CélulaPara otros usos de este término, véase Célula (desambiguación).

Micrografía al microscopio electrónico de barrido de células de Escherichia coli .

Una célula (del latín cellula, diminutivo de cella, "hueco")1 es la unidad morfológica yfuncional de

todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.2 De

este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo

tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos

microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es

variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el

caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien

existen células mucho mayores.

La teoría celular, propuesta en 1838 para los vegetales y en 1839 para los animales,3 porMatthias Jakob

Schleiden y Theodor Schwann , postula que todos los organismos están compuestos por células, y que

todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las funciones vitales emanan de la

maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentes; además, la tenencia de la información

genética, base de la herencia, en su ADN permite la transmisión de aquella de generación en

generación.4

La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera

célula. Si bien existen muchas hipótesis que especulan cómo ocurrió, usualmente se describe que el

proceso se inició gracias a la transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas bajo unas

condiciones ambientales adecuadas; tras esto, dichas biomoléculas se asociaron dando lugar a entes

complejos capaces de autorreplicarse. Existen posibles evidencias fósiles de estructuras celulares en

rocas datadas en torno a 4 o 3,5 miles de millones de años (giga-años o Ga.).5 6 nota 1 Se han encontrado

evidencias muy fuertes de formas de vida unicelulares fosilizadas en microestructuras en rocas de la

formación Strelley Pool , en Australia Occidental, con una antigüedad de 3,4 Ga. Se trataría de

los fósiles de células más antiguos encontrados hasta la fecha. Evidencias adicionales muestran que

su metabolismo seríaanaerobio y basado en el sulfuro.7

Existen dos grandes tipos celulares: las procariotas (que comprenden las células

de arqueas y bacterias) y las eucariotas (divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se

incluyen además hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características).

Índice

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1 Historia y teoría celular

o 1.1 Descubrimiento

o 1.2 Teoría celular

o 1.3 Definición

2 Características

o 2.1 Características estructurales

o 2.2 Características funcionales

o 2.3 Tamaño, forma y función

3 Estudio de las células

4 La célula procariota

o 4.1 Arqueas

o 4.2 Bacterias

5 La célula eucariota

o 5.1 Compartimentos

5.1.1 Membrana plasmática y superficie celular

5.1.2 Estructura y expresión génica

5.1.3 Síntesis y degradación de macromoléculas

5.1.4 Conversión energética

5.1.5 Citoesqueleto

o 5.2 Ciclo vital

6 Origen

7 Notas

8 Referencias

9 Bibliografía

10 Enlaces externos

Historia y teoría celular

La historia de la biología celular ha estado ligada al desarrollo tecnológico que pudiera sustentar su

estudio. De este modo, el primer acercamiento a su morfología se inicia con la popularización

del microscopios rudimentarios de lentes compuestas en el siglo XVII, se suplementa con diversas

técnicas histológicas para microscopía óptica en los siglos XIX y XX y alcanza un mayor nivel resolutivo

mediante los estudios de microscopía electrónica, de fluorescencia y confocal, entre otros, ya en el siglo

XX. El desarrollo de herramientas moleculares, basadas en el manejo de ácidos

nucleicos y enzimas permitieron un análisis más exhaustivo a lo largo delsiglo XX.8

Descubrimiento

Robert Hooke, quien acuñó el término «célula».

Las primeras aproximaciones al estudio de la célula surgieron en el siglo XVII;9 tras el desarrollo a

finales del siglo XVI de los primeros microscopios.10 Estos permitieron realizar numerosas

observaciones, que condujeron en apenas doscientos años a un conocimientomorfológico relativamente

aceptable. A continuación se enumera una breve cronología de tales descubrimientos:

1665 : Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales, como

el corcho, realizadas con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este

investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas

de un panal, las bautizó como elementos de repetición, «células» (del latín cellulae, celdillas). Pero

Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su

interior.11

Década de 1670: Anton van Leeuwenhoek , observó diversas células eucariotas

(comoprotozoos y espermatozoides) y procariotas (bacterias).

1745 : John Needham describió la presencia de «animálculos» o «infusorios»; se trataba de

organismos unicelulares.

Dibujo de la estructura del corcho observado por Robert Hooke bajo su microscopio y tal como aparece publicado

en Micrographia.

Década de 1830: Theodor Schwann  estudió la célula animal; junto con Matthias

Schleiden postularon que las células son las unidades elementales en la formación de las plantas y

animales, y que son la base fundamental del proceso vital.

