BLOQUE II: BIOLOGÍA CELULAR

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1 BLOQUE II: BIOLOGÍA CELULAR UD 8: MORFOLOGÍA CELULAR II: RIBOSOMAS Y SISTEMAS DE ENDOMEMBRANA VACUOLAS Son mucho más abundantes en células vegetales que en animales. En las primeras ocupan hasta el 90% del volumen celular. Las células vegetales jóvenes presentan vacuolas pequeñas que proceden del RE y del aparato de Golgi. A medida que la célula madura, estas vesículas cogen agua, aumentan de tamaño y se van fusionando, hasta formar vacuolas grandes en las células maduras. Las principales funciones son: - Almacén de sustancias nutritivas y de desecho. - Degradación de determinadas sustancias, por lo que contienen numerosas enzimas hidrolíticas. - Defensa para la célula. - En la célula vegetal, resistencia a las variaciones de su entorno. INCLUSIONES Son materias sólidas almacenadas en el citoplasma que no están rodeadas de membrana. Suelen ser generalmente grasa o glucógeno. Las células animales necesitan continuamente combustible para obtener energía, mediante un conjunto de reacciones que forma el metabolismo oxidativo. Como combustible suelen utilizar la grasa o la glucosa (que la almacenan en forma de glucógeno). La grasa se encuentra almacenada en el tejido adiposo y de allí se libera a la sangre (con un grado de insaturación suficiente para encontrarse en estado líquido a temperatura corporal). Como son insolubles en agua aparecen en el citoplasma en forma de gotas. El glucógeno es un polímero ramificado de la glucosa que se almacena generalmente en el hígado, pero las células también almacenan glucógeno en el citoplasma como ocurre en el músculo esquelético estriado; supone una reserva de energía para realizar la contracción muscular. MICROSOMAS (PEROXISOMAS) Son pequeños orgánulos citoplasmáticos que aparecen en casi todas las células eucariotas. No son verdaderos orgánulos, sino que son vesículas membranosas con un contenido enzimático. Existen diversos tipos de microsomas, pero los más importantes son los peroxisomas. 1

2 PEROXISOMAS Contienen determinadas enzimas oxidasas que utilizan el oxígeno para oxidar sustancias como aminoácidos, ácido úrico, urea, etc. Todas estas reacciones oxidativas producen agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H 2 O 2 ), que es altamente tóxico para la célula y necesita ser eliminado. Por ello, los peroxisomas contienen otra enzima que destruye el peróxido de hidrógeno y que recibe el nombre de catalasa. Como productos finales de esta reacción se obtiene agua y oxígeno, que no solo no son nocivas para la célula, sino que además, son aprovechadas para realizar otras reacciones metabólicas. Los peroxisomas se escinden por división, aunque no contienen genoma propio. En las células vegetales intervienen en la conversión de ácidos grasos a glúcidos participando en el ciclo del glioxilato. Los peroxisomas se llaman en este caso glioxisomas. Las grasas entran desde el citosol, se tranforman en glúcidos y éstos salen para dirigirse después a la mitocondria, donde producirán energía. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE) Es un conjunto de membranas aplastadas que forman una serie de túbulos adosados a la pared interna de la membrana plasmática y a la pared externa de la membrana nuclear. Existen dos tipos de RE: - El retículo endoplasmático rugoso (RER) presenta ribosomas adosados en su cara externa. Su función es recoger las proteínas sintetizadas por los ribosomas en el citosol. - El retículo endoplasmático liso (REL) no presenta ribosomas adosados en su cara externa. Su función es sintetizar los lípidos necesarios para la renovación de la membrana celular. Cisternas o sáculos del RER Ribosomas Lumen Núcleo 2

