Estructuras celulares Función1. Cápsula Protección, adhesión y

control de sustancias. Formación de colonias

2. Ribosomas Fabricación de proteínas

3. Pili Intercambio material. genético

4. Fimbrias Adherencia a superficies5. Mesosomas Sujeción ADN. Reparto ADN

en bipartición. Otras funciones celulares.

6. Plásmido de ADN Codifica información auxiliar para el funcionamiento celular

7. Flagelo bacteriano Motilidad celular

8. Pared bacteriana de mureína

Forma de la célula, control del paso sustancias, protección frente a cambios de presión osmótica.

9. Membrana plasmática Protección celular, control tráfico moléculas

10. ADN y nucleoide (zona que rodea el ADN)

Codifica información necesaria para el funcionamiento y supervivencia de la célula

11. Citoplasma Sustancia que rellena el interior celular.

APUNTES TEMA 3. LAS CÉLULAS

Las células eucariotas aparecieron unos 1500 M. a. más tarde que las células procariotas, las primeras formas de vida de las que se tiene constancia en nuestro planeta. En todo ese tiempo, las células aumentaron en tamaño y complejidad hasta transformarse en las células eucariotas actuales.

Según la Teoría Celular, todos los seres vivos están formados por células. La célula es la unidad estructural, fisiológica y de reproducción de todos los seres vivos. Toda célula procede de otra anterior y la unidad más pequeña que tiene vida es una célula.

Las células pueden ser de varios tipos:

Células Procariotas : son las más antiguas. Pequeñas y simples, no contienen orgánulos ni núcleo.

Células Eucariotas : aparecieron más tarde, son una versión “evolucionada” de las procariotas. Más grandes y complejas, poseen núcleo y orgánulos celulares.

La tabla 1 refleja los componentes de una célula procariota y sus respectivas funciones:

Tabla 2. Diferencias entre células procariotas y eucariotas.

Procariotas EucariotasNo poseen núcleo Poseen núcleo

Son de pequeño tamaño y sencillo Son grandes y complejas

No tienen orgánulos Tienen orgánulos

Tienen flagelos sencillos y numerosos Los flagelos son complejos y poco numerosos

Pared bacteriana de mureína Pared celular de celulosa (vegetales) o quitina (hongos)

Células eucariotas animales

Células eucariotas vegetales

Formas más redondeadas Formas más poligonales

No tienen pared celular Poseen pared celular de celulosa

Tiene vacuolas pequeñas y poco desarrolladas

vacuolas muy grandes (a veces una sola que ocupa gran parte del citoplasma)

Núcleo centrado Núcleo en la periferia empujado por la vacuola

No posee cloroplastos ni plastos

Posee cloroplastos y plastos

Tiene centrosoma (organiza el citoesqueleto celular) y forma el huso mitótico

No tiene centriolos, solo centro organizador de microtúbulos.

División celular por estrangulación

División celular por acumulación de vesículas (Fragmoplasto)

Las células eucariotas no son todas iguales, encontrando dos modelos distintos entre ellas: las células vegetales y las animales.

Cuadro de diferencias entre células animales y vegetales:

Pese a las diferencias existentes entre células eucariotas animales y vegetales, todas las células eucariotas constan de tres componentes básicos:

1. La Membrana plasmática.2. El citoplasma3. El núcleo.

La membrana plasmática

¿Qué es?

Es la capa externa de la célula que la rodea y delimita, separando el medio interno celular del externo.

¿Cómo es?

Está formada por una capa doble de fosfolípidos estabilizados por colesterol y entre los que se insertan proteínas a modo de mosaico fluido. Las proteínas pueden atravesar la membrana de una cara a otra, denominándose integrales, o bien solo aparecer en una de las caras, en cuyo caso se denominan periféricas. Este modelo de estructura fue propuesto por Singer y Nicholson en 1972.

La membrana es asimétrica, de modo que la cara externa es rica en las porciones glucídicas de los glucolípidos y glucoproteínas de membrana, mientras que en la cara interna son más numerosas las proteínas periféricas. Sus componentes están en continuo movimiento y su fluidez depende de la temperatura, la naturaleza de los lípidos y la cantidad de colesterol que contenga.

¿Qué funciones tiene?