1831 : Robert Brown describió el núcleo celular.

1839 : Purkinje observó el citoplasma celular.

1857 : Kölliker identificó las mitocondrias.

1858 : Rudolf Virchow  postuló que todas las células provienen de otras células.

1860 : Pasteur realizó multitud de estudios sobre el metabolismo de levaduras y sobre laasepsia.

1880 : August Weismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y

molecular con células de tiempos remotos.

1931 : Ernst Ruska  construyó el primer microscopio electrónico de transmisión en laUniversidad de

Berlín. Cuatro años más tarde, obtuvo un anillopoder de resolución doble a la del microscopio

óptico.

1981 : Lynn Margulis publica su hipótesis sobre la endosimbiosis serial , que explica el origen de la

célula eucariota.12

Teoría celular

Artículo principal: Teoría celular.

El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los

años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la

existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura

organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya

de microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor

Schwann y Matthias Schleiden  definir los postulados de la teoría celular, la cual afirma, entre otras

cosas:

Que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está

formado por células o por sus productos de secreción.

Este primer postulado sería completado por Rudolf Virchow  con la afirmación Omnis cellula ex

cellula, la cual indica que toda célula deriva de una célula precedente (biogénesis). En otras

palabras, este postulado constituye la refutación de la teoría de generación espontánea o ex novo,

que hipotetizaba la posibilidad de que se generara vida a partir de elementos inanimados.13

Un tercer postulado de la teoría celular indica que las funciones vitales de los organismos ocurren

dentro de las células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que ellas

secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En

una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola de ellas para tener un

ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

Finalmente, el cuarto postulado de la teoría celular expresa que cada célula contiene toda

la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el

funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a

la siguiente generación celular.14

Definición

Por tanto, podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De

hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee

una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente

ordenado y diferenciado del medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático,

la cual consiste en biomoléculas y algunos metales y electrolitos. La estructura se automantiene

activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y

su perpetuación por replicación a través de un genoma codificado porácidos nucleicos. La parte de

la biología que se ocupa de ella es la citología.

Características

Las células, como sistemas termodinámicos complejos, poseen una serie de elementos estructurales y

funcionales comunes que posibilitan su supervivencia; no obstante, los distintos tipos celulares

presentan modificaciones de estas características comunes que permiten su especialización funcional y,

por ello, la ganancia de complejidad.15 De este modo, las células permanecen altamente organizadas a

costa de incrementar la entropía del entorno, uno de los requisitos de la vida.16

Características estructurales

La existencia de polímeros como lacelulosa en la pared vegetal permite sustentar la estructura celular empleando un

armazón externo.

Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser unabicapa

lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos yvegetales;

una membrana externa y otros elementos que definen una pared compleja, en bacterias Gram

negativas; una pared de peptidoglicano, en bacterias Gram positivas ; o una pared de variada

composición, en arqueas)9 que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos

celulares y que mantiene el potencial de membrana.

Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el

que están inmersos los orgánulos celulares.

Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las

instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.17

Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas,

unmetabolismo activo.

Características funcionales

Las enzimas, un tipo de proteínas implicadas en el metabolismo celular.

Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las

células de los sistemas químicos no vivos son:

Nutrición . Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra,

liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.

Crecimiento  y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia

de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula

idéntica a la célula original, mediante la división celular.

Diferenciación . Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso

llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o

estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La

diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras

especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.

Señalización . Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como

de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en

dirección opuesta mediante un proceso que se denominaquimiotaxis. Además, frecuentemente las

células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o

mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres

pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales.

Evolución . A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y

pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja

frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la

célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la

selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.

Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del desarrollo de un organismo:

evidentemente, el patrón de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además

de factores endógenos. 18 Un aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de

algunas células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares.

En metazoos, la genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la

expresión de determinadosfactores de transcripción específicos del linaje celular al cual va a pertenecer,

así como a modificaciones epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de

transcripción mediante ingeniería genética en células somáticas basta para inducir la mencionada

pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares.19

Tamaño, forma y función

Comparativa de tamaño entre neutrófilos, células sanguíneas eucariotas (de mayor tamaño), y bacterias Bacillus

anthracis, procariotas (de menor tamaño, con forma de bastón).

