CÉLULA COMPONENTES, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN Prof. Ricardo Díaz
TEORÍA CELULAR: Postulados 1.- Todos los organismos están formados por una o más células. (Schleiden y Schwann) 2.- Toda célula proviene de otra célula preexistente. (Virchow y Weismann) 3.- En las células ocurren los procesos metabólicos para las funciones vitales de los organismos. (Schwann) 4. Las células contienen el material hereditario, que continúa de generación en generación.
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA La estructura básica de una célula consta de: MEMBRANA PLASMÁTICA: una membrana que la separa del medio externo y permite el intercambio de materiales. CITOPLASMA: solución acuosa en el que se llevan a cabo las reacciones metabólicas. ADN: material genético, formado por ácidos nucleicos.
TIPOS DE CÉLULAS Célula procarionte: Pequeñas de estructura simple. Son unicelulares, aunque pueden formar colonias. Pertenecen las cianobacterias (algas verde-azules) y bacterias en general.
Viven en condiciones tan extremas como altas concentraciones salinas; temperaturas superiores a los 100 C; incluso en el límite de la estratosfera y en las profundidades del fondo marino. EXTREMÓFILOS
Células eucariontes: 1.- Célula animal No posee pared celular Contiene centriolos ubicados en el centrosoma No posee cloroplastos* Poseen distintas formas y estructuras para formar los tejidos en general.
La babosa marina fotosintética Parece que algún antepasado de esta babosa no sólo robó los cloroplastos del alga que comía, sino que también adquirió los genes que permiten al alga producir clorofila. Es decir, la babosa incorporó a su genoma nuevos genes procedentes de otro organismo, y eso le proporcionó la capacidad de mantener activos los cloroplastos que adquiría en su primera comida. Elysia chlorotica es un transgénico natural!
2.- Célula vegetal: Posee pared celular Contiene una gran vacuola central Presenta plasmidios, dos tipos: sin pigmentos como los leucoplastos, con pigmentos, como los cloroplastos y cromoplastos. No presenta centríolos
PREGUNTAS INTRODUCTORIAS 1.- Desde un punto de vista estructural y funcional, la membrana plasmática se define fundamentalmente como: A) Proteica y permeable. B) Lipídica y semipermeable. C) Lipoproteica y permeable. D) Lipoproteica y semipermeable. E) Proteica y semipermeable D
2.- Cuál de los siguientes científicos observó por primera vez una célula viva? a) Robert Hooke. b) Anton Van Leeuwenhoek. c) Louis Pasteur. d) John Watson. e) John Gurdon B
3.- Al realizar un análisis de los componentes de dos células A y B. Los resultados mostraron: Componentes Célula A Célula B ADN Presente Presente ARN Presente Presente ATP Presente Presente CLOROFILA presente Ausente Entonces se puede decir, que la célula A fue extraída de: a) Un castor b) una cebolla c) un champiñón d) una persona e) no es posible saberlo
4.- Una célula vegetal, a diferencia de una animal, se caracteriza por poseer: I) Pared celular. II) Cloroplastos. III) Membrana plasmática. Es (son) correcta(s): C A) Sólo I. B) Sólo II. C) Sólo I y II. D) Sólo I y III. E) I, II y III.
5.- La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Esta unidad para su óptimo desarrollo necesita de: I. energía. II. ADN. III. compuestos orgánicos. Es(son) correcta(s): A) sólo I B) sólo II C) sólo III D) sólo I y II E) I, II y III E
ORGANELOS Y ESTRUCTURAS CELULARES ORGANELOS DE DOBLE MEBRANA: 1. Las mitocondrias: son organelos delimitados por una membrana doble: una externa, lisa y una interna mucho más impermeable, que presenta numerosos pliegues llamados crestas mitocondriales. Función: producción de energía que se almacena en la molécula de ATP, utilizada para distintas actividades celulares.
2. Cloroplastos: Se encuentran en las células de las plantas y algas, pero no en animales ni hongos. Función: contienen clorofila, pigmento que sirve a la célula para realizar fotosíntesis.
3. Núcleo: Lo delimita la carioteca, presenta poros que permiten la comunicación con el citoplasma. En su interior se encuentra la cromatina, formada por ADN asociado a histonas. Función: Contener la información hereditaria, comandar al resto de la célula.
ESTRUCTURA ESPECIAL: MEMBRANA Esta formada por una bicapa de fosfolípidos, en la que se encuentran insertas distintos tipos de proteínas. Permite el paso de ciertas sustancias desde y hacia fuera de ella. Participa en la osmosis, ya que posee acuaporinas. PLASMÁTICA
La membrana plasmática: barrera receptiva, comunicativa y semipermeable La membrana plasmática no es un límite celular pasivo, ya que establece una constante interacción entre su medio interno y el medio que la circunda.
