Citología y fisiología

1. INTRODUCCIÓN A LA CITOLOGÍA (ESTRUCTURA) Y FISIOLOGÍA (FUNCIONAMIENTO) CELULAR
2. 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). ATPà 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.