El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (por ejemplo, la pared, si

la hubiere) y de su andamiaje interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el espacio

tisular provoca una morfología característica: por ejemplo, las células vegetales, poliédricas in vivo,

tienden a ser esféricas in vitro.20 Incluso pueden existir parámetros químicos sencillos, como los

gradientes de concentración de unasal, que determinen la aparición de una forma compleja.21

En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a

simple vista. A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco

millones de células),15 el tamaño de las células es extremadamente variable. La célula más pequeña

observada, en condiciones normales, corresponde a Mycoplasma genitalium , de 0,2 μm, encontrándose

cerca del límite teórico de 0,17 μm.22 Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las células humanas

son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53

μm,óvulos de 150 μm e, incluso, algunas neuronas de en torno a un metro. En las células vegetales los

granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 μm y algunos huevos de aves pueden alcanzar

entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto

funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen.16 Puede aumentar

considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que

dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula.

Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad, e, incluso, algunas no la poseen bien

definida o permanente. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas,

elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite

deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o

conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero

poseen cilios oflagelos, que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (el centrosoma) que dota a

estas células de movimiento.2 De este modo, existen multitud de tipos celulares, relacionados con la

función que desempeñan; por ejemplo:

Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las fibras musculares.

Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.

Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de

contacto y de intercambio de sustancias.

Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las

losas de un pavimento.

Estudio de las células

Los biólogos utilizan diversos instrumentos para lograr el conocimiento de las células. Obtienen

información de sus formas, tamaños y componentes, que les sirve para comprender además las

funciones que en ellas se realizan. Desde las primeras observaciones de células, hace más de 300

años, hasta la época actual, las técnicas y los aparatos se han ido perfeccionando, originándose una

rama más de la Biología: la Microscopía. Dado el pequeño tamaño de la gran mayoría de las células, el

uso del microscopio es de enorme valor en la investigación biológica. En la actualidad, los biólogos

utilizan dos tipos básicos de microscopio: los ópticos y los electrónicos.

La célula procariota

Artículo principal: Célula procariota.

Las células procariotas son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero

carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánulos delimitados por membranas biológicas,

como puede ser el núcleo celular). Por ello poseen el material genético en el citosol. Sin embargo,

existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen sistemas de membranas

internos.23 También en el Filo Planctomycetes existen organismos como Pirellula que rodean su material

genético mediante una membrana intracitoplasmática y Gemmata obscuriglobus  que lo rodea con doble

membrana. Esta última posee además otros compartimentos internos de membrana, posiblemente

conectados con la membrana externa del nucleoide y con la membrana nuclear, que no posee

peptidoglucano.24 25 26

Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto. Sin embargo se ha

observado que algunas bacterias, comoBacillus subtilis, poseen proteínas tales como MreB y mbl que

actúan de un modo similar a la actina y son importantes en la morfología celular.27 Fusinita van den Ent,

en Nature, va más allá, afirmando que los citoesqueletos de actina y tubulina tienen origen

procariótico.28

De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo, en algunos

casos exclusivo de ciertostaxa, como algunos grupos de bacterias, lo que incide en su

versatilidad ecológica.13 Los procariotas se clasifican, según Carl Woese, en arqueas y bacterias.29

Arqueas

Artículo principal: Arquea.

Estructura bioquímica de la membrana de arqueas (arriba) comparada con la de bacterias y eucariotas (en medio):

nótese la presencia de enlaces éter (2) en sustitución de los tipo éster (6) en los fosfolípidos.

Las arqueas poseen un diámetro celular comprendido entre 0,1 y 15 μm, aunque las formas

filamentosas pueden ser mayores por agregación de células. Presentan multitud de formas distintas:

incluso las hay descritas cuadradas y planas.30 Algunas arqueas tienen flagelos y son móviles.

Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimitenorgánulos. Como

todos los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que

son sensibles a ciertos agentes antimicrobianos, los de las arqueas, más cercanos a los eucariotas, no

lo son. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las demás células, pero su composición

química es única, conenlaces tipo éter en sus lípidos.31 Casi todas las arqueas poseen una pared

celular(algunos Thermoplasma son la excepción) de composición característica, por ejemplo, no

contienen peptidoglicano (mureína), propio de bacterias. No obstante pueden clasificarse bajo la tinción

de Gram, de vital importancia en la taxonomía de bacterias; sin embargo, en arqueas, poseedoras de

una estructura de pared en absoluto común a la bacteriana, dicha tinción es aplicable pero carece de

valor taxonómico. El orden Methanobacteriales tiene una capa de pseudomureína, que provoca que

