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Unidad 2: Biología de la Célula
2.2 Estructura y Función Celular
Curso Biología para Ingenieros
Enrique Blacio G., M.Sc.
Junio 2008
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Partes de la célula
Núcleo Organelos citoplasmáticos:
Mitocondrias Retículo endoplasmático Ribosomas Aparato de Golgi Vacuolas Lisosomas Microfilamentos y microtúbulos
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El Núcleo de la Célula
El NÚCLEO es el elemento más prominente, y se encuentra rodeado de una envoltura nuclear.
Es el depó sito de la informació n genética de la cé lula, localizada en la cromatina (mezcla de ADN y proteínas); la cromatina puede estar dispersa en el núcleo o condensada en cromosomas.
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El Núcleo de la Célula
El núcleo se encuentra solamente en las cé lulas eucariotas, y es la localizació n de la mayoría de los diferentes tipos de ácidos nucleicos.
Puede medir unas 5 µm de diámetro (más que algunas células procariotas).
En su interior encontramos toda la informació n genética de la cé lula en forma de ADN, que presenta diversas organizaciones a lo largo de la vida celular.
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El Núcleo de la Célula
Núcleo de célula vegetal Núcleo de célula animal 5
El Núcleo de la Célula
Núcleo de célula animal representado en este diagrama, mostrando su membrana con poros.
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El Núcleo de la Célula El núcleo presenta cromosomas si es que está en fase de
divisió n: mitosis. Cuando la cé lula no está en divisió n se encuentra en
INTERFASE, y no se observa ninguna estructura al microscopio ó ptico, sin embargo, el núcleo interfásico está trabajando intensamente, entre las funciones que realiza se encuentran:
Sitio de control por parte del ADN de las actividades celulares
Sitio de duplicació n del ADN previo a la divisió n celular
En el nucléolo (que carece de membrana propia) se inicia el ensamblaje de los ribosomas a partir de proteínas específicas y ARN
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La envoltura del núcleo
La envoltura nuclear es una doble membrana que rodea al núcleo y posee numerosos poros que permiten el pasaje de ARN y otros productos.
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La envoltura del núcleo
La envoltura nuclear crea y mantiene una estructura tridimensional que conforma el entorno donde el ADN se organiza en los cromosomas, se expresa y replica.
La envoltura nuclear consiste en dos membranas (interna y externa) que perió dicamente se unen definiendo poros, los cuales se rodean de las proteínas que conforman el complejo de poro nuclear (NPCs del ingles nuclear pore complexes) y regulan selectivamente la entrada y salida del núcleo.
El espacio entre la membrana interna y externa es de 200 a 300 angstroms. Este espacio se llena con proteínas recién sintetizadas.
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Los Organelos Citoplasmáticos
Mitocondrias: Este nombre proviene del griego mitos = hilo o hebra; chondros = grano, terró n, cartílago).
Son organelas autorreplicantes, que se encuentran en el citoplasma de la cé lula eucariota rodeadas por membranas.
Su trabajo es el de completar el proceso de consumo de la glucosa, a su vez generando (por quimió smosis) la mayor parte del ATP que necesita la cé lula para sus funciones.
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Mitocondrias
Las mitocondrias contienen su propio ADN y se piensa que representan organismos similares a las bacterias incorporados a la cé lula eucariota hace millones de añ os.
Funcionan como sitio de liberació n de energía (luego de la glicó lisis que se realiza en el citoplasma) y formació n de ATP por quimió smosis.
Se encuentran rodeadas por dos membranas, externa e interna, la cual posee repliegues o crestas mitocondriales, que son superficies donde se genera el ATP. El interior se denomina matriz y el espacio entre las dos membranas es el espacio intermembrana.
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Mitocondrias
Esquema de una mitocondria
Corte transversal de mitocondria de músculo animal
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Retículo Endoplasmático
Es una red de membranas interconectadas que forman cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proté ica, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, así como el transporte intracelular.
Se encuentra en la cé lula animal y vegetal pero no en la cé lula procariota.
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Retículo Endoplasmático Es de dos tipos: Rugoso y Liso. El retículo endoplasmatico rugoso se encuentra unido a la
membrana nuclear externa. El retículo endoplasmatico liso es una prolongació n del retículo
endoplasmatico rugoso.
El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas denominadas "riboforinas". Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se conoce como "luz del reticulo" o "lumen" donde caen las proteínas sintetizadas en é l. Está muy desarrollado en las cé lulas que por su funció n ceben realizar una activa labor de síntesis, como las cé lulas hepáticas o las cé lulas del páncreas.
El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el metabolismo de lípidos.
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Retículo Endoplasmático
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Funciones del Retículo endoplasmático
Síntesis de proteínas: ocurre en el RER mediante los ribosomas. Estas proteínas serán transportadas al Aparato de Golgi mediante vesículas de transició n donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduració n para luego formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.
Metabolismo de lípidos: El REL, al no tener ribosomas no sintetiza proteínas pero sí lípidos de la membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares o las hormonas esteroideas.
Detoxificació n: principalmente en las cé lulas del hígado y es la inactivació n de productos tó xicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser liposolubles (hepatocitos).
Glucoxilació n: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del RE.
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Ribosomas
Los ribosomas son organelos só lo visibles al microscopio electró nico debido a su reducido tamañ o ( 29 nm en cé lulas procariotas y 32 nm en eucariotas).
Están en todas las cé lulas vivas (excepto en los espermatozoides). Su funció n es ensamblar proteínas a partir de la informació n genética
que le llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). El ribosoma eucariota se puede encontrar unido al retículo
endoplasmático rugoso (RER), que es la forma habitual en la cé lula eucariota, o encontrarlo en el citoplasma, donde recibe el nombre de polisoma o polirribosoma (forma habitual en la cé lula procariota). Este polisoma se encarga de sintetizar proteínas de localizació n celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteínas de exportació n, aquellas que se trasnportarán desde la cé lula hacia otro lugar donde se necesite.