3 El RER está relacionado con el aparato de Golgi para el transporte de sustancias. Las proteínas contienen señales que nos indican su destino final en la célula. Al encontrarse éstas almacenadas en el RER, algunas son retenidas en el propio retículo endoplasmático, por ser proteínas destinadas a él mismo. El resto de proteínas son conducidas al aparato de Golgi en vesículas de transporte; de éste pasarán al citoplasma almacenándose en las vacuolas o en los lisosomas. Las proteínas, antes de salir del RE, tienen que pasar un control de calidad; sólo las que estén correctamente sintetizadas pasarán al aparato de Golgi. APARATO DE GOLGI Se localiza generalmente cerca del núcleo. Su estructura está formada por varias unidades conectadas entre sí, denominadas dictiosomas; cada dictiosoma está formado por 5, 6 ó 7 sáculos o cisternas apiladas con los extremos dilatados, en esos extremos se encuentran gran número de vesículas de diversos tamaños. Cada dictiosoma tiene tres regiones: - Cara cis: es la zona más próxima al RE, llamada cara de formación. - Zona media: es la parte central. - Cara trans: es la zona más próxima al citosol, o cara de maduración. Las proteínas almacenadas en el RER entran por la cara cis al aparato de Golgi y se acumulan en sus vesículas laterales, llamadas vesículas de transición; éstas atraviesan la zona media y llegan a la cara trans del aparato de Golgi por un sistema de transporte de tipo vesicular. Las vesículas se forman por gemación y segmentación en una cisterna y pasan a la siguiente. Durante todo el trayecto las proteínas sufren una serie de transformaciones. Las vesículas de la cara trans reciben el nombre de vesículas de secreción. Las proteínas del aparato de Golgi pasan al citosol y se almacenan en vacuolas para cualquier necesidad de la célula, en los lisosomas para la digestión, o en vacuolas de secreción. Las funciones del aparato de Golgi son: - La principal función es el transporte de proteínas del retículo endoplasmático al citosol. - La formación de estructuras como el tabique telofásico (fragmoplasto) en al mitosis de células vegetales. - Es responsable de la formación del acrosoma del espermatozoide. - Es responsable de la síntesis de los componentes de la pared celular en vegetales (celulosa, hemicelulosa y pectina). RIBOSOMAS Son orgánulos muy pequeños sólo visibles al microscopio electrónico. Están presentes en todo tipo de células excepto en los espermatozoides (y en los glóbulos rojos son muy escasos). Su estructura está formada por dos subunidades, una más grande (subunidad mayor) que la otra (subunidad menor). Contiene distintos tipos de ARN, principalmente ARNr. Se pueden encontrar libres en el citosol, adheridos a la membrana del retículo endoplasmático rugoso, o formando cadenas llamadas polisomas o polirribosomas. 3

4 LISOSOMAS Son orgánulos esféricos formados por una membrana que contiene en su interior enzimas hidrolíticas responsables de la digestión de partículas sólidas. La mayor parte de las enzimas son hidrolasas procedentes del aparato de Golgi, de donde llegan por medio de vesículas especiales. La principal función de los lisosomas es la digestión. En el momento que penetra en al célula una partícula por fagocitosis acuden los lisosomas, vierten su contenido enzimático y forman una vacuola digestiva. Finalizada la digestión las sustancias no ingeridas se transforman en una vacuola fecal que se expulsa al exterior. Se denomina lisosoma primario al que sólo contiene enzimas hidrolíticas por no haber realizado ninguna digestión. El lisosoma secundario es el que contiene enzimas digestivas, restos de digestión y sustratos en vía de digestión. Estos lisosomas secundarios son vacuolas grandes de contenido heterogéneo que generalmente reciben el nombre de heterofágicos. También existen lisosomas autofágicos que son aquéllos que digieren partículas propias de la célula, como algún orgánulo, restos de membrana, inclusiones, etc. MITOCONDRIA Es un orgánulo en forma de bastón alargado y formado por una doble membrana: la membrana mitocondrial externa (lisa), y la membrana mitocondrial interna (rugosa). La membrana interna tiene unas prolongaciones hacia el interior que reciben el nombre de crestas mitocondriales. El espacio interno se denomina matriz mitocondrial, y el espacio entre las membranas espacio intermembranoso. En la membrana externa aparece una proteína que es la porina que está especializada en formar canales acuosos que permitan el paso de moléculas pequeñas del exterior, por lo que el espacio intermembranoso tiene una composición semejante al citosol. En el interior de la matriz se encuentran ribosomas 70 S responsables de la síntesis de proteínas, y un ADN circular bicatenario responsable de la reproducción independiente de las mitocondrias. Las mitocondrias de las células animales son todas de origen materno, puesto que proceden del citoplasma del óvulo después de la fecundación y posteriormente se van reproduciendo con su ADN propio y con procesos de bipartición y segmentación cuando la mitocondria ha aumentado su tamaño. Es decir, que las mitocondrias son orgánulos que poseen autoperpetuación. La principal función de la mitocondria es realizar la respiración celular, por la que se descomponen los nutrientes en presencia de O 2, produciendo energía en forma de ATP. En la respiración aerobia de la glucosa, el primer proceso es la glucolisis (que tiene lugar en el citosol, fuera de las mitocondrias), el segundo es el ciclo de Krebs (que tiene lugar en la matriz mitocondrial), y el tercero es la cadena respiratoria o fosforilación oxidativa (que tiene lugar en las crestas mitocondriales), con un transporte de electrones por el que se forma ATP. 4