Funciones de la membrana plasmática Regular el intercambio de sustancias entre la célula y su entorno. Actúa como barrera semipermeable. Permite el paso de algunas moléculas, manteniendo la mayoría de sus productos en el interior. Posee funciones de protección, ya que actúa como una barrera que se enfrenta a sustancias nocivas y organismos patógenos. Comunica con células vecinas, pues contiene receptores (proteínas). Determina la estructura celular, junto al citoesqueleto y la matriz extracelular.
TRANSPORTE CELULAR Se conoce como el proceso de movimiento de sustancias en ambas direcciones de la membrana plasmática. El transporte depende de la ESPECIFICIDAD y de la DIRECCIONALIDAD de la membrana plasmática
Tipos de transporte Transporte pasivo (sin energía): movimiento aleatorio de las moléculas por los espacios de la membrana o en combinación con proteínas transportadoras. NO hay gasto de energía, ya que las moléculas se mueven a favor del gradiente de concentración o del gradiente electroquímico. Dos tipos de transporte pasivo.
Difusión simple Ciertas moléculas, atraviesan la bicapa a favor del gradiente de concentración. El O2,N2 CO2, alcohol, urea y otros. La difusión termina cuando se igualan las concentraciones en ambos compartimentos
Difusión facilitada Las proteínas canal forman canales proteicos en la membrana, permitiendo el paso de iones, aminoácidos glucosa, entre otras. Las proteínas transportadoras se pueden encontrara en la mb. celular o en la mb. De los organelos y pueden ser de dos tipos: Canales iónicos y transportadores.
Canales iónicos: son proteínas que forman canales o poros. Se trasportan iones como el Na +, el Cl -, K + entre otros. Son proteínas que modifican su permeabilidad
Transportadores: también son proteínas; llamadas carriers. Estas proteínas experimentan un cambio conformacional. Esta modificación estructural hace que la velocidad de transporte sea menor que el de los canales iónicos.
Existen tres tipos de carriers o permeasas: -MONOTRANSPORTADORA O UNIPORTE: Transfieren UN solo tipo de soluto de un lado al otro de la membrana. -COTRANSPORTADORA O SIMPORTE: Transfieren DOS tipos de solutos, ambos en el mismo sentido. -CONTRATRANSPORTADORA O ANTIPORTE: Transfiere DOS tipos distintos de solutos en sentidos contrarios. Es decir, uno ingresa al citoplasma y simultáneamente el otro sale.
OSMOSIS Es un caso especial de difusión simple. Es el paso de agua a través de una membrana semipermeable. Las moléculas se movilizan desde el lugar de mayor concentración hídrica al de menor concentración. El agua atraviesa la mb. Por medio de proteínas transmembrana llamadas acuaporinas. También, el agua atraviesa por los espacios que hay entre los fosfolípidos de la bicapa.
OSMOSIS
Las células pueden entrar en contacto con soluciones de distintas concentraciones de solutos, por ello, se pueden dar tres tipos: 1. Solución isotónica: presenta la misma concentración de agua y de soluto respecto al existente en el interior de la célula.
2. Solución hipotónica: respecto de otra solución, presenta una menor concentración de solutos y una mayor concentración de agua que la célula. LISIS en célula animal TURGENCIA en célula vegetal
3. Solución hipertónica: es aquella en la que la concentración de soluto es mayor a la de agua, respecto de otra solución que la célula. CRENACIÓN en célula animal PLASMÓLISIS en célula vegetal
Osmosis en la célula animal Isotónico/hipertónico/hipotónico Célula normal/ crenación/ lisis
Osmosis en la célula vegetal Hipotónico/isotónico/hipertónico Turgencia/ célula normal/ plasmólisis
Transporte activo Permite a la célula transportar sustancias desde regiones menos concentradas a mas concentradas. Es siempre CONTRA el gradiente de concentración Es un proceso que necesita GASTO DE ENERGÍA.
BOMBA DE SODIO-POTASIO
TRANSPORTE POR VESÍCULAS ENDOCITOSIS: se introducen sustancias al interior la célula a través de su membrana. Dependiendo del material ingresado, podemos encontrar: Pinocitosis: permite obtener líquidos desde el exterior celular.
Fagocitosis: la célula genera proyecciones de la mb. y del citoplasma llamados pseudópodos. Rodean a una partícula sólida, los pseudópodos se fusionan y forman una vesícula endosómica, luego se fusiona con lisosomas y forma la vesícula fagosómica, que en su interior contiene restos celulares, entre otros.
