Citología II. Prof. Iris Edith Peralta

Transcripción

1 Citología II Prof. Iris Edith Peralta BOTÁNICA I - CÁTEDRA DE BOTÁNICA AGRÍCOLA - FCA - UNCU

2 Célula Vegetal Espacio intercelular Peroxisoma Tonoplasto Pared celular Laminilla media Cloroplastos Cordones citoplasmáticos Citosol Plasmalema Vacuola Campo de punteaduras, paso de plasmodesmos Dictiosoma Núcleo Mitocondria Nucleolo Ribosoma Cisternas Retículo endoplasmático rugoso Túbulos Retículo endoplasmático liso Fotografía ME

3 PARED CELULAR Laminilla media Pared primaria Pared secundaria Plasmodesmos PROTOPLASTO Protoplasma Núcleo Envoltura nuclear (Carioteca) Nucleoplasma Cromatina Nucleolo Paraplasma Citoplasma Hialoplasma Membrana citoplasmática (Plasmalema) Sistema endomembranoso Retículo endoplasmático Dictiosomas Vesículas Citoesqueleto Microtúbulos Microfilamentos Organelas rodeadas por dos membranas: Plastos o plastidios Mitocondrias Organelas rodeadas por una membrana: Microcuerpos Organelas sin membranas: Ribosomas Vacuolas (tonoplasto) Inclusiones hidrófobas-. Grasas, aceites, ceras Sustancias ergásticas: cristales, taninos, colorantes, hidratos de carbono, proteínas

4 Protoplasma: es el conjunto de los constituyentes vivos de la célula. Gran similitud entre el protoplasma de las células animales y vegetales. El protoplasma activo posee un gran contenido de agua (+70%), además de otras sustancias como sales minerales, azúcares, proteínas, ácidos y lípidos. En la mayoría de los tejidos vegetales el agua supera el 90%, los iones (K+, Na+, Ca2+) no llegan al 1%, y el resto corresponde a moléculas orgánicas. Composición atómica de tres organismos representativos (% en peso fresco) ELEMENTO Hombre Alfalfa Bacterias C 19,37 11,34 12,14 H 9,31 8,72 9,94 N 5,14 0,83 3,04 O 62,81 77,90 73,68 P 0,63 0,71 0,6 S 0,64 0,10 0,32 CHNOPS total 97,90 99,60 99,72

5 El análisis de un plasmodio de Fuligo varians (Micomyceta) revela la siguiente composición en peso fresco: Agua=82,6% Otras sustancias=17,4% Sustancias solubles=40,7% [proteínas=26,5% y glúcidos=14,2%] Sustancias insolubles=59,3% [proteínas=42,3%, lípidos=11,3%, sales minerales=2,2%, varios=3,5%] Cuando se reduce el contenido de agua en los tejidos, como en la maduración de las semillas donde el tejido de reserva contiene sólo un 10-12% de agua, el protoplasto reduce su actividad metabólica y se encuentra en latencia.

6 CITOPLASMA Es la matriz fundamental que rodea al núcleo, traslúcida, hialina, que posee un sistema de endomembranas interconectadas, e incluye organelas y otras estructuras (microtúbulos, microfilamentos) y algunas inclusiones inertes del paraplasma. Componente fundamental: Hialoplasma. Posee aproximadamente 70% de agua y un 30% de materia orgánica. Desde el punto de vista físico se reconocen dos fases: líquida acuosa y fase dispersa asimilable a un sistema coloidal. El hialoplasma es viscoso, no miscible con el medio acuoso, presenta elasticidad y forma un gel. Además, por sus características físico-químicas permite el movimiento o corriente citoplasmática, evidenciada por el desplazamiento de las organelas y otras partículas. Este movimiento se denomina ciclosis.

7 CITOPLASMA Es el soporte del metabolismo, numerosas reacciones son catalizadas por enzimas presentes en el citoplasma, que intervienen en la síntesis o desdoblamiento de sustancias. El citoplasma esta separado de la pared celular por la membrana plasmática o plasmalema, y de las vacuolas por el tonoplasto. Posee unos 75-80A (7,5-8 nm) de espesor y por ello sólo se observa con el microscopio electrónico. Las conexiones citoplasmáticas entre células vecinas ocurren a traves de finos conductos los plasmodesmos, que permiten el transporte intercelular de macromoléculas

8 Las conexiones citoplasmáticas entre células vecinas ocurren a traves de finos conductos los PLASMODESMOS, que permiten el transporte intercelular de macromoléculas (azúcares solubles, aminoácidos, nucleótidos libre, partículas virales)

9 Si la célula vegetal fuera sometida a soluciones hipertónicas (sacarosa concentrada o cloruro de sodio al 6%), se produciría una plasmólisis y en consecuencia la vacuola se reduciría arrastrando al citoplasma.

