apuntes de biologia celular (tercera unidad)
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BIOLOGIA CELULAR.
3.- ESTRUCTURA CELULAR
3.1. Descripción y función de los componentes celulares.
3.1.1 PROTOPLASMA
Protoplasma En biología, el protoplasma es la substancia viva dentro de la célula. En un nivel muy simple, es divisible en citoplasma y núcleo. A veces se llama bioplasma y se distingue de los componentes no vivos de la célula clasificados como substancias inertes.carbono, proteínas, entre otros componentes químicos. el protoplasma esta formado por las substancias que constituyen las célula: Agua: 75 a 80% del protoplasma; Electrolitos: K, Mg, P, S, NA, Cl; Proteinas: 10 a 15% del protoplasma (estructurales y enzimáticas); Lipidos: grasa neutra, fosfolipidos y colesterol; Carbohidratos: glucógeno.
Los abióticos podrían ser el agua ( entre 70 a 97% ), azúcares, lípidos y proteínas complejas ( enzimas y RNA ). Hay en conjunto sales minerales: Fósforo, Potasio, Calcio, Sodio, etc.
Los bióticos están constituidos por proteínas específicas, codificadas por el DNA. Estos constituyen a los organelos. La constitución antes dicha es cuando no están en los organelos.
El protoplasma posee muchas funciones fisiológicas, todas las células vivas muestran dichas propiedades y define la función de la célula en relación a las capacidades del protoplasma. Todas las reacciones químicas relacionadas con la nutrición llevadas a cabo dentro de la célula se llaman metabolismo.
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Protoplasma"
3.1.2.- El citoplasma es la parte del protoplasma que en una célula eucariota se encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática. Consiste en una emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes funciones.
El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.
Los cloroplastos se encuentran en el citoesqueleto del citoplasma alrededor del citosol sublingual.
El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana, e implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de los orgánulos. El citoplasma se encuentra en las células procariotas así como en las eucariotas y en él se encuentran varios nutrientes que lograron atravesar la membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de la célula
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3.1.3 Matriz celular Pared celular se llama a la matriz extracelular de bacterias, hongos, algas y plantas. La pared celular o matriz extracelular se localiza fuera de la membrana plasmática y es el compartimiento celular que media todas las relaciones de la célula con el entorno. Además, protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura celular y en el caso de hongos y plantas, la pared celular define la estructura y le otroga soporte a los tejidos.
3.1.4 CITOSOL Y CITOESQUELETO
Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto fluido. En él se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento celular.
3.1.5 El citoesqueleto consiste en una serie de fibras que da forma a la célula, y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de vías de comunicacion celulares. Es una estructura en continuo cambio. Formado por tres tipos de componentes:
1. Microtúbulos
Son filamentos largos, formados por la proteína tubulina. Son los componentes más importantes del citoesqueleto y pueden formar asociaciones estables, como:
o Centriolos
Son dos pequeños cilindros localizados en el interior del centrosoma Figura 1, exclusivos de células animales. Con el microscopio electrónico se observa que la parte externa de los centriolos está formada por nueve tripletes de microtúbulos Figura 3 . Los centriolos se cruzan formando un ángulo de 90:. Figura 2
Figura 2
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Figura 1 Figura 32. Microfilamentos
Se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la membrana y están formados por hebras de la proteína actina, trenzadas en hélice, cuya estabilidad se debe a la presencia de ATP e iones de calcio. Asociados a los filamentos de miosina, son los responsables de la contracción muscular.
3. Filamentos intermedios
Formados por diversos tipos de proteínas. Son polímeros muy estables y resistentes. Especialmente abundantes en el citoplasma de las células sometidas a fuertes tensiones mecánicas (queratina, desmina ) ya que su función consiste en repartir las tensiones, que de otro modo podrían romper la célula.
Distribución en el citoplasma de los filamentos del citoesqueleto Como se puede apreciar en los esquemas de la figura 5, los microtúbulos irradian desde una región del citoplasma denominada centro organizador de microtúbulos o centrosoma.