dichas arqueas respondan como positivas a la tinción de Gram.32 33 34

Como en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de núcleo, y presentan un sólo

cromosoma circular. Existen elementos extracromosómicos, tales como plásmidos. Sus genomas son

de pequeño tamaño, sobre 2-4 millones de pares de bases. También es característica la presencia

de ARN polimerasas de constitución compleja y un gran número de nucleótidos modificados en

los ácidos ribonucleicos ribosomales. Por otra parte, su ADN se empaqueta en forma de nucleosomas,

como en los eucariotas, gracias a proteínas semejantes a las histonas y

algunos genes poseen intrones.35 Pueden reproducirse por fisión binaria o múltiple, fragmentación

o gemación.

Bacterias

Artículo principal: Bacteria.

Estructura de la célula procariota.

Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones muy reducidas, de apenas

unas micras en la mayoría de los casos. Como otros procariotas, carecen de un núcleodelimitado por

una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran

molécula generalmente circular de ADN.17 36 Carecen de núcleo celular y demás orgánulos delimitados

por membranas biológicas.37 En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas

circulares de ADN que coexisten con el nucleoide y que contienen genes: son comúnmente usados por

las bacterias en la parasexualidad (reproducción sexualbacteriana). El citoplasma también

contiene ribosomas y diversos tipos de gránulos. En algunos casos, puede haber estructuras

compuestas por membranas, generalmente relacionadas con lafotosíntesis.9

Poseen una membrana celular compuesta de lípidos, en forma de unabicapa y sobre ella se encuentra

una cubierta en la que existe unpolisacárido complejo denominado peptidoglicano; dependiendo de su

estructura y subsecuente su respuesta a la tinción de Gram, seclasifica a las bacterias en Gram

positivas y Gram negativas . El espacio comprendido entre la membrana celular y la pared celular (o la

membrana externa, si esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan

una cápsula. Otras son capaces de generar endosporas (estadios latentes capaces de resistir

condiciones extremas) en algún momento de su ciclo vital. Entre las formaciones exteriores propias de

la célula bacteriana destacan los flagelos (de estructura completamente distinta a la de los flagelos

eucariotas) y los pili (estructuras de adherencia y relacionadas con la parasexualidad).9

La mayoría de las bacterias disponen de un único cromosoma circular y suelen poseer elementos

genéticos adicionales, como distintos tipos de plásmidos. Su reproducción, binaria y muy eficiente en el

tiempo, permite la rápida expansión de sus poblaciones, generándose un gran número de células que

son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí.35

La célula eucariota

Artículo principal: Célula eucariota.

Las células eucariotas son el exponente de la complejidad celular actual.15 Presentan una estructura

básica relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos

de orgánulos intracitoplasmáticos especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el

material genético. Especialmente en los organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto

grado de especialización. Dicha especialización o diferenciación es tal que, en algunos casos,

compromete la propia viabilidad del tipo celular en aislamiento. Así, por ejemplo, las neuronas dependen

para su supervivencia de las células gliales.13 Por otro lado, la estructura de la célula varía dependiendo

de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células vegetales difieren de las animales, así

como de las de los hongos. Por ejemplo, las células animales carecen de pared celular, son muy

variables, no tiene plastos, puede tener vacuolas pero no son muy grandes y presentan centríolos (que

son agregados de microtúbulos cilíndricos que contribuyen a la formación de los cilios y los flagelos y

facilitan la división celular). Las células de los vegetales, por su lado, presentan una pared celular

compuesta principalmente de celulosa), disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de

realizar la fotosíntesis),cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos

que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis), poseen vacuolas de gran tamaño que acumulan

sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula y finalmente cuentan también

con plasmodesmos, que son conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las

sustancias del citoplasma de una célula a otra, con continuidad de sus membranas plasmáticas.38

Diagrama de una célula animal, a la izquierda (1. Nucléolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo

endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7. Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso,

9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma. 13.Centríolos.); y de una célula vegetal, a la derecha.

Compartimentos

Las células son entes dinámicos, con un metabolismo celular interno de gran actividad cuya estructura

es un flujo entre rutas anastomosadas . Un fenómeno observado en todos los tipos celulares es la

compartimentalización, que consiste en una heterogeneidad que da lugar a entornos más o menos

definidos (rodeados o no mediante membranas biológicas) en las cuales existe un microentorno que

aglutina a los elementos implicados en una ruta biológica.39 Esta compartimentalización alcanza su

máximo exponente en las células eucariotas, las cuales están formadas por diferentes estructuras y

orgánulos que desarrollan funciones específicas, lo que supone un método de especialización espacial y

temporal.2 No obstante, células más sencillas, como los procariotas, ya poseen especializaciones

semejantes.40

Membrana plasmática y superficie celular

Artículo principal: Membrana plasmática.

