos subunidades.
Tienen distinta morfología,
tamaño y coeficiente de sedimentación (en procariotas 70sà50s
y 30s)
Todos los ribosomas están
formados por 60% H2O. 60% ARNr y 40% de proteínas (son 55 proteínas distintas).
En los eucariotas los ribosomas
son 80sà
60s y 40s, son más complejas pero muy semejantes.
+ Proporción de nucleótidos
complementarios intracadena.
Dentro de una sola cadena se
forma una doble hélice, estructura segundaria. La otra parte son los bucles,
más discontinuas, estructura terciaria. Esto es lo que hace compactos a los
ADN.
Los ribosomas se originan en los
nucleolos.
6º Nucleolo: serie de
cromátidas reunidas que llevan constricción segundaria, más ARN polimerasa (que
fabrica el ARNr), más nucleótidos, se da el metabolismo transcripcional de los
ARNr.
Además ensamblan los distintos
ARNr del nucleolo para formar las subunidades y de otros cromosomas más 55
proteínas del núcleo y del citoplasma. También ocurre en metabolismo
postranscripcional.
De esta forma se produce las
subunidades por separada, salen al hialoplasma donde autoensamblan en torno a
un ARNm. Los ribosomas lo presentan todas las células porque es el único
orgánulo esencial, excepto los espermatozoides maduros, KAMIZAKE. Los
encontramos libres en el citoplasma y aislados en los procariotas.
En los eucariotas también lo
encontramos libres, pero no aislados, sino formando polisomas en cadenas de
ARNm.
Además asociados a membranas, al
retículo endoplásmico rugoso, membrana nuclear, síntesis de proteínas libres,
según el destino de la proteína.
En cuanto al funcionamiento del
ribosoma: son realizadores mecano-químicos de las proteínas. Comienza cuando
autoensamblan (también in Vitro) por esteroespecificidad, en este momento
aparecen unas propiedades nuevas en el ribosoma completo, interaccionan
reversiblemente con otras moléculas, factores: iniciación, elongación y
terminación, GTP, ARNS: ARNm y ARNt.
Las llegadas y salidas de estas
moléculas producen un cambio en la estructura de todas sus moléculas y en la
estructura del ribosoma completo que desembocan en la síntesis de proteínas.
ORGÁNULOS MEMBRANOSOS
Las células eucariotas poseen un
complejo de orgánulos membranosos que serían el resultado del origen de las
primeras células eucariotas como fusión de las células procariotas.
Originarían el núcleo y otros
orgánulos membranosos a los que sumarían mitocondrias y cloroplastos que
habrían organizados de la misma manera, por la teoría endosimbiótica.
Compartimentación: permitió a las
células eucariotas aumentar la velocidad de su metabolismo. Además se consigue
realizar más reacciones que los procariotas y más funciones al estar
compartimentadas.
Las relaciones que se dan entre
los orgánulos membranosos actúan como vías de comunicación con el medio.
1º Retículo endoplásmico
Es un ‘laberinto membranoso’ que
ocupa el 10% del volumen celular, una única membrana muy reflejada.
Se divide en dos:
-Retículo endoplásmico rugoso: en la cara externa presenta
ribosomas. Tiene como finalidad la síntesis de proteínas, de aquellas que las
células quiere almacenar dentro o exportadas fuera de la célula.
-Retículo endoplásmico liso: no tiene ribosomas. Se encarga de la
síntesis de los lípidos, de la glicosilaciones (lípidos/proteínas + glúcidos),
de la glicocaliz y de la detoxificación (eliminar sustancias tóxicas). Las
células musculares tiene mucho retículo endoplásmico (retículo
sarcoplasmático).
El retículo sarcoplasmático
almacena iones Ca++ y los expulsan, esta es la señal de contracción. Tiene
relación directa con la membrana nuclear porque esta es continuación, parte
especializada del retículo endoplásmico rugoso (tras la división celular, la
membrana nuclear se forma a partir del retículo endoplásmico rugoso.