3.1.6 Las Sustancias ErgásticasSustancias que son acumuladas por las células en su citosol.Tipos: Almidón Presente en todas las células de las plantas superiores.Es la sustancia más abundante y fácilmente observable en frutos amiláceos, semillas y tubérculos..Se detecta al m.o. con Lugol. Lípidos. Frecuente en algunos tipos de plantas En semillas, frutos y pétalosgotas dentro de cloroplastos y elaioplastos,Aparecen como: o como esferosomasSe observan al m.o. tiñéndolos con colorantes lipófilos como Sudán III y Sudán IVTaninosFamilia de compuestos fenólicos capaces de unirse a proteínasSe encuentran dentro de las vacuolas, en el citoplasma, e incluso en la pared celularDan colores amarillos, rojos o marrones al teñirse con safraninaSe encuentran en tejidos duros como hojas de robles y pinos, cubiertas de semillas, o en frutos inmadurosProducen la astringencia de los frutos inmaduros.Idioblastos de taninos:CristalesMuy variados en formas y tamañoSe presentan como oxalato cálcico (muy abundante), carbonato cálcico o malato cálcico (más raros). Se encuentran dentro de células, en el interior de las vacuolas.
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La presencia/ausencia y la forma de los mismos son caracteres taxonómicos importantes.En las plantas no se localizan al azar sino en lugares concretos: Hipodermis, haces vasculares, ... Los cristales de carbonato cálcico se encuentran en un pequeño grupo de plantas como cistolitos dentro de células especiales: litocistos o “células rocaUn litocisto puede contener uno o varios cistolitos.
La forma del cristal tiene valor taxonómicoSe desarrollan normalmente en células epidérmicas..El carbonato cálcico puede aparecer también como incrustaciones en la pared celular: calcificación.Tipos de cristales de oxalato cálcicoDRUSAS. Cristales de oxalato cálcico con numerosas caras y puntas muy agudasTamaño: 5-10 nm de diámetroNormalmente hay una por célula.RAFIDIOS. Cristales de oxalato cálcico muy largos, finos y afilados que se presentan agrupados y en gran número formando un haz dentro de la célula.
Algunos están bajo presión dentro de la célulaESTILOIDES. Tienen la misma forma que los rafidios pero se encuentran aislados o en parejas dentro de las células. Son muy grandes y casi siempre deforman a la célula que los contiene.Son raros.
. Cuerpos de sílice y estégmatos
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Son depósitos de dióxido de silicio, muy comunes en monocotiledóneas.
Cuerpos de sílice en Ciperáceas y céspedes. Estégmatos en otras familias.Tienen formas muy precisas: sombrero, rectangulares, arenosa, cónicas, o amorfas.Se localizan en lugares concretosLa sílice puede depositarse directamente en la pared celular: silificaciónCuerpos proteicosAbundan en semillas y frutos. Las proteínas aparecen como cuerpos amorfos o de formas concretas.MucílagosComunes en plantas desérticas.Absorben agua en gran cantidad
.
3.1.7 Pared celular vegetal
La pared celular vegetal es un órgano complejo, aparte de dar soporte y estructura a los tejidos vegetales es capaz de condicionar el desarrollo de las células.
La pared celular vegetal tiene tres partes fundamentales: 1. Pared secundaria, cuando existe es la capa más adyacente a la membrana plasmática, se forma en algunas células una vez se ha detenido el crecimiento celular y se relaciona con la especialización de cada tipo celular. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, lignina y/o suberina. 2. La pared primaria está presente en todas las células vegetales, usualmente mide entre 100 y 200 nm. y es producto de la acumulación de 3 o 4 capas sucesivas de microfibrillas de celulosa. 3. Laméla média, es la zona en la que se unen una célula con otra, es rica en pectina y otras sustancias adhesivas
Composición
La composición de la pared celular vegetal varía en los diferentes tipos celulares y en los diferentes grupos taxonómicos. En términos generales la pared celular vegetal está compuesta por una red de carbohidratos y proteínas estructurales embebidos en una matriz gelatinosa compuesta por otros carbohidratos y proteínas
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Carbohidratos
El principal componente de la pared celular vegetal es la celulosa. La celulosa es un polisacárido fibrilar que se organiza en microfibrillas y representa entre el 15% y el 30% del peso seco de las paredes vegetales,
Las microfibrillas de celulosa se encuentran atadas por carbohidratos no fibrilares a los que se denomina genéricamente hemicelulosa. Los componentes mayoritarios de la hemicelulosa son xiloglicanos (XiGs) glucuronarabinoxilanos (GAXs)
La pectina es otro componente importante de las paredes celulares. Es un polisacárido no fibrilar, rico en ácido D-galacturónico, heterogéneamente ramificado y muy hidratado. Los componentes mayoritarios de la pectina son: los homogalacturonanos (HGA) y ramnogalacturonanos I (RG I). La matriz de pectina determina la porosidad de la pared y proporciona cargas que modulan el pH de la pared.