La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en

la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa

de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y

por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Generalmente, las moléculas más numerosas

son las de lípidos; sin embargo, la proteínas, debido a su mayor masa molecular, representan

aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.39

Un modelo que explica el funcionamiento de la membrana plasmática es el modelo del mosaico fluido,

de J. S. Singer y Garth Nicolson (1972), que desarrolla un concepto de unidad termodinámica basada en

las interacciones hidrófobas entre moléculas y otro tipo de enlaces no covalentes.41

Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas asociadas

que permiten las funciones inherentes a este orgánulo.

Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido

intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo.39 Además, la posibilidad de

transporte e interacción entre moléculas de células aledañas o de una célula con su entorno faculta a

estas poder comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización

celular. Neurotransmisores, hormonas,mediadores químicos locales afectan a células concretas

modificando el patrón deexpresión génica mediante mecanismos de transducción de señal.42

Sobre la bicapa lipídica, independientemente de la presencia o no de una pared celular, existe una

matriz que puede variar, de poco conspicua, como en los epitelios, a muy extensa, como en el tejido

conjuntivo. Dicha matriz, denominada glucocalix (glicocáliz), rica en líquido

tisular, glucoproteínas, proteoglicanos y fibras, también interviene en la generación de estructuras y

funciones emergentes, derivadas de las interacciones célula-célula.13

Estructura y expresión génica

Artículo principal: Expresión génica.

El ADN y sus distintos niveles de empaquetamiento.

Las células eucariotas poseen su material genético en, generalmente, un sólo núcleo celular, delimitado

por una envoltura consistente en dos bicapas lipídicas  atravesadas por numerosos poros nucleares y en

continuidad con el retículo endoplasmático. En su interior, se encuentra el material genético, el ADN,

observable, en las células en interfase, comocromatina de distribución heterogénea. A esta cromatina se

encuentran asociadas multitud de proteínas, entre las cuales destacan las histonas, así como ARN, otro

ácido nucleico.43

Dicho material genético se encuentra inmerso en una actividad continua de regulación de laexpresión

génica; las ARN polimerasas transcriben ARN mensajero continuamente, que, exportado al citosol, es

traducido a proteína, de acuerdo a las necesidades fisiológicas. Asimismo, dependiendo del momento

del ciclo celular, dicho ADN puede entrar enreplicación, como paso previo a la mitosis.35 No obstante, las

células eucarióticas poseen material genético extranuclear: concretamente, en mitocondrias y plastos, si

los hubiere; estos orgánulos conservan una independencia genética parcial del genoma nuclear.44 45

Síntesis y degradación de macromoléculas

Dentro del citosol, esto es, la matriz acuosa que alberga a los orgánulos y demás estructuras celulares,

se encuentran inmersos multitud de tipos de maquinaria de metabolismo celular: orgánulos, inclusiones,

elementos del citoesqueleto, enzimas... De hecho, estas últimas corresponden al 20% de las enzimas

totales de la célula.13

Estructura de los ribosomas; 1,: subunidad mayor, 2: subunidad menor.

Imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi; 1, Núcleo. 2, Poro nuclear.3, Retículo

endoplasmático rugoso (REr).4, Retículo endoplasmático liso (REl). 5, Ribosoma en el RE rugoso. 6, Proteínas

siendo transportadas.7, Vesícula (transporte). 8, Aparato de Golgi. 9, Ladocis del aparato de Golgi.10, Lado trans del

aparato de Golgi.11, Cisternas del aparato de Golgi.