10 Célula normal con vacuolas turgentes (hidratadas) Plasmólisis Fotografía ME Vacuola Citoplasma Finus tractus Citoplasma Vacuola

11 CITOPLASMA Durante la plasmólisis, plasmalema se separa de la pared y su presencia se evidencia a través los finos tractus, que se ubican en la zona de conecciones citoplasmáticas entre células adyacentes. La plasmólisis es definitiva cuando se separa totalmente el plasmalema, esto lleva a la muerte celular y al marchitamiento permanente de la planta (fenómeno irreversible). El plasmalema deja pasar ciertos solutos y otros no, es decir que es selectivamente permeable o semipermeable. Esta propiedad es común a todas las membranas celulares.

12 Constitución físico-química de las membranas Las membranas son estructuras móviles y dinámicas que cambian continuamente su forma y superficie. El sistema de endomembranas es un ejemplo de la movilidad de las membranas celulares. Las membranas citoplasmáticas internas (excepto plastidios y mitocondrias) forman un continuo con el retículo endoplasmático como fuente inicial de las membranas.

13 El modelo de estructura de membranas más ampliamente aceptado es el modelo del mosaico fluido (Singer y Nicholson, 1972). Las biomembranas son estructuras lipoproteínicas, constituida por una doble capa lipídica con proteínas globulares incluídas.

14 Estructura de las Biomembranas Modelo del Mosaico Fluido Proteínas integrales Glucoproteínas Cadena de Glucolípidos carbohidratos Proteínas integrales Proteínas integrales Proteínas periféricas Superficie externa (hacia la pared) Bicapa de lípidos Región hidrofílica polar 75-80A Bicapa de lípidos Superficie interna Región hidrofóbica nopolar Bicapa de fosfolípidos: estructura fluída e impermeable, 40-50% Proteínas: funciones de la membrana (transducción de la energía), 60-50%

15 Estas proteínas, denominadas integrales (o también transmembrana o en tunel), se extienden a través de la doble capa y sobresalen a cada lado. La porción de la proteína incluída en la bicapa es hidrófoba, mientras que los dominios de la proteína expuestos al exterior son hidrófilos, se interpreta que también existen conductos hidrófilos que atraviesan algunas proteínas integrales. Otras proteínas, las periféricas, se ubican sólo sobre la superficie de la capa bilipídica y están unidas a las partículas polares de los lípidos de la membrana mediante uniones electroestáticas y no entran en contacto con las cadenas apolares de hidrocarburos de los lípidos. Por lo tanto pueden desprenderse con facilidad de las biomembranas.

16 Permeabilidad selectiva de las membranas celulares A. Difusión simple: moléculas no polares y bajo peso molecular B. Difusión facilitada: canales iónicos en proteínas de transporte (agua, iones) C. Difusión a través de proteínas transportadoras con gasto de energía A B C Transporte pasivo Transporte activo

17 Retículo endoplasmático El RE junto con el aparato de Golgi forman parte del complejo sistema tridimensional de endomembranas celulares. En sección en ME posee dos unidades de membrana separadas por un espacio estrecho y transparente, tienen forma de sacos aplanados o cisternas. La forma y desarrollo del RE varía de acuerdo al tipo de célula, su actividad metabólica y su estado de diferenciación. Cuando contiene ribosomas ensamblados en grupos (5-100) de polisomas, se lo denomina RE rugoso y allí ocurre la síntesis de proteínas. El RE sin ribosomas se denomina liso y típicamente tiene forma tubular (túbulos). Ambos tipos pueden estar presentes en la célula.

18 Retículo endoplasmático El RE funciona como un sistema de comunicaciones dentro de la célula, y existe continuidad con la parte externa de la membrana nuclear o carioteca. El RE constituye un sistema de conductos que transportan materiales, proteínas, lípidos a otras partes. También interviene en la comunicación entre células vecinas a través de los cordones de citoplasma (plasmodesmos). Es el principal sitio donde se producen la síntesis de membranas, y aparentemente interviene en la formación del tonoplasto (membrana de la vacuola), de microcuerpos y de las cisternas de los dictiosomas.