Lignina y suberina son polímeros complejos compuestos por fenilpropanoides y alcoholes aromático. Se acumulan en algunas paredes secundarias y, en casos excepcionales, en paredes primarias. La lignina, la suberina y ceras como la cutina, le confieren impermeabilidad al agua a los tejidos en los que se depositan
Proteínas
La pared celular vegetal también está compuesta por proteínas estructurales. Estas proteínas son ricas en uno o dos aminoácidos, tienen dominios con secuencias repetidas y están glicosiladas en mayor o menor grado. Para la mayoría de las proteínas estrucurales de la pared vegetal, se ha propuesto que tienen estructura fibrilar y que se inmovilzan mediante enlace covalente entre ellas o con carbohidrátos. Se sabe que estas proteínas se acumulan en la pared en diferentes estapas del desarrollo y en respuesta a diferntes condiciones de estrés. Se consideran proteínas estructurales de la pared celular vegetal : Las extensinas o Proteínas Ricas en Hidroxiprolina (HRGPs), las Proteínas Ricas en Prolina (PRPs), las Proteínas Ricas en Glicina (GRPs) y las Arabinogalactanas AGPs
Incluidas en la red de polisacáridos y proteínas, se encuentran diversas proteínas solubles, algunas de ellas son enzimas relacionadas con la producción de nutrientes como la glucosidasa, enzimas relacionadas con el metabolismo de la pared como las xiloglucan-transferasas, peroxidasas y lacasas, proteínas relacionadas con defensa, proteínas de transporte, entre otras.
Biogénesis de la pared celular vegetal
La pared celular vegetal se constituye durante la división celular, a partir de vesículas que provienen del Aparato de Golgi. Estas vesículas, llenas de los componentes de la pared celular, se localizan en el fragmoplasto, que es un
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arreglo del citoesqueleto propio de las células en división. En el fragmoplasto se fusionan las vesículas del Aparato de Golgi y constituyen el plato celular el cual crece desde el interior de la célula en división, hasta ponerse en contacto con las paredes laterales.
Una vez formada, la pared celular crece por deposición de capas sucesivas de celulosa. En cada capa, la orientación de las microfibrillas de celulosa está guiada por el citoesqueleto, más exactamente por los microtúbulos corticales, los cuales alinean al complejo responsable de la síntesis de celulosa, que es la celulosa sintasa. La elongación celular ocurre en el eje perpendicular al de las microfibrillas de la capa de pared que se está depositando, de ahí que la síntesis de la pared y la orientación de las microfibillas de celulosa está en directa relación con el tamaño celular.
3.1.8 Membrana celular.
La célula está rodeada por una membrana, denominada "membrana plasmática". La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula. La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular. Es de gran importancia para los organismos, ya que a su través se transmiten mensajes que permiten a las células realizar numerosas funciones. Es tan fina que no se puede observar con el microscopio óptico, siendo sólo visible con el microscopio electrónico. Presenta las siguientes características:
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Es una estructura continua que rodea a la célula. Por un lado está en contacto con el citoplasma (medio interno) y, por el otro, con el medio extracelular que representa el medio externo.
Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros químicos y emitir la respuesta adecuada.
En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.
Lípidos:
En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos tienen carácter anfipático ; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica
La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como :
o la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. o la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de
cadena corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.
Proteinas
: Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos , las proteinas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteinas de membrana se clasifican en:
o Proteinas integrales: Están unidas a los lípidos intímamente, suelen atravesar la bicapa lípidica una o varias veces, por esta razón se les llama proteinas de transmembrana.
o Proteinas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas debilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteinas integrales por enlaces de hidrógeno.