Tiene una relación directa con la
membrana plasmática, a través de su relación con el aparato de Golgi.
2º Aparato de Golgi
Formado por un conjunto de
vesículas membranosas, discoidales, aplanadas y apilado, igual que una pila de
platos, llamados dictiosoma. El conjunto de los dictiosomas es el aparato de
Golgi.
Está íntimamente relacionado con
el retículo endoplásmico, cuyas sustancias transforma y empaqueta para su
almacenamiento o secreción.
Los lisosomas se quedan dentro de
la célula, de esta forma se forman los lisosomas primarios. Se forma la
membrana plasmática. Los lípidos y las proteínas del retículo endoplásmico se
vierten a la membrana.
La síntesis de la pared celular y
su secreción, la pared celular es extracelular. Continúa las glicosilaciones,
lípidos y proteínas ya empezados en el retículo endoplásmico.
3º Lisosomas
Son vesículas membranosas que
tienen un diámetro entre 0.3 y 1.5 nanómetros.
Contienen hasta 40 enzimas digestivas (hidrolasas ácidas).
Las células funcionan con
monómeros, entonces hay que darles polímeros para formar monómeros, estos pasan
a la sangre.
Digieren la célula. Se fabrican
en el retículo endoplásmico rugoso y pasa al aparato de Golgi pero en vez de
salir de quedan dentro.
Sirven para la digestión
intracelular (dentro de la célula).
Lo presentan todas las células,
hacen digestión intracelular y se comen a sí misma, es lo que se llama
autofagia. Es más típico en los animales unicelulares la heterofagia (se comen
a otros, sólo los más primitivos). En los pluricelulares, sus células reciben
los monómeros directamente a través de la sangre, digestión extracelular. Los
leucocitos tienen células defensivas.
Los hongos secretan los e.
digestivos de sus lisosomas, es lo que se llama digestión extracelular,
osteoclastos, digieren los huesos para su regeneración.
Caso particular: silicosis,
enfermedad pulmonar de los mineros, tragan Si y C.
Artritis (Gota): inflamación de
las articulaciones. Mayor ácido úrico, digestión de proteínas ácidos nucleicos. Cuando hay mucho ácido
úrico se cristalizan y se rompe.
4º Vacuolas
Vesículas membranosas que tienen
todas las células. Los vegetales tienen más vacuolas (10-80%).
Funciones: almacenar distintas
sustancias de reserva. Las proteínas, los pigmentos y el H2O almacenan
sustancias tóxicas, la penetra por ósmosis, manteniendo la turgencia de células
vegetales, para aumentar la superficie y los intercambios de las células
vecinas.
5º Mitocondrias
Están aisladas, pero si se
utiliza una microscopia con luz fluorescente in Vitro, se observa que están
unidas.
Es un orgánulo cilíndrico. Tiene
doble membrana y un diámetro de 0.5-1 nanómetro.
La doble membrana tiene distinto
origen, composición, estructura y funcionamiento. Esto se aplica a través de la
teoría endosimbiótica.
Eucariota anaero ancestral estaba
por heterofagia a punto de digerir a un procariota primitivo aerobio cuando
escuchó una vocecita que le decía: ¡No me comas, no me comas, si me das
monómeros yo te fabrico ATP que tanto necesitas y el eucariota vio que era
bueno y establecieron una estrecha relación interna de simbiosis…hasta hoy!
Esto la respiración celular.
La membrana mitocondrial externa
es lisa y muy permeable (como correspondía a la membrana de la vacuola
digestiva).
Es permeable a los iones y a las
moléculas de bajo pero molecular. Las membranas internas presenta repliegues,
que se llaman crestas mitocondriales, tienen como función alta superficie). Es
impermeable (como sería una membrana plasmática).
Además es una membrana que no
tiene colesterol (sólo en procariotas). El 80% son proteínas, muchas de estas
proteínas son transportadoras, presentan cadenas transportadoras de electrones
y ATP sintetiza.
