1 El hialoplasma y el citoesqueleto

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1 1 El hialoplasma y el citoesqueleto Página Resume las funciones del citoesqueleto. El citoesqueleto determina la forma de la célula, sus movimientos y los de sus orgánulos, así como la separación de los cromosomas durante la división celular. 68

2 2 Las estructuras formadas por microtúbulos Página Describe la morfología de un diplosoma. Se llama diplosoma a un par de centriolos, que normalmente forman parte del centrosoma. Se colocan perpendiculares entre sí. Cada centriolo es una corta formación cilíndrica, constituida por nueve tripletes de microtúbulos periféricos, unidos entre sí, y ningún microtúbulo central (estructura 9 + 0). 2. Indica las funciones del centrosoma. El centrosoma organiza los microtúbulos celulares, que crecen desde su material pericentriolar (que es el centro organizador de los microtúbulos, COM) hacia la periferia de la célula. Participa en la mitosis mediante la formación del huso mitótico (cuyos microtúbulos se extienden a partir de centrosomas duplicados), si bien las células que no tienen centriolos (células vegetales, muchas eucariotas unicelulares y algunas células animales, como los óvulos del ratón) también forman husos con microtúbulos. Página Relaciona los términos cilios, flagelos y centriolos. En qué función biológica están implicados? Los cilios, los flagelos y los centriolos son estructuras formadas por microtúbulos. Los centriolos intervienen en el crecimiento de los cilios y de los flagelos, y como integrantes del centrosoma participan en la formación del huso mitótico. Los cilios y los flagelos son prolongaciones móviles de la membrana y se diferencian en que los cilios son cortos y numerosos, mientras que los flagelos son largos y escasos. Son responsables de la locomoción de las células. 4. Explica las diferencias estructurales que hay entre los centriolos y los cilios y los flagelos. El centriolo es una corta formación cilíndrica, constituida por nueve tripletes de microtúbulos periféricos, unidos entre sí, y ningún microtúbulo central (estructura 9 + 0). Los cilios y los flagelos, de la punta a la raíz, tienen cuatro zonas diferenciadas: el tallo o axonema, la zona de transición, el corpúsculo basal y la raíz. El tallo o axonema presenta en su interior dos microtúbulos centrales, rodeados por una delgada vaina. En la periferia, alrededor de este par central y unidos a él mediante unos radios, hay nueve pares (dobletes) de microtúbulos (estructura 9 + 2), todos orientados paralelamente al eje principal de la estructura y unidos entre sí. La zona de transición es la zona que marca la transición de la estructura 9 + 2, presente en el axonema, a la estructura del cuerpo basal o centriolo. Los dobletes periféricos se transforman en tripletes. En esta zona desaparecen los dos microtúbulos centrales y los radios que los unen a los tripletes periféricos. El corpúsculo basal es un cilindro situado en la base del cilio o del flagelo, justo por debajo de la membrana plasmática. Presenta la misma estructura que los centriolos (9 + 0), pues carece del par de microtúbulos centrales, y, en vez de llevar nueve dobletes de microtúbulos periféricos, lleva nueve tripletes. La raíz (raíces ciliares) está constituida por microfilamentos con función contráctil que salen del extremo inferior del corpúsculo basal. 5. Cita las funciones de los cilios. Los cilios pueden desempeñar dos funciones: mover el líquido que rodea la célula e impulsar esta a través de un fluido y, como en el caso de algunos protozoos, utilizarlos también para la captura de partículas nutritivas. 6. Qué es el corpúsculo basal? El corpúsculo basal es un cilindro situado en la base del cilio o del flagelo, justo por debajo de la membrana plasmática. Presenta la misma estructura que los centriolos (9 + 0), pues carece del par de microtúbulos centrales, y, en vez de llevar nueve dobletes de microtúbulos periféricos, lleva nueve tripletes. 69

3 7. Define axonema. El axonema o tallo es la parte del cilio o del flagelo que se prolonga hacia el exterior de la célula, rodeado por la membrana plasmática. 70