Los ribosomas no tiene membranas y se separan en dos subunidades cuando no están sintetizando proteínas.
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Ribosomas
Los ribosomas son el sitio de la síntesis proteica, en donde el ARN se traduce a proteínas.
La síntesis proteica es extremadamente importante para la cé lula, y por lo tanto se encuentra en la cé lula un gran numero de ellos (llegando a menudo a cientos o miles).
Los ribosomas se pueden encontrar libres en el citoplasma o bien adheridos al Retículo endoplásmico.
El retículo endoplásmico que contiene ribosomas adheridos se denomina retículo endoplásmico rugoso porque los ribosomas se ven como puntos negros sobre el retículo endoplásmico cuando se observa en fotos al microscopio electró nico, dando al retículo endoplásmico una textura rugosa.
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Ribosomas
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Aparato de Golgi El aparato de Golgi (cuerpo de Golgi o complejo de Golgi) es un
organelo presente en las cé lulas eucariotas y pertenece al sistema de endomembranas del citoplasma celular.
Está formado por unos 4-8 dictiosomas, que son sáculos aplanados rodeados de membrana y apilados unos encima de otros.
Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso.
Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilació n de proteínas; la selecció n, destinació n, glicosilació n de lípidos, y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.
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Aparato de Golgi
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Aparato de Golgi
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Vacuolas Una vacuola es una cavidad rodeada por una membrana que
se encuentra en el citoplasma de las cé lulas, pero únicamente de las vegetales.
Se forman por fusió n de las vesículas procedentes del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi. En general, sirven para almacenar sustancias de desecho o de reserva (agua con varios azúcares, sales, proteínas y otros nutrientes disueltos en ella).
En las cé lulas vegetales, las vacuolas ocupan gran parte del volumen celular y en ocasiones pueden llegar hasta casi la totalidad (Entre el 30% y el 90%). También, aumentan el tamañ o de la cé lula por acumulació n de agua.
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Vacuolas Contienen enzimas
hidrolíticas y sustratos en proceso de digestió n. En el primer tipo, los sustratos son de origen externo y son capturados por endocitosis; una vez producida la digestió n, 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 cé lula.
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Vacuolas
Las vacuolas son sacos limitados por membrana, llenos de agua con varios azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes disueltos en ella. Cada cé lula vegetal contiene una sola vacuola de gran tamañ o que usualmente ocupa la mayor parte del espacio interior de la cé lula.
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Lisosomas
Las lisosomas son vesículas relativamente grandes, formadas por el retículo endoplasmático rugoso y luego empaquetadas 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.
Solamente se las encuentra en las cé lulas animales.
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 asimismo, protege al citosol y al resto de la cé lula 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 cé lula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis. Llamados "bolsas suicidas" porque si se rompiera su membrana, las enzimas encerradas en su interior , terminarían por destruir a toda la cé lula.
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Lisosomas
Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes organelos de la cé lula, englobándolos, digiriéndoles y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los orgánulos de la cé lula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestió n de los orgánulos se llama autofagia. Por ejemplo, las cé lulas hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas.
Las enzimas más importantes en el lisosoma:
Lipasa, que digiere lípidos, Glucosilasas, que digiere carbohidratos (azúcares), Proteasas, que digiere proteínas, Nucleasas, que digiere ácidos nucleicos.
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Lisosomas
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Microfilamentos y microtúbulos
Microfilamentos son finas fibras de proteínas de 3 a 7 nm de
diámetro y están formados por subunidades de la proteína contráctil llamada actina.
Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a menudo, son usados por la cé lula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla.
Se sitúan en la periferia de la cé lula y son los responsables de la forma y del desplazamiento celular. También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de divisió n y motilidad.
Tienen una misió n esquelé tica. Son responsables de los movimientos del citosol. Son los responsables de la contracció n de las cé lulas musculares.
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Microfilamentos y microtúbulos
Microtúbulos (del latín mikros = pequeñ o, tubus = cañ o, conducto) Conducto hueco, estrecho y alargado de unos 25 nm de diámetro. Se compone de dos subunidades de proteínas que se alternan a lo largo del mismo.
Los microtúbulos intervienen en diversos procesos celulares que involucran desplazamiento de vesículas de secreció n, movimiento de orgánulos, transporte intracelular de sustancias, así como en la divisió n celular (mitosis y meiosis) y que, junto con los microfilamentos y los filamentos intermedios, forman el citoesqueleto. Además, constituyen la estructura interna de los cilios y los flagelos y mueven a los cromosomas en la divisió n celular.
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Microfilamentos y microtúbulos
Sección de microtúbulos de pocos dímeros de longitud.
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Organelos de células vegetales
Plástidos Los plástidos son también organelas rodeadas por membranas que se
encuentran en los eucariotas. Los cloroplastos son el sitio de la fotosíntesis en los eucariotas. Contienen clorofila, el pigmento verde necesario para que ocurra la
fotosíntesis y los pigmentos accesorios asociados (carotenoides) al fotosistema encerrados en sacos membranosos: los tilacoides (una pila de tilacoides se denomina grana) que flotan en un fluido llamado estroma. Los cloroplastos contienen diferentes tipos de pigmento accesorios, dependiendo del grupo taxonó mico del organismo que se estudia.
Los leucoplastos guardan reservas de almidó n, a veces proteínas o aceite.
Los cromoplastos guardan pigmentos relacionados con los colores brillantes de las flores y/o frutos.
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Organelos de células vegetales
Cloroplasto de célula vegetal
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