Matriz mitocondrial: es un ‘hialoplasma particular’, formado por
agua, iones y monómeros. Tiene su propio
ADN circular.
Las mitocondrias
contienen los genes para fabricar transportadores ATP sintetasa y CTE. Además tienen genes para formar los
enzimas para su duplicación. Se reproducen ellas solas.
Todas las mitocondrias son de origen materno. Dada la
reproducción sexual más las reproducciones de las mitocondrias (asexual), son
clónicas.
La genética evolutiva estudia ADN mitocondrial pequeño,
manejable clónico y por tanto prácticamente idéntico al de hace millones de
años, libres de recombinación.
El hialoplasma presenta muchas enzimas, para duplicar
transcripción, síntesis de proteínas (ATP sintetasa, CTE + ribosomas (70s), son
procariotas.
Además tienen enzimas para el catabolismo aerobio que ocurre
en las mitocondrias que son aportados por la célula hospedadora, es igual a la
simbiosis.
6º Peroxixomas
Miden de 0.3 a 1.5 nanómetros.
En
su interior ocurren reacciones de oxidación (oxidasas) y detoxificación
(eliminación de sustancias tóxicas). Sirve para eliminar el peróxido de
hidrógeno H2O2--> H2O + O2 y también sirve para la eliminación de
etanol.
Abundan en el hígado y en el riñón, son las encargadas de su eliminación.
Los
peroxixomas según la teoría endosimbiótica, simbiosis interna entre un
eucariota ancestral y este procariota que le permitiría eliminar los
productos tóxicos del O2 en una atmósfera cada más oxidante como
resultado de la fotosíntesis.
Posteriormente
aparecen las mitocondrias que tienen mayor capacidad para metabolizar
el oxígeno y capaz de obtener energía con él. Volviéndose obsoletos y
perdiendo las capacidades, obsevando solo las que seguían siendo útiles.
7º Cloroplastos
Son mayores que las mitocondrias, 2-10 nanómetros de diámetro.
Varían en número y forma según el tipo de organismo. También nos encontramos helicoidades y lenticulares ovalados.
Forman
parte de un grupo de orgánulos que se producen a partir de los plastos
que aparecen en las células embrionarias y meristemáticas. Cuando las
células son maduras, nos encontramos con cloroplastos que contienen pigmentos fotosintécticos para la fotosíntesis o en cromoplastos, pigmentos carotinoides: color de las flores y frutos, tomate, zanahoria, limón y leucoplastos: son blancos, contienen reservas, entre estos nos encontramos a los amiloplastos
(almidón), lípidos y proteínas. Estos son como fases distintas, son
interconvertibles, los distintos plastos son como fases de la vida del
plasto: 1º cloro, 2º leuco y 3º cromo (viejos).
Con
respecto a su estructura, recuerdan a la de la mitocondria, que es
igual al oriden de la teoría endosimbiótica, simbiosis interna entre un
eucariota heterótrofo aerobio que se comió a un alga cianoficia (alga
verde azulada, procariota).
De esta forma aparecía la primera planta, eucariota.
La
composición, propiedades y estructura de su doble membrana: la externa,
es permeable con más colesterol. La interna, es impermeable con
proteínas, sin colesterol. Entre ambas membranas hay un espacio
intermembranoso.
Presentan una tercera membrana en el interior, llamada la membrana de los tilacoides, tiene dos partes:
1) Sacos cerrados, aplanados y apilados, son los llamados tilacoides de los grana.
2) La membrana de los tilacoides pero comunicando unos granas con otros tilacoides del estroma.
La membrana de los tilacoides tiene un 12% de pigmentos. ATPsintetaza y cadenas transportadoras de electrones.