Glúcidos
Se situan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteinas
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(glucoproteinas). Esta cubierta de glúcidos representan el carne de identidad de las células, constituyen la cubierta celular o glucocálix, a la que se atribuyen funciones fundamentales:
o Protege la superficie de las células de posibles lesiones o Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el
deslizamiento de células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguineas
o Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguineos del sistema sanguineo ABO.
o Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular,particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.
o En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide
3.1.8.1. Sistemas de membranas Modelo del mosaico fluido.
Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se han elaborado varios modelos de membrana.
1. Bicapa de fosfolípidos) 2. Lado externo de la
membrana
3. Lado interno de la membrana
4. Proteína intrínseca de la membrana
7. Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa
8. Moléculas de colesterol
9. Cadenas de carbohidratos
10. Glicolípidos
11. Región polar (hidrofílica) de la molécula de fosfolípido
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5. Proteína canal iónico de la membrana
6. Glicoproteína
12. Región hidrofóbica de la molécula de fosfolípido
En la actualidad el modelo más aceptado es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del mosaico fluido , que presenta las siguientes características:
Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cemetantey las proteinas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteinas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.
Los lípidos y las proteinas integrales se hallan dispuestos en mosaico. Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución
fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
Las funciones de la membrana podrían resumirse en :
1. TRANSPORTE El intercambio de materia entre el interior de la célula y su ambiente externo. Haz clic para ampliar este tema
2. RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓN Gracias a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptoras de sustancia
3.1.9 NUCLEO
El núcleo es un orgánulo característico de las células eucariotas. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina.
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El nucleo dirige las actividades de la célula y en él tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN o replicación, antes de comenzar la división celular, y la transcripción o producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para la síntesis de proteínas.
El núcleo cambia de aspecto durante el ciclo celular y llega a desaparecer como tal. Por ello se describe el núcleo en interfase durante el cual se puede apreciar las siguientes partes en su estructura:
envoltura nuclear: formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de éstos se produce el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
el nucleoplasma, que es el medio interno del núcleo donde se encuentran el resto de los componentes nucleares.
nucléolo, o nucléolos que son masas densas y esféricas, formados por dos zonas: una fibrilar y otra granular. La fibrilar es interna y contiene ADN, la granular rodea a la anterior y contiene ARN y proteínas.
la cromatina, constituida por ADN y proteinas, aparece durante la interfase; pero cuando la célula entra en división la cromatina se organiza en estructuras individuales que son los cromosomas.
CROMATINA Y CROMOSOMAS
Un cromosoma es una molécula de ADN muy larga que contiene una serie de genes. Un cromosoma metafásico está formado por dos cromátidas idénticas en sentido longitudinal. En cada una de ellas hay un nucleofilamento de ADN replegado idéntico en ambas cromátidas.
Están unidas a través del centrómero. En las cromátidas se aprecia también un cinetócoro, centro organizador de microtúbulos, que se forman durante la mitosis y que ayudan a unir los cromosomas con el huso mitótico.
Por lo tanto podemos decir que cromatina y cromosomas es lo mismo, y el cromosoma sería un paquete de cromatina muy compacto
3.1.10 Nucleolo. nucléolo, o nucléolos que son masas densas y esféricas, formados por dos zonas: una fibrilar y otra granular. La fibrilar es interna y contiene ADN, la granular rodea a la anterior y contiene ARN y proteínas.
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3.1.11 MITOCONDRIA
Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, actúan por tanto,como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).
La ultraestructura mitocondrial está en relación con las funciones que desempeña: en la matriz se localizan los enzimas responsables de la oxidación de los ácidos grasos, los aminoácidos, el ácido pirúvico y el ciclo de krebs.
En la membrana interna están los sistemas dedicados al transporte de los electrones que se desprenden en las oxidaciones anteriores y un conjunto de proteínas encargadas de acoplar la energía liberada del transporte electrónico con la síntesis de ATP,estas proteínas le dan un aspecto granuloso a la cara interna de la membrana mitocondrial.
También se encuentran dispersas por la matriz una molécula de ADN circular y unos pequeños ribosomas implicados en la síntesis de un pequeño número de proteínas mitocondriales
1
3.1.12 APARATO DE GOLGI
Descubierto por C. Golgi en 1898, consiste en un conjunto de estructuras de membrana que forma parte del elaborado sistema de membranas interno de las células. Se encuentra más desarrollado cuanto mayor es la actividad celular. La unidad básica del orgánulo es el sáculo, que consiste en una vesícula o cisterna aplanada. Cuando una serie de sáculos se apilan, forman un dictiosoma. Además, pueden observarse toda una serie de vesículas más o menos esféricas a ambos lados y entre los sáculos. El conjunto de todos los dictiosomas y vesículas constituye el aparato de Golgi.