19 Polisomas Retículo Endoplasmático Fotografías ME

20 Vesículas Retículo Endoplasmático rugoso Fotografía ME

21 Retículo endoplasmático

22 Aparato de Golgi Se denomina al conjunto de dictiosomas o cuerpos de Golgi, que son las unidades funcionales. Los dictiosomas consisten en un grupos de 5-7 sacos aplanados en forma de discos o cisternas a menudo ramificados en sus márgenes en una compleja serie de túmulos. Los dictiosomas tienen dos superficies o caras: la de construcción, o formación o polo de regeneración (Cara Cis) que se asemeja estructuralmente al RE (orientada hacia el retículo), y el polo opuesto o cara de maduración o secreción (Cara Trans) se parece más a la membrana citoplasmática (orientada hacia el plasmalema).

23 Aparato de Golgi Plasmalema Cara de maduración TRANS RE Cara de formación CIS Fotografía ME

24 Aparato de Golgi

25 D=Dictiosoma, Dt cara trans o de maduración, Dc cara Cis o de formación Fotografía ME

26 Aparato de Golgi Los dictiosomas intervienen en la secreción de sustancias relacionadas con la síntesis la pared (hidratos de carbono, celulosa). Las sustancias son transportadas por vesículas que se desprenden de la cara de secreción (trans) y se fusionan con el plasmalema, liberando los polisacáridos que formarán la pared (fenómeno de exocitosis). También transportan glucoproteínas, la parte proteíca la sintetiza el RE rugoso y la porción del hidrato de carbono lo hace el dictiosoma.

27 Citoesqueleto Microtúbulos, sistema de estructuras no membranosas largas, delgadas y cilíndricas de aproximadamente 24 nm de diámetro y longitud variable. Son subunidades de la proteína tubulina ensambladas en hélice y formando 13 filamentos verticales alrededor de un hueco central.

28 Microtúbulos Tubulina (proteína) Fotografías ME

29 Los microtúbulos son estructuras dinámicas, se fragmentan o ensamblan de acuerdo al ciclo celular. Se forman en los centros de organización de los microtúbulos. Están implicados en el crecimiento ordenado de la pared celular, y alineamiento de las microfibrillas de celulosa (la expansión celular es gobernada por el alineamiento de las microfibrillas). También dirigen las vesículas de los dictiosomas a la pared en formación, y dirigen las fibras del huso que se forman en las células en división, e intervienen en la formación de la placa celular. Los microtúbulos forman parte de flagelos y cilias, e intervienen en el movimiento.

30 Citoesqueleto Los microfilamentos están constituídos por proteínas contráctiles, actinas, en forma de largos filamentos de 5-7 nm de diámetro, que se disponen en haces y participan en el flujo citoplasmático (movimiento de estructuras y organelas en el citoplasma). Enrejado microtrabecular tridimensional de finas hebras (3-6 nm) que divide a la célula en una fase rica en proteínas (hebras) y otra fluída rica en agua entre los espacios del enrejado, tomando una consistencia de gel. Se cree que esta estructura da puntos de fijación a las organelas y favorece la comunicación y transporte celular.

31 Núcleo Citoesqueleto puesto de manifiesto por inmunofluorescencia

32 Microtúbulos Pared celular Citoesqueleto Microtúbulos Fotografías ME

33 Microcuerpos Organelas esféricas rodeadas por una sola membrana, de 0,5-1,5µm, con un interior granuloso y a veces con un cuerpo cristalino de proteínas (son enzimas entre ellas la catalasa), no poseen ADN pero se multiplican por fisión. Generalmente asociados al RE. Los peroxisomas participan en asociación con los cloroplastos y mitocondrias en el proceso de fotorespiración. Participa en la oxidación del ácido glicólico a glioxalato que produce agua oxigenada o peroxido de hidrógeno H2O2, que es destruido por la enzima catalasa.

34 Microcuerpos Cloroplastos Fotografía ME

35 Microcuerpos Otros microcuerpos denominados glioxisomas, posee las enzima necesarias para la conversión de ácidos grasos en hidratos de carbono, durante el proceso de germinación de semillas oleaginosas. Los lisosomas, intervienen en la lisis o degradación celular y poseen enzimas que catalizan estas reacciones.