Todo
el interior, entre la membrana de los tilacoides y la membrana interna
de los cloroplastos, esta relleno de un líquido llamado estroma, casi
igual que el hialoplasma particular, es una dispersión acuosa, iones,
monómeros, metabolitos, pero sobre todo gran cantidad de enzimas que
necesitan para su expresión genética, necesitan transcribir y traducir
para fabricar sus proteínas específicas ATPs + CTE, cuya información
poseen en forma de plásmidos (procariotas), menos cadenas circulares de
ADN. También necesitan ribosomas 70s. Los cloroplastos se multiplican
igual que las mitocondrias, asexualmente y todos proceden de uno
anterios.
En
el estroma además, nos encontramos otros enzimas de origen celular
producidos por la célula. Las encargadas de la energía del sol
(inutilizable por los seres vivos). Sólo la energía química es única e
inutilizable, en forma de ATP y NADPH (poder reductor), necesita luz.
Ciclo de Calvin (fase
oscura): se cogen CO2, SO4, PO4,NO3 para convertirlos en monómeros.
Enlaza y reduce el CO2 y sales minerales para formar monómeros. La fase
oscura necesitan los productos de la fase luminosa. CH-C-C-CH.
8º Núcleo
Orgánulo más característico en los eucariotas.
La 1º célula eucariota se fusiono por la segunda célula procariota.
Hay
algunos casos en el que las células tienen más de un núcleo,
polinucleadas (musculares por fusión celular). Otras hacen división del
núcleo sin dividir el citoplasma. El núcleo es esférico y puede tener
una posición central.
Estructura y composición
Dependen
del momento en el que estemos observando el núcleo, vida de la célula.
Esto constituye el ciclo celular: fases en la vida de la célula.
Tiempo que transcurre desde que se divide una célula hasta que se divide la siguiente. Consta de dos fases:
- La interfase: el 99.5% de la vida de la célula funciona normalmente. La célula esta activa. El 0.5 restante es la división
El núcleo en la interfase:
En el microscopio electrónico se puede apreciar una doble membrana nuclear (interna y externa).
La
membrana nuclear externa en su cara externa presenta ribosomas, es una
continuación (parte especializada) del retículo endoplásmico rugoso,
tiene la misma composición y además tiene ribosomas y el contenido del
espacio perinuclear coincide con el del contenido del retículo
endoplásmico rugoso.
De
tramo en tramo las dos membranas se unen constituyendo los poros de la
membrana nuclear, constituidos de proteinas que forman el complejo del
poro, los poros son como una especia de embudo hacia dentro o hacia
fuera.
A través de estos poros entran y salen grades moléculas como los nucleótidos, o las subunidades de los ribosomas.
Todo
el interior del núcleo esta ocupado por un líquido, el nucleoplasma,
una especie de hialoplasma, formado por una dispersión acuosa de
cromatina, es el ADN en interfase. También esta formado de ARN (procede
de la transcripción) y también nos encontramos el ADN y el ARN
combinados con proteínas. Estas proteínas directa o indirectamente le
dan su estructura y funcionamiento al ADN. En la cara interna de la
membrana interna hay una proteína filamentosa que son filamentos
intermedios, constituyen la lámina nuclear, cuya función es la
organización de la cromatina y la formación de la nueva membrana nuclear
después de la división.
Además nos encontramos iones, monómeros y enzimas.
Combinadas con la cromatina, nos encontramos dos tipos de proteínas:
- Básicas: muchos
aminoácidos con cargas positivas, las llamadas histonasm son 5
diferentes. Son unas proteínas globulares con tendencia a formar
complejos. 4x2 de ellas forman octómeros, alrededor del cual da dos
vueltas de hélice (estructura del ADN), eso es un nucleosoma (unidad
estructural del ADN). La 5º histona (H1), une cada nucleosoma con el ADN
espaciador (fragmento de ADN) acercando los nucleosomas y superenrrolla
el ADN espaciador acercándolo. Esto es el collar de perlas, este se
enrrolla helicoidalmente, cada vuelta de la hélice tiene 6 nucleosomas.