Delimitar, definir y proteger la célula, separándola del exterior. Controlar el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular. Condiciona la forma celular y su movimiento. Participa en las funciones de reconocimiento celular. Recepción y transducción de señales externas. Conexión con otras células y cohesión de tejidos. Mantenimiento de la presión osmótica.

El citoplasma

¿Qué es?

Es la sustancia que rellena la célula y baña los orgánulos.

¿Cómo es y qué funciones tiene?

Posee dos porciones: una líquida (el citosol) y otra fibrosa (el citoesqueleto).

El citosol, también llamado hialoplasma, es la parte líquida del citoplasma, tiene zonas más fluidas (zonas “sol”) y otras más viscosas (zonas “gel”). Está formado por agua, pequeñas moléculas como sales minerales, glucosa, ATP, y proteínas disueltas a modo de coloide.

Sus funciones son: ser el seno de las reacciones metabólicas de la célula, mantenimiento de la forma celular y del movimiento de la célula.

El citoesqueleto, es un entramado de fibras proteicas que rellena la célula por dentro a modo de andamio. Está formado por tres tipos de fibras de proteína:

1. Los microtúbulos¸ túbulos huecos de tamaño “grande” formados por proteínas

2. Los filamentos intermedios, fibras proteicas de grosor medio (como la miosina).

3. Los microfilamentos, fibras de tamaño fino, siendo principalmente de actina.

Las funciones del citoesqueleto son: Mantenimiento de la forma celular. Controlar el movimiento de cilios y flagelos. La organización y desplazamiento de los orgánulos

citoplasmáticos. Formar el huso mitótico en la fase de reproducción celular. Transporte de neurotransmisores. Contracción muscular.

Los orgánulos citoplasmáticos

Los orgánulos citoplasmáticos son pequeñas estructuras que encontramos inmersas en el citoplasma y que realizan distintas funciones celulares. Se dividen en dos grandes grupos: los membranosos y los no membranosos.

Orgánulos membranosos

El sistema de endomembranas

Es un conjunto de 4 orgánulos formados por membranas simples que funcionan coordinadamente para realizar diferentes funciones. Lo constituyen los siguientes orgánulos:

El Retículo Endoplasmático Rugoso (R.E.R.)

El Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L.)

El aparato o complejo de Golgi

Los lisosomas

El Retículo Endoplasmático Rugoso

¿Qué es? Es una red de sáculos y cisternas membranosas que se extiende por el interior celular.

¿Cómo es? Tiene adheridos ribosomas y posee continuidad física con la envoltura nuclear y con el retículo endoplasmático liso.

¿Qué funciones tiene? Se encarga de la modificación, almacenaje y transporte de proteínas (producidas por los ribosomas adheridos a su membrana externa)

El Retículo Endoplasmático Liso.

¿Qué es? Es una red de túbulos (tubos finos) membranosos que se extiende por el interior celular.

¿Cómo es? Posee continuidad física con el retículo endoplasmático rugoso.

¿Qué funciones tiene? Se encarga de la síntesis, almacenaje, modificación y transporte de lípidos (fosfolípidos de la membrana plasmática). Participa en las funciones de contracción muscular en células musculares (almacena calcio) y de desintoxicación celular.

El aparato de Golgi

¿Qué es? Es el complejo formado por todos los dictiosomas de la célula y sus conexiones.

¿Cómo es? Cada dictiosoma es un conjunto de sáculos membranosos apilados (de 3 a 8) que guardan continuidad funcional (no física) entre sí, comunicándose a través de vesículas de transición. Los dictiosomas cercanos están conectados lateralmente. Poseen continuidad funcional con el retículo endoplasmático rugoso.

Cada dictiosoma tiene una cara Cis (de entrada de vesículas) y otra Trans, de la que surgen distintas vesículas cuyos destinos finales son la membrana plasmática, los lisosomas o las vesículas de secreción.

¿Qué funciones tiene? Se encarga de:

Modificación (glucosilación), maduración, clasificación, y empaquetado de proteínas. (que serán segregadas o formarán parte de los lisosomas)

Reciclaje de la membrana plasmática.

Formación de Lisosomas. Formación de vacuolas y del fragmoplasto, responsable de la división celular en

células vegetales.

Los lisosomas

¿Qué son? Son orgánulos membranosos que proceden del complejo de Golgi, donde se fabrican.