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El dictiosoma se encuentra en íntima relación con el retículo endoplásmico, lo que permite diferenciar dos caras: la cara cis, más próxima al retículo, y la cara trans, más alejada. En la cara cis se encuentran las vesículas de transición , mientras que en la cara trans, se localizan las vesículas de secreción.
El sistema de membranas comentado al principio, constituye la respuesta de las células eucariotas a la necesidad de regular sus comunicaciones con el ambiente en el trasiego de macromoléculas. Para ello, se han desarrollado dos mecanismos en los que el aparato de Golgi está involucrado. La adquisición de sustancias se lleva a cabo por endocitosis, mecanismo que consiste en englobar sustancias con la membrana plasmática para su posterior internalización. La expulsión de sustancias se realiza por exocitosis , mecanismo que, en último término, consiste en la fusión con la membrana celular de las vesículas que contienen la sustancia a exportar. Estos mecanismos dan sentido funcional al aparato de Golgi:
Maduración de las glucoproteínas provenientes del retículo. Intervenir en los procesos de secreción, almacenamiento , transporte y
transferencia de glucoproteínas. Formación de membranas: plasmática, del retículo, nuclear.. Formación de la pared celular vegetal. Intervienen también en la formación de los lisosomas.
.3.1.13 Retículo endoplásmico .Está formado por una red de membranas que forman cisternas, sáculos y tubos aplanados. Delimita un espacio interno llamado lúmen del retículo y se halla en continuidad estructural con la membrana externa de la envoltura nuclear.
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Se pueden distinguir dos tipos de retículo: 1. El Retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), presenta ribosomas unidos
a su membrana. En el se realiza la síntesis proteíca. Las proteinas sintetizadas por los ribosomas, pasan al lúmen del retículo y aquí maduran hasta ser exportadas a su destino definitivo.
2. El retículo endoplásmico liso (R.E.L.), carece de ribosomas y esta formado por túbulos ramificados y pequeñas vesículas esféricas. En este retículo se realiza la síntesis de lípidos. En el retículo de las células del hígado tiene lugar la detoxificación, que consiste en modificar a una droga o metabolito insoluble en agua,en soluble en agua, para asm eliminar dichas sustancias por la orina.
3.1.14. Ribosoma
Los ribosomas son orgánulos sin membrana, sólo visibles al microscopio electrónico debido a su reducido tamaño ( 29 nm en célula procariota y 32 nm en eucariota). Están en todas las membranas vivas). Su función es ensamblar proteínas a partir de la información genética que le llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).
La información genética está en el ADN. Esa información se transcribe en ARN.
El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por el ARN de transferencia.
La proteína es una cadena formada por aminoácidos. Entre los seres vivos se han descubierto hasta ahora 22 aminoácidos, aunque los más usuales Y así hasta que llega un codón que indica que la proteína se acabó: es el codón de terminación.
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3.1.15 Lisosomas. Los lisosomas son vesículas relativamente grandes formadas por el retículo endoplasmatico rugoso y luego empaquetados por el complejo de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo o interno que llegan a ellos.
El pH en el interior de los lisosomas es de 4,8 (bastante menor que el del citosol, que es neutro) debido a que las enzimas proteolíticas funcionan mejor con un pH ácido . La membrana del lisosoma estabiliza el pH bajo bombeando protones (H+) desde el citosol, y asímismo, protege al citosol y al resto de la célula de las enzimas degradantes que hay en el interior del lisosoma.
Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis.
Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar las diferentes organelas de la célula, englobándolos, digiriéndoles y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los organelos de la célula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestión de los organelos se llama autofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas.
Las enzimas más importantes en el lisosoma:lipasa,glucosilasas,proteasas, nucleasas,
Sólo están presentes en células animales.
3.1.16 Una vacuola es una cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de las vegetales.
Se forman por fusión de las vesículas procedentes del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi. En general, sirven para almacenar sustancias de desecho o de reserva.