Este es el selenoide, se pliega sobre sí mismo formando bucles, es la
forma que tiene el ADN en la interfase, forma activa del ADN,
transcribiéndose y duplicándose. Antes de la división celular, una vez
duplicada la cromatina, que estaba en estado de bucles, se enrrolla y
compacta sobre un armazon proteíco no histórico (no formado de proteínas
histónicas), esto es lo que constituye las cromatinas hermanas
idénticas de los cromosomas, ADN guardado inactivo para el reparto
equitativo entre las células hijas. En el nucleoplasma también
nos encontramos un citoesqueleto, es una red tridimensional de proteínas
formadas a partir de la lámina nuclear tras la división, sirve como
anclaje de la cromatina y sostiene el nucleolo. Si teñimos el núcleo en
la interfase siempre con colorantes ácidos se observa que el 9% del ADN
se tiñe intensamente, porque están muy empaquetados, esta plegado y
enrrollado, es inactivo, como resultado de la diferenciación celular, se
llaman heterocromatina (represión irreversible de la mayoría del
genoma). El 10% restante se tiñe poco porque el ADN esta extendido en
estado de bucles, es activo, transcrito y sintetiza ciertas proteínas
propias de un solo tejido, se llama eucromatina.
- Ácidas, no histonas: hay hasta 500 distintas y las hay de
todo tipo: estructurales, enzimas que son las que realizan la
duplicación y transcripción del ADN y proteínas contráctiles (miosinas y
actina que son las mismas proteínas de los músculos) se deslizan unas
sobres otras para producir la condensación de los cromosomas antes de la
división y descansan tras ella.
Núcleo en división mitótica
Los
cromosomas se hacen visibles (cromatina no), al microscopio óptico. Los
organismos haploides se caracterizan porque tienen un ejemplar de
cromosomas n. Los organismos diploides tienen dos ejemplares 2n y los
organismos poliploides tienen más de dos ejemplares.
Los
cromosomas tipicamente tienen un aspecto de bastón. Están formads de 2
cromátidas hermanas, duplicadas, que se encuentran unidas por una
constricción primaria que se conoce con el nombre de centrómero, pero
algunas también presentan una constricción segundaria y constituyen el
nucleólo. En la constricción primaria, en el centrómero existen 2 placas
de proteinas, se llaman placas cinetocórica, es el cinetocoro. Van a
actuar como centro organizador de los microtúbulos, cinetocoricos del
huso acromático.
Los cromosomas se clasifican por posición del centromero.
En
los extremos de los cromosomas hay fragmentos de ADN que tiene como
función proteger al cromosoma, protegen la información útil del
cromosoma de las pérdidas durante la división, esto se llama telómeros.
Múltiples
divisiones de los cromosomas pierden fragmentos significativos,
envejecimiento celular. A las células que no les pasa esto son aquellas
que presentan enzimas llamadas telomerasa, sólo las células
germinativas, las que forman gametos y las células cancerosas,
manteniéndose indefinidamente como embrionarias. Tanta la forma como el
número de cromosomas es específico de cada especie.
Esos
dos cromosomas (haploide y diploide) son como una copia de seguridad,
se llaman cromosomas homólogos, tienen la misma forma, el mismo tamaño y
sobre todo los mismos carácteres biológicos, pero no necesariamente del
mismo modo.
Sólo
en la división celular el 0.5% ciclo celular. Se utiliza sustancias
como la colchicina (mantienen a la célula en matafase) fija. Se pueden
hacer fotos, ampliarlas, recortarlas, emparejarlas por su aspecto. En
los seres humanos los cromosomas 18,19 y 20 tienen el mismo aspecto.
Se
utiliza la quinacrina, colorante fluorescente, forma bandas distintas
en distintos cromosomas. Se obtienen una imagen real de los cromosomas,
es lo que se llama el cariotipo. Son heterólogos para manterner las
características sexuales separadas. Se observan anormalidades
cromosómicas, como el Síndrome de Down, la trisomía par 21.