Endocitosis mediada por receptor: se produce una invaginación de la mb. plasmática cuando una molécula determinada (ligando) se une a su receptor (proteína especifica). Una vez formada la vesícula, se une a otras formando una estructura mayor llamada endosoma.
Exocitosis: trasporte de moléculas empaquetadas en vesículas, hacia el exterior celular. La vesícula secretora se fusiona con la mb. Plasmática y libera su contenido al exterior de la célula. Se liberan hormonas, enzimas digestivas y neurotransmisores
Preguntas 1.- La figura muestra una vesícula pequeña en el interior de otra que tiene un volumen 5 veces mayor. Ambas están sumergidas en un contenedor con solución acuosa de sacarosa 10 mm. Se indica el contenido inicial de cada vesícula. Las membranas de estas vesículas son elásticas y permeables sólo al agua. E Al respecto, qué se observará cuando el sistema alcance el equilibrio? A) Ambas vesículas colapsarán. B) La vesícula pequeña se expandirá en un 50%. C) La vesícula grande reducirá su volumen 5 veces. D) Ambas vesículas alcanzarán el volumen del contenedor. E) La vesícula pequeña alcanzará el volumen de la más grande
2.- Ordena las siguientes estructuras de acuerdo a la trayectoria de una proteína secretada. I- membrana plasmática II- vesículas post Golgi III- retículo endoplasmático IV- aparato de Golgi D A) IV-II-III-I B) II-III-I-IV C) III-II-IV-I D) III-IV-II-I E) IV-II-III-I
3.- Al sumergir una célula humana viva en una solución hipotónica, el agua A) tenderá a difundirse al interior de la célula. B) se difundirá, saliendo de la célula. C) no presentará movimiento neto. D) se desplazará al interior por endocitosis E) saldrá de la célula por exocitosis. A
4.- En la figura se muestra un experimento en el cual se ha puesto una bolsa membranosa cerrada conteniendo una solución acuosa de proteínas, en el interior de un vaso que contiene sólo agua: Del experimento, se puede deducir correctamente que I) la membrana es semipermeable. II) el movimiento de las moléculas es por osmosis. III) las proteínas son muy grandes para atravesar los poros de la membrana. A) Sólo I. B) Sólo II. C) Sólo III. D) Sólo I y II. E) I, II y III. E
ORGANELOS DE MEMBRANA SIMPLE. 1. RETICULO ENDOPLASMATICO A. RER: Sistema de membranas formadas por vesículas que se originan a partir de la envoltura nuclear. Presenta ribosomas en su cara citoplasmática. FUNCIÓN: participa en la síntesis de proteínas que serán parte de la mb. Plasmática o que se exportarán fuera de la célula.(hormonas proteicas y enzimas digestivas, por ejemplo)
B. REL: posee la misma estructura del RER pero sin ribosomas. Función: se sintetizan los lípidos de las mbs. Celulares, síntesis de hormonas esteroidales en las gónadas, detoxificación de drogas en los hepatocitos, captura de calcio en la contracción muscular, donde adquiere el nombre de retículo sarcoplásmico.
2. PEROXISOMAS Son vesículas pequeñas que se originan a partir del REL. Función: con sus enzimas, degradan sustancias tóxicas sobrantes del metabolismo celular.
3. APARATO DE GOLGI Está formado por sacos membranosos aplanados y apilados (dictiosomas), provenientes del RE. Función: Se encarga de la modificación química, empaquetamiento y transporte de proteínas y lípidos, formando vesículas, para ser parte de la mb. plasmática o para exportarlas. Algunas veces estas vesículas se quedan en el citoplasma y se denominan lisosomas.
4. Lisosomas Vesículas originadas en el Golgi, contienen enzimas digestivas. Función: digieren estructuras celulares y sustancias extrañas que ingresan en la célula. Participan en la apoptosis o muerte celular programada.
Otras estructuras celulares
Ribosomas Compuestos por ARN y proteínas Sitio de la síntesis proteica Asociados con el retículo endoplásmico o libres Más grandes que los de procariotas (80S).
Estructuras de soporte y locomoción. CITOESQUELETO Conjunto de filamentos que sirven de soporte a los orgánulos y da forma a la célula. Permite el desplazamiento de orgánulos por el citoplasma.
Los cilios y los flagelos son unas proyecciones largas y finas de la superficie celular Son prácticamente idénticas, excepto en su longitud. Los cilios son cortos y se encuentran en abundancia Los flagelos son más largos y escasos. Cilios y flagelos