En las células vegetales, las vacuolas ocupan la mitad del volumen celular y en ocasiones pueden llegar hasta casi la totalidad. También, aumentan el tamaño de la célula por acumulación de agua.
Están relacionadas con los lisosomas secundarios, ya que éstos engloban dos tipos de vacuolas, las heterofágicas o digestivas y las autofágicas. Contienen enzimas hidrolíticas y sustratos en proceso de digestión. En el primer tipo, los sustratos son de origen externo y son capturados por endocitosis; una vez producida la digestión, ciertos productos pueden ser reutilizados y los no digeribles (llamados cuerpos residuales) son vertidos al exterior por exocitosis. En el caso de las vacuolas autofágicas, lo que se digiere son constituyentes de la célula.
3.1.17 Plasmodesmos. Se llama plasmodesmos a los filamentos de citoplasma que atraviesan las paredes celulares, manteniendo interconectadas las células contiguas, en organismos pluricelulares en los que existe pared
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celular, como las plantas o los hongos. Permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma entre célula y célula, atravesando las dos paredes adyacentes a través de perforaciones acopladas diversamente denominadas punteaduras o poros.
Al hallarse unidos entre sí los protoplastos de las células vivas por medio de plasmodesmos, constituyen un simplasto único. El movimiento de sustancias a través de los plasmodesmos se denomina transporte simplástico. Las paredes celulares, los lúmenes de las células muertas y los espacios intercelulares que rodean al simplasto formando también un continuo, se contraponen bajo el nombre de apoplasto; el movimiento de sustancias en él se conoce como transporte apoplástico.
3.1.18. Centriolo
En biología celular, los centríolos son una pareja de estructuras semejantes a cilindros huecos que forman parte del citoesqueleto, siendo una pareja de centriolos un diplosoma.
Las paredes de los centríolos están compuestas de nueve tripletes de microtúbulos, cada uno dispuesto en un ángulo recto tal, que un extremo apunta ligeramente hacia fuera y el otro ligeramente hacia dentro. En las células normalmente se encuentran en parejas en ángulo recto, rodeados por el material pericentriolar, formando el centrosoma. Es exclusivo de las células animales. La función es desconocida, pero el material pericentriolar se cree que es el centro organizador de los microtúbulos, sobretodo en el proceso de división celular (puesto que las células vegetales sólo tienen material pericentriolar) relacionados con el movimiento de los cromosomas en este proceso. Los microtúbulos se unen a las proteínas cinetocóricas localizadas en el centrómero de cada cromosoma (microtúbulos cinetocóricos) y se despolarizan para separar cromosomas (en mitosis) o cromátidas (en meiosis), repartiéndose en cada célula hija. Se duplican al iniciarse la mitosis y los pares se alejan a los polos, para formar el huso acromático
3.1.19. CLOROPLASTO
Estructura de los cloroplastos. Los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales. En ellos tiene lugar la fotosíntesis, proceso en el que se transforma la energía lumínica en energía química, almacenada en moléculas ATP y moléculas reductoras (NADPH), que se utilizarán posteriormente para sintetizar moléculas orgánicas.
Tienen una organización muy similar a la de la mitocondria, aunque es de mayor tamaño y tiene un compartimento más, porque presenta un tercer tipo de membrana.
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figura 1Un cloroplasto tiene por tanto tres membranas y presenta tres compartimentos.
La membrana externa es muy permeable, gracias a la presencia de porinas.
La membrana interna es menos permeable,no presenta pliegues (la de la mitocondria sí los presenta). Entre ambas membranas queda un primer compartimento que es el espacio intermembrana. La membrana interna delimita un espacio que es el estroma, dónde se encuentran ribosomas, copias de ADN, distintos tipos de ARN, gránulos de almidón y gotas de lípidos.
La membrana tilacoidal, es el tercer tipo de membrana, aparece formando unos sacos aplanados denominados tilacoides, y forman unas agrupaciones llamadas grana. Los tilacoides están interconectados y delimitan una tercera cavidad que es el espacio tilacoidal
La membrana tilacoidal Es la responsable de la captación de la energía solar, gracias a la presencia de clorofilas y de otros pigmentos asociados con proteínas en unas estructuras funcionales que son los fotosistemas.