4 3 Los ribosomas y las inclusiones citoplasmáticas Página Indica la composición química de los ribosomas. Los ribosomas están compuestos por proteínas ribosómicas, ARN ribosómico y gran cantidad de agua (80 %). 2. Cuál es la función de los ribosomas? La función de los ribosomas es participar en la traducción o la síntesis de proteínas. 3. En qué lugar de la célula se localizan los ribosomas? En las células procariotas los ribosomas se localizan en el citoplasma. En las células eucariotas podemos localizarlos: En el hialoplasma libres o agrupados linealmente (polisomas). Adheridos a la cara externa de la membrana del retículo endoplasmático rugoso. Adheridos a la cara citoplasmática de la envoltura nuclear externa. En la matriz mitocondrial y en el estroma de los cloroplastos. 4. Indica las diferencias entre los ribosomas de una célula eucariota y los de una procariota. Los ribosomas procariotas y los eucariotas tienen una estructura similar; solo se diferencian en su coeficiente de sedimentación. Los ribosomas procariotas: completos, tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. El coeficiente de la subunidad grande es de 50 S y el de la pequeña de 30 S. Los ribosomas eucariotas: completos, tienen un coeficiente de sedimentación de 80 S. El coeficiente de la subunidad grande es de 60 S y el de la pequeña de 40 S. Los ribosomas de las mitocondrias y los cloroplastos tienen un tamaño parecido a los de las células procariotas. 5. Qué son las inclusiones citoplasmáticas? Las inclusiones citoplasmáticas son depósitos sin membrana en los que se acumulan sustancias de reserva o de desecho, producto de la actividad metabólica de la célula. 71

5 4 El sistema de endomembranas: el retículo endoplasmático Página Nombra cinco orgánulos membranosos de las células eucariotas. Cloroplasto, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondria y núcleo. 2. Cita dos funciones de cada tipo de retículo endoplasmático. El REL fabrica la mayoría de los lípidos celulares, los almacena y los transporta, y produce la contracción muscular. El RER participa en la síntesis y en la distribución de proteínas de secreción asociadas a la membrana e interviene en la glucosilación de las proteínas. 72

6 6 El sistema de endomembranas: orgánulos no energéticos Página Qué son y cuál es la función de los lisosomas? Son vesículas rodeadas de membrana que contienen unos 50 enzimas digestivos (hidrolíticos) diferentes, que pueden hidrolizar biomoléculas. Los lisosomas hacen una digestión intracelular, tanto del material captado del exterior de la célula por endocitosis, como del material celular inservible. Las vesículas endocíticas, desprendidas de la membrana, se funden con los lisosomas primarios cargados de hidrolasas y se transforman en lisosomas secundarios. Una vez digerido, el material degradado atraviesa la membrana lisosomal y es aprovechado por la célula. 2. Explica las diferencias entre los fagolisosomas y los autofagolisosomas. Los fagolisosomas defienden contra agresiones patógenas y efectúan la nutrición por digestión intracelular. Los autofagolisosomas destruyen los componentes de la célula que ya no son necesarios y las zonas lesionadas de esta, y aseguran la nutrición celular en condiciones desfavorables (viviendo de sus propios materiales). Página Qué son los peroxisomas? Los peroxisomas son orgánulos pequeños rodeados por una membrana simple, que contienen en su interior unos 50 enzimas de oxidación (peroxidasas y catalasas). 4. Indica las funciones específicas que realizan los peroxisomas en las plantas. En las plantas, los peroxisomas realizan dos funciones: En las semillas en germinación hay un tipo especial de peroxisoma, llamado glioxisoma, que transforma los ácidos grasos de las semillas en azúcares necesarios para su metabolismo y para el desarrollo de la planta, proporcionando energía. En las hojas, los peroxisomas intervienen en la fotorrespiración. 5. Explica las diferencias entre los lisosomas y los peroxisomas. Los lisosomas contienen unos 50 enzimas digestivos (hidrolasas ácidas) diferentes, que pueden hidrolizar biomoléculas. Los peroxisomas contienen unos 50 enzimas de oxidación (peroxidasas y catalasas). 73

7 Guía para estudiar la unidad Autoevalúate con un test Página 140 En cada cuestión señala la respuesta correcta: 1. El citoesqueleto está formado por: a) Filamentos de actina, filamentos externos y microtúbulos. b) Macrofilamentos, microfilamentos y microtúbulos. c) Filamentos intermedios, microfilamentos y microtúbulos. 2. Cada centriolo es: a) Un cilindro corto, formado por nueve tripletes de microtúbulos periféricos unidos. b) Un cilindro largo, formado por nueve tripletes de microtúbulos periféricos unidos. c) Un cilindro corto, formado por nueve tripletes periféricos y uno central unidos. 3. Las subunidades de los ribosomas se forman en: a) El citoplasma. b) El citosoma. c) El nucléolo. 4. De la cara trans del aparato de Golgi se desprenden, por gemación: a) Vesículas de transición. b) Vesículas de transporte. c) Vesículas de secreción. 5. Los peroxisomas: a) Presentan hidrolasas ácidas. b) Presentan enzimas de oxidación. c) Presentan productos de desecho. 6. Las vacuolas: a) Están rodeadas por doble membrana. b) Están rodeadas por una membrana simple. c) Son grandes en células jóvenes y se van dividiendo con el tiempo. 7. El retículo endoplasmático liso: a) Interviene en la síntesis de lípidos. b) Interviene en la síntesis de proteínas. c) Interviene en la síntesis de glúcidos. 74