¿Cómo son? Poseen forma esférica, membrana simple y contienen en su interior enzimas hidrolíticas (rompen otras moléculas con ayuda de agua)

¿Qué funciones tienen? Realizan los procesos de:

Digestión celular, Muerte y regeneración celular Destrucción de bacterias.

Los peroxisomas

¿Qué son? Son orgánulos membranosos que se encuentran en el citoplasma y proceden del retículo endoplasmático rugoso o de otros peroxisomas.

¿Cómo son? Poseen forma esférica y tienen membrana simple. Contienen en su interior enzimas oxidasas y catalasas que forman núcleos cristalinos visibles al microscopio electrónico.

¿Qué funciones tienen? Realizan reacciones metabólicas de oxidación de otras moléculas, de las que se obtiene energía en forma de calor, pero no ATP. Otras funciones son:

Oxidación de los ácidos grasos y de aminoácidos. Eliminación de tóxicos como el etanol o el agua oxigenada (en células hepáticas) Almacén de ácidos grasos en semillas vegetales. Biosíntesis de ácidos biliares. Biosíntesis de algunos lípidos (hormonas y otros)

Las mitocondrias

¿Qué son? Son orgánulos alargados que poseen doble membrana y están presentes en todas las células eucariotas. Se cree que tienen origen bacteriano (teoría endosimbiótica)

¿Cómo son? Poseen las siguientes partes (ver imagen):

El mal funcionamiento de los lisosomas está relacionado con enfermedades como la gota o la artritis reumatoide.

¿Qué funciones tienen? Tienen como función la obtención de energía para la célula realizando la respiración celular.

Los cloroplastos

¿Qué son? Son orgánulos alargados que poseen doble membrana y solo aparecen en las células vegetales. Al igual que las mitocondrias, se cree que tienen origen bacteriano (teoría endosimbiótica).

¿Cómo son? Poseen las siguientes partes (ver dibujo):

¿Qué funciones tienen? Tienen como función la obtención de glucosa gracias a la realización de la fotosíntesis.

Orgánulos no membranosos

Entre los orgánulos citoplasmáticos que no están formados por membranas en la célula destacan dos: los ribosomas y el centrosoma.

Los ribosomas

¿Qué son? Son pequeños orgánulos de naturaleza proteica dispersos por el citoplasma o unidos a las membranas del Retículo endoplasmático Rugoso.

¿Cómo son? Están formados por proteínas asociadas a ARN-ribosómico y constan de dos subunidades de distinto tamaño que encajan entre sí: la subunidad mayor y la subunidad menor. Estas subunidades solo se unen cuando el ribosoma está operativo.

¿Qué funciones tienen? Tienen como función la fabricación de proteínas a partir de la traducción del

ARN mensajero procedente del núcleo.

El centrosoma

¿Qué es? Es un orgánulo de naturaleza proteica con aspecto de estrella que se encuentra en una zona cercana al núcleo celular.

¿Cómo es? Está formado por dos centriolos (estructura cilíndrica constituida por 9 tripletes de microtúbulos) inmersos en material rico en proteínas (material pericentriolar) y del que salen microtúbulos de forma radial.

¿Qué funciones tiene? Organizar el citoesqueleto de la célula y el huso mitótico en fase de división celular.

El Núcleo

Es una parte esencial de la célula eucariota. Tiene forma esférica, ocupa una posición más o menos central y en él se encuentra protegido el material genético. Su estructura se compone de:

Membrana nuclear con los poros nucleares.

Nucleoplasma Cromatina Nucléolo

La membrana nuclear

¿Qué es? Es una cubierta membranosa que rodea el material genético de células eucariotas.

¿Cómo es? es una membrana doble que guarda continuidad física con el Retículo Endoplasmático Rugoso, así que también tiene Ribosomas adheridos a su cara externa. Es una membrana poco permeable que posee unas estructuras denominadas poros, a través de los cuales se produce el intercambio de sustancias.

Los poros nucleares son complejos de naturaleza proteica que atraviesan la membrana nuclear y permiten y controlan el intercambio de sustancias. Están formados por proteínas denominadas nucleoporinas y tienen una estructura muy compleja.

¿Qué función tiene? Proteger el material genético y controlar el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el núcleo.

“Solenoide” Fibra de 30 nm.

“Collar de perlas”. Fibra de 10 nm.

Doble hélice ADN . Diámetro 2 nm

El nucleoplasma

¿Qué es? es la sustancia que rellena el interior del núcleo

¿Cómo es? es un coloide formado por agua, pequeñas sustancias disueltas y proteínas.