3.1.20 Peroxisomas y glioxisomas.
Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos en forma de vesículas que contienen oxidasas y catalasas. Se forman por gemación a partir del retículo endoplasmático liso. En los peroxisomas se degradan las purinas y otros compuestos. En las plantas son el asiento de una serie de reacciones conocidas como fotorrespiración. En los peroxisomas se produce agua oxigenada, compuesto muy tóxico para la célula que es degradado rápidamente por una enzima. La función de los peroxisomas es proteger a la célula de la acumulación de Peróxido de Oxígeno, un fuerte agente oxidante. Contienen una enzima llamada catalasa que participa en la degradación del peróxido de oxígeno a agua y oxígeno. También tienen otras enzimas que utilizan este peróxido para reacciones de oxidación, como por ejemplo, la
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oxidación de sustancias tóxicas como los fenoles, etanol, formaldehído, entre otros, las cuales van a ser posteriormente eliminadas.
Glioxisomas
La germinación de las semillas suele acompañarse de la degradación de los acúmulos de lípidos en el endosperma. Durante este proceso se forman los glioxisomas, que son organoides (peroxisomas) relacionados con el metabolismo de los triglicéridos. Tienen una membrana y una matriz amorfa, en la que se encuentran diversas enzimas. Lo mismo que en los peroxisomas, las enzimas glioxisómicas se forman en el citosol en los ribosomas libres y luego son transferidas al organoide, y los lípidos de la membrana son aportados por el retículo endoplasmático.
El glioxisoma contiene enzimas que se utilizan para transforma r los lípidos de la semilla en hidratos de carbono por vía del ciclo del glioxilato, que es una versión diferente del ciclo de Krebs. La ecuación al cabo de sus reacciones es:
2 acetil CoA -------> succinato + 2H+ + 2 CoA
La diferencia con el ciclo de Krebs radica en que el ciclo del glioxilato utiliza dos enzimas auxiliares -isocitrato liasa y malato sintetasa- y requiere dos moléculas de acetil CoA. Sus otras tres enzimas –citrato sintetasa, aconitasa y malato deshidrogenasa- intervienen también en el ciclo de Krebs.
Cuando las semillas germinan se producen cambios importantes en la síntesis de las enzimas glioxisómicas. Si se hace un fraccionamiento del endosperma en dsitintos periodos, se observa que la malato sintetasa pasa de la fracción que contiene el retículo endoplasmático a la de los glioxisomas. Estas observaciones favorecen la tería de que los glioxisomas se originan en el retículo endoplasmático, aunque sus enzimas se formen en el citosol.
Las celulas de las hojas verdes poseen peroxisomas que, mediante una oxidasa, catalizan la oxidación de un producto de dos carbonos –el ácido glucólico-, sintetizado en presencia de luz por los cloroplastos. Este proceso, en el que participan dos organoides –el cloroplasto y el peroxisoma- se denomian fotorrespiración debido a que necesita de luz, utiliza O2 y libera CO2, para la síntesis del ácido glucólico.
3.1.21 Cilios y flagelos. CILIOS Y FLAGELOS
o Cilios y flagelos
Son delgadas prolongaciones celulares móviles que presentan básicamente la misma estructura, la diferencia entre ellos es que los cilios son muchos y cortos, mientras que los flagelos son pocos y más largos. Constan de dos partes: una externa que sobresale de la superficie de la
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BIOLOGIA CELULAR.
célula, está recubierta por la membrana plasmática y contiene un esqueleto interno de microtúbulos llamado axonema, y otra interna, que se denomina cuerpo basal del que salen las raíces ciliares que se cree participan en la coordinación del movimiento.
Figura 4
3.2. Diferencias entre células vegetales y animales Células Vegetales y Animales
Tanto las células de las plantas como las de los animales son eucarióticas, sin embargo presentan algunas diferencias :
1. Las células vegetales presentan una pared celular celulósica, rígida que evita cambios de forma y posición.
2. Las células vegetales contienen plastidios, estructuras rodeadas por una membrana, que sintetizan y almacenan alimentos. Los m´s comunes son los cloroplastos.
3. Casi todas las células vegetales poseen vacuolas, que tienen la función de transportar y almacenar nutrientes, agua y productos de desecho.
4. Las células vegetales complejas, carecen de ciertos organelos, como los centriolos y los lisosomas.
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