8 Actividades evaluativas Página Los lisosomas son vesículas o compartimentos subcelulares que son considerados como «sacos de suicidio». a) Qué orgánulo origina los lisosomas? b) Qué orgánulo interviene en la síntesis de su contenido? c) Cuál es la función del lisosoma? d) Cuál es la diferencia entre un lisosoma primario y un lisosoma secundario? a) Los lisosomas se forman por gemación, a partir de las cisternas del aparato de Golgi. b) Los enzimas que contienen los lisosomas se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso (RER). c) En los lisosomas ocurre la digestión intracelular, tanto del material captado del exterior de la célula por endocitosis, como del material celular inservible. Una vez digerido, el material degradado atraviesa la membrana lisosomal y es aprovechado por la célula. Los fagolisosomas defienden contra agresiones patógenas y nutren a la célula por digestión intracelular. Los autofagolisosomas destruyen los componentes celulares que ya no son necesarios y las zonas lesionadas de esta, y aseguran la nutrición celular en condiciones desfavorables (viviendo de sus propios materiales). d) Lisosomas primarios. Se forman por gemación a partir de las cisternas del aparato de Golgi. Solo contienen enzimas hidrolíticos. Son vesículas de transporte redondeadas u ovaladas, recién formadas. Pueden originar lisosomas secundarios o verter su contenido al exterior, lo que provoca la lisis del material extracelular. Lisosomas secundarios. Se forman al fusionarse un lisosoma primario con una vacuola que contiene materiales para digerir. En su interior hay, por tanto, enzimas hidrolíticos y materiales en proceso de digestión, por lo que su contenido es heterogéneo y su forma es variable. 75

9 2. Observa estas dos imágenes: una corresponde a un corte de un cilio y la otra a la de un centriolo. a) Indica cuál de las fotos corresponde a un centriolo y cuál a un cilio. Razona tu respuesta. b) Cuál es la función biológica de los cilios? a) Por la estructura y por el número en que se encuentran, la primera imagen corresponde a un centriolo. Cada centriolo está constituido por nueve tripletes de microtúbulos periféricos, unidos entre sí, y ningún microtúbulo central (estructura 9 + 0). La segunda imagen corresponde a un grupo de cilios, en concreto, a la zona del tallo o axonema, que presenta en su interior dos microtúbulos centrales, rodeados por una delgada vaina, y en la periferia, nueve pares (dobletes) de microtúbulos (estructura 9 + 2), todos orientados paralelamente al eje principal de la estructura y unidos entre sí. b) La función biológica de los cilios es doble. Por un lado, acercar partículas nutritivas a la célula y por otro, servir para el desplazamiento celular a través del medio. 76

10 3. Con respecto a los ribosomas: a) Cuál es su estructura? b) Explica su composición química. c) Explica su función. d) Señala cuál es su ubicación en las células procariotas y en las eucariotas. a) Los ribosomas son partículas esféricas de pequeño tamaño, solo observables al microscopio electrónico, formados por complejos de ARN ribosómico y proteínas. Presentan dos subunidades, una grande y una pequeña, que permanecen separadas en el hialoplasma y únicamente se unen cuando se disponen a «leer» el ARNm. En ocasiones, se encuentran formando polisomas, un conjunto de ribosomas (de 5 a 40) alineados y unidos a una molécula de ARNm, la cual están traduciendo. b) Los ribosomas están compuestos por proteínas ribosómicas, ARN ribosómico y gran cantidad de agua (80 %). En células procarióticas por un 63 % de ARNr (tres moléculas de ARN) y un 27 % de proteínas. En células eucarióticas, un 50 % de ARNr (cuatro moléculas) y un 50 % de proteínas. c) La función de los ribosomas es participar en la traducción o la síntesis de proteínas. Esta consiste en «leer» la información de una molécula de ARNm (transcrita a partir de un gen del ADN) y traducirla en una secuencia polipeptídica de una proteína. d) En las células procariotas los ribosomas se localizan en el citoplasma. En las células eucariotas podemos localizarlos: En el hialoplasma libres o agrupados linealmente (polirribosomas). Asociados a las membranas del retículo endoplasmático rugoso. Adosados a la membrana externa de la envoltura nuclear. En la matriz mitocondrial y en el estroma de los cloroplastos. 4. Señala las diferencias estructurales y funcionales más significativas que presentan el retículo endoplasmático liso y el retículo endoplasmático rugoso. El REL está formado por una red de túbulos membranosos sin ribosomas asociados, lo que le confiere un aspecto agranular (liso). El RER está formado por una red de sáculos aplanados con ribosomas asociados a la cara citosólica de su membrana, lo que le confiere un aspecto granular (rugoso). En cuanto a sus funciones: En el retículo endoplasmático liso tiene lugar la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos; el metabolismo de los minerales y la contracción muscular, entre otras funciones. En el retículo endoplasmático rugoso tiene lugar la síntesis, almacenamiento y distribución de proteínas, y la glucosilación de proteínas. 77