5 PLASTOS Son orgánulos específicos de la célula vegetal. Contienen sustancias en su interior por lo que se clasifican en diversos grupos. Plastos Se clasifican en Leucoplastos Almacenan sustancias. Amiloplastos Oleoplastos Proteoplastos Cromoplastos Se caracterizan por Almidón Grasas Proteínas Poseer pigmentos Sintetizar y acumular sustancias de reserva. Contienen pigmentos que les dan color. Cloroplastos Rodoplastos Clorofila Ficoeritrina Células vegetales con cloroplastos CLOROPLASTOS Presentan forma de bastón alargado, como las mitocondrias pero más grandes y con un sistema de membranas diferente. Presenta una membrana plastidial externa (lisa) y una membrana plastidial interna (también lisa). El espacio interno recibe el nombre de estroma, y en él aparecen unas terceras membranas que lo atraviesan longitudinalmente (membranas tilacoidales) y que se agrupan en las partes laterales, formando las granas que contienen clorofila. La membrana externa también presenta porina, la proteína en forma de canal que la hace permeable a moléculas pequeñas hacia el espacio intermembranoso. El interior del estoma presenta ADN circular bicatenario y ribosomas 70 S, responsable de la autoperpetuación de los cloroplastos. Su principal función es la fotosíntesis, que presenta dos fases. La primera recibe el nombre de fase lumínica y tiene lugar en las membranas tilacoidales, donde se encuentra la clorofila, capaz de absorber la luz y liberar electrones que mediante una cadena transportadora desprende energía en forma de ATP; a este proceso se le denomina fotofosforilación oxidativa. La segunda fase se desarrolla en el estroma del cloroplasto y consiste en la fijación del CO 2 atmosférico, para obtener moléculas orgánicas mediante el ciclo de Calvin. A este proceso se le llama también fase oscura. Nota: para estudiar mejor, es recomendable ver los dibujos el PowerPoint de este tema. 5

6 PREGUNTAS DE SELECTIVIDAD 1. Existen sustancias proteicas que se sintetizan en la célula y que posteriormente son degradadas al exterior: a) Cite por orden de actuación las estructuras y orgánulos citoplasmáticos que intervienen. (1 pto) b) En su paso a través del complejo de Golgi, por qué cara del complejo entra y por cual salen. (0,5 ptos) c) Con qué denominación se conoce al proceso más habitual de excreción de sustancias al exterior y qué estructuras celulares intervienen en él. (0,5 ptos) 2. Realiza el esquema de una mitocondria y señala sus componentes. (1 pto) 3. Indique las semejanzas en el ámbito estructural entre mitocondrias y cloroplastos.(1 pto) 4. Cloroplastos: a) Mencione las partes de la estructura del cloroplasto con estos procesos: - Síntesis de ATP. - Ciclo de Calvin - Cadena de transporte electrónico - Fotolisis 5. Ribosomas: a) Explique su estructura. (0,5 ptos) b) Explique su composición química. (0,5 ptos) c) Explique su función. (0,5 ptos) d) Su localización en células procariontes y eucariontes. (0,5 ptos) 6. Cilios: a) Exponga la estructura y función de un cilio. (1,5 ptos) b) Dibuje el esquema de la sección transversal de su axonema. (0,5 ptos) 7. Aparato de Golgi: a) Características estructurales. (1 pto) b) Cómo se originan las vesículas golgiales y cual es su función (0,5 ptos) c) Cite dos funciones del Aparato de Golgi. (0,5 ptos) 8. Pared celular: La célula vegetal, además de la pared celular tiene otras características diferenciales con la célula eucarionte animal. a) Indique otras diferencias. b) Explique la composición química de la pared celular. c) Cite dos funciones de la pared celular. 9. Lisosomas: a) Defina lisosoma primario. (0,5 ptos) b) Cite el orgánulo que origina lisosomas y otro que intervenga en la síntesis de su contenido. (0,5 ptos) c) Explique como se convierte un lisosoma primario en un lisosoma secundario. (0,5 ptos) d) Cite la función de los lisosomas. (0,5 ptos) 10. Membrana plasmática: a) Explique la composición química de la membrana. (0,5 ptos) b) Modelo hipotético de la estructura; explíquelo con los nombres. (0,75 ptos) c) De qué forma puede realizarse el transporte de sustancias a través de la membrana? (0,75 ptos) 6

7 11. Pared celular: a) Explique la composición química y estructural. b) Función que desempeña. c) Indique el principal orgánulo implicado en la formación celular. En qué fase se forma (telofase). 12. Diferencias entre célula eucarionte y procarionte: a) Cite los componentes comunes esenciales. (1 pto) b) Cite sus diferencias. (1 pto) 7