¿Qué función tiene? Permite las reacciones químicas y los contactos entre los componentes del núcleo.

La cromatina

¿Qué es? es el ADN asociado a proteínas en sus grados más bajos de empaquetamiento.

¿Cómo es? El ADN se asocia a un núcleo de proteínas denominadas histonas. La hebra de ADN da dos vueltas alrededor del núcleo de histonas y forma una estructura llamada nucleosoma. Entre un nucleosoma y otro hay un pequeño fragmento de ADN y todo el conjunto es similar a un collar de perlas.

■ La cromatina presenta dos niveles básicos de compactación: El “collar de perlas” o fibra de 10 nm y el “solenoide” o fibra de 30 nm algo más compactado. El nivel “collar de perlas” se denomina también

eucromatina y lo forma el ADN en estado activo (se transcribe y traduce). El nivel “solenoide” o fibra de 30 nm, se denomina heterocromatina y lo forma el ADN en estado inactivo (no se transcribe ni traduce). La heterocromatina puede ser facultativa si no siempre se encuentra en ese estado, o constitutiva si está en ese estado en todas las fases del ciclo celular.

¿Qué función tiene? Codifica las instrucciones que la célula necesita para funcionar correctamente.

El Nucleolo

¿Qué es? es una zona más o menos esférica en el interior del núcleo que se percibe más densa al microscopio electrónico.

¿Cómo es? está formada por ARN ribosómico y proteínas.

PARTES DE UN CROMOSOMA METAFÁSICO

metacéntrico submetacéntrico acrocéntrico telocéntrico

¿Qué función tiene? Es el lugar de fabricación de las subunidades que constituyen los ribosomas celulares.

Niveles de empaquetamiento del ADN. Formación de los cromosomas

La cantidad de ADN que hay en un único núcleo celular mide aproximadamente 2 m de longitud. ¿Cómo puede ocupar un espacio tan reducido? Esto es posible gracias a que el ADN se asocia a proteínas y adopta sucesivos niveles de empaquetamiento hasta llegar a su máximo grado: los cromosomas. En la imagen siguiente se ilustra este fenómeno:

Los cromosomas son estructuras formadas por el ADN en su máximo grado de empaquetamiento. Los constituye un esqueleto de proteína al que se asocia ADN extraordinariamente enrollado. Tienen forma de X (metafásicos) o de bastones (anafásicos) y constan de las siguientes partes:

Los cromosomas se clasifican en función de la localización de su constricción 1ªria o centrómero en:

Ciclo celular

Fase G2. Producción de nuevos orgánulos y preparación para la división celular.

Fase G1. La célula crece y sintetiza proteínas siguiendo instrucciones del núcleo, para cumplir con sus funciones. Gran actividad metabólicaFase S. La célula duplica su ADN.

Las células contienen también en su ADN información sobre la duración de las diferentes etapas por las que pasará desde que aparece hasta que se reproduce o muere, dichas etapas constituyen el ciclo celular, esto es, (atención a la definición) la serie de etapas secuenciales por las que pasa una célula a lo largo de su vida. El paso de una etapa a otra está estrictamente controlado por distintos factores celulares y su desarrollo correcto es de vital importancia para el organismo, ya que un fallo en el mecanismo de control desembocará en un tumor. Las células pasan por las siguientes fases vitales:

Interfase: periodo de tiempo entre dos mitosis. Ocupa el 90% del ciclo celular. Incluye las fases celulares:

G1 En él la célula realiza sus funciones con normalidad, crece y se desarrolla. Ocupa las fases del ciclo celular G1 (de GAP1, intervalo en inglés). Algunos tipos de células quedan estacionarias durante toda su vida en este intervalo (se dice que están en fase G0, que se considera dentro del G1).),

S (de Síntesis, donde se produce la duplicación del ADN). G2. En este periodo, aunque continúa con sus funciones, la célula se prepara para

la división celular, multiplicando sus orgánulos y creando otros nuevos que se repartirán entre las células hijas.

Fase M (mitosis) o de división

Durante este periodo, la célula interrumpe sus funciones normales, el citoesqueleto se reorganiza y forma el huso mitótico, la cromatina se condensa para constituir cromosomas y la célula entra en división, proceso del que surgirán dos células hijas idénticas a partir de la existente.