11 5. Analiza las diferencias estructurales y las funcionales de los microtúbulos y los microfilamentos. Los microtúbulos están formados por subunidades o protofilamentos paralelos (dímeros de las proteínas globulares a y b tubulina) que dejan una cavidad central. Son cilindros largos, rectos y huecos (más rígidos y gruesos que el resto de los filamentos). Pueden destruirse rápidamente en una zona y formarse fácilmente en otra. En las células animales, crecen a partir del centrosoma (o centro organizador). Se extienden hacia la periferia celular, generando un sistema de guías a lo largo de las cuales pueden desplazarse vesículas, orgánulos y otros componentes celulares. Los microtúbulos intervienen en el transporte de vesículas y orgánulos en el interior del citoplasma. Forman parte estructural de los cilios y los flagelos. Generan el huso mitótico, que permite la separación de los cromosomas un poco antes de que la célula se divida. Los microfilamentos son los filamentos más finos. Aparecen como fibras delgadas y flexibles, formadas por polímeros helicoidales de la proteína actina. Están dispersos en el citoplasma, pero abundan sobre todo debajo de la membrana plasmática, donde configuran una red. Aunque se encuentran en todas las células eucariotas, resultan excepcionalmente abundantes en las células musculares. Los microfilamentos proporcionan soporte mecánico, ya que forman una red debajo de la membrana plasmática, determinan la forma de la célula y hacen posible el movimiento de la superficie celular, lo que permite a las células migrar, engullir partículas y dividirse. Sustentan protuberancias permanentes de la célula, como las microvellosidades del epitelio intestinal, y sostienen extensiones transitorias, como los seudópodos. En las células musculares, se asocian a los filamentos de miosina para producir la contracción muscular, y participan, asociados con fibras de miosina, en la citocinesis. Intervienen en el transporte de vesículas de membrana y orgánulos por el citoplasma celular. 6. Explica por qué una célula eucariótica necesita, además de orgánulos, la red de proteínas que construyen el citoesqueleto. Porque, por su tamaño, necesitan una estructura dinámica, como es el citoesqueleto, que mantenga la forma de la célula y que se reorganice continuamente, según cambien de forma las células o tengan que moverse sus orgánulos. 7. Se sabe que la ricina es una proteína que inactiva los ribosomas. Sabiendo la función que desempeñan estas partículas en los seres humanos, qué crees que le ocurriría a una persona intoxicada con una pequeña cantidad de ricina? Dejaría de producir proteínas, tanto las que forman las estructuras, como los enzimas, que intervienen en todas las reacciones celulares. Con el tiempo moriría. 8. Qué son las inclusiones citoplasmáticas? Las inclusiones citoplasmáticas son depósitos sin membrana en los que se acumulan sustancias de reserva o de desecho, producto de la actividad metabólica de la célula. 9. Qué relación funcional une al retículo endoplasmático y al aparato de Golgi? En el retículo endoplasmático se sintetizan muchas moléculas que pasan al aparato de Golgi, donde se almacenan, se modifican o se empaquetan y son transportadas y secretadas mediante vesículas que se desprenden por gemación, bien en el citoplasma, o hacia el exterior, fusionándose con la membrana plasmática. 78

12 10. Observa la imagen siguiente y responde a las cuestiones planteadas. a) Indica qué orgánulo representa. b) Dónde se localiza. c) Comenta brevemente la función que realiza en la célula. a) Representa el aparato de Golgi. b) Se encuentra en todas las células eucariotas, excepto en los glóbulos rojos de los mamíferos, y suele estar próximo al núcleo. c) Modificar, empaquetar, transportar, distribuir y secretar las moléculas sintetizadas en el RE. Regenerar la membrana plasmática. Glucosilación. Sintetizar polisacáridos. Formar los lisosomas primarios. 79

13 11. Organiza en forma de mapa conceptual los sistemas de endomembranas, los orgánulos membranosos y los orgánulos y las estructuras no membranosos de una célula. EL SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS lo forman Estructuras y orgánulos rodeados por membranas como El retículo endoplasmático El aparato de Golgi Los lisosomas Los peroxisomas Las vacuolas que puede ser está formado por contienen contienen aparecen principalmente en RER REL Dictiosomas y vesículas Enzimas hidrolíticos Enzimas de oxidación Células vegetales 80

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