Ribosoma : Los ribosomas, visibles almicroscopio electrónico como partículas esféricas,46 son

complejos supramoleculares encargados de ensamblarproteínas a partir de la información genética

que les llega del ADN transcrita en forma deARN mensajero. Elaborados en el núcleo, desempeñan

su función de síntesis de proteínas en el citoplasma. Están formados por ARN ribosómico y por

diversos tipos de proteínas. Estructuralmente, tienen dos subunidades. En las células, estos

orgánulos aparecen en diferentes estados de disociación. Cuando están completos, pueden estar

aislados o formando grupos (polisomas). También pueden aparecer asociados alretículo

endoplasmático rugoso o a la envoltura nuclear.35

Retículo endoplasmático : El retículo endoplasmático es orgánulo vesicular interconectado que

forma cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen en funciones

relacionadas con la síntesis proteica, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y

algunos esteroides, detoxificación, así como eltráfico de vesículas. En células especializadas, como

las miofibrillas o células musculares, se diferencia en el retículo sarcoplásmico, orgánulo decisivo

para que se produzca la contracción muscular.15

Aparato de Golgi : El aparato de Golgi es un orgánulo formado por apilamientos de sáculos

denominados dictiosomas, si bien, como ente dinámico, estos pueden interpretarse como

estructuras puntuales fruto de la coalescencia de vesículas.47 48Recibe las vesículas del retículo

endoplasmático rugoso que han de seguir siendo procesadas. Dentro de las funciones que posee el

aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación

de lípidos y la síntesis depolisacáridos de la matriz extracelular. Posee tres compartimientos; uno

proximal al retículo endoplasmático, denominado «compartimento cis», donde se produce la

fosforilación de las manosas de las enzimas que han de dirigirse al lisosoma; el «compartimento

intermedio», con abundantes manosidasas y N-acetil-glucosamina transferasas; y el

«compartimento o red trans», el más distal, donde se transfieren residuos de galactosa y ácido

siálico, y del que emergen las vesículas con los diversos destinos celulares.13

Lisosoma : Los lisosomas son orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas. De

morfología muy variable, no se ha demostrado su existencia en células vegetales.13 Una

característica que agrupa a todos los lisosomas es la posesión dehidrolasas

ácidas: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima, arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas y fosfatasa

s. Procede de la fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a su vez, se fusionan

en un tipo de orgánulo denominado endosomatemprano, el cual, al acidificarse y ganar en enzimas

hidrolíticos, pasa a convertirse en el lisosoma funcional. Sus funciones abarcan desde la

degradación de macromoléculas endógenas o procedentes de la fagocitosis a la intervención en

procesos deapoptosis.49

La vacuola regula el estado de turgencia de la célula vegetal.

Vacuola vegetal : Las vacuolas vegetales, numerosas y pequeñas en célulasmeristemáticas y

escasas y grandes en células diferenciadas, son orgánulos exclusivos de los representantes del

mundo vegetal. Inmersas en el citosol, están delimitadas por el tonoplasto, una membrana lipídica.

Sus funciones son: facilitar el intercambio con el medio externo, mantener la turgencia celular, la

digestión celular y la acumulación de sustancias de reserva y subproductos del metabolismo.38

Inclusión citoplasmática : Las inclusiones son acúmulos nunca delimitados por membrana de

sustancias de diversa índole, tanto en células vegetales como animales. Típicamente se trata de

sustancias de reserva que se conservan como acervo metabólico: almidón, glucógeno, triglicéridos,

proteínas... aunque también existen de pigmentos.13

Conversión energética

El metabolismo celular está basado en la transformación de unas sustancias químicas,

denominadas metabolitos, en otras; dichas reacciones químicas

transcurren catalizadas mediante enzimas. Si bien buena parte del metabolismo sucede en el citosol,

como laglucólisis, existen procesos específicos de orgánulos.42

Modelo de una mitocondria: 1, membrana interna; 2, membrana externa; 3, cresta mitocondrial; 4, matriz

mitocondrial.

Mitocondria : Las mitocondrias son orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que intervienen

en el ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa  y en la cadena de transporte de electrones de

la respiración. Presentan una doble membrana, externa e interna, que dejan entre ellas un espacio

perimitocondrial; la membrana interna, plegada en crestas hacia el interior de la matriz mitocondrial,

posee una gran superficie. En su interior posee generalmente una sola molécula de ADN,

el genoma mitocondrial, típicamente circular, así como ribosomas más semejantes a los bacterianos

que a los eucariotas.13Según la teoría endosimbiótica, se asume que la primera protomitocondria

era un tipo deproteobacteria.50

Estructura de un cloroplasto.

Cloroplasto : Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas

fotosintéticos se ocupan de lafotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos

membranas concéntricas y contienen vesículas, lostilacoides, donde se encuentran organizados los

pigmentos y demás moléculas implicadas en la conversión de la energía luminosa en energía

química. Además de esta función, los plastidios intervienen en el metabolismo intermedio,

produciendo energía y poder reductor, sintetizando bases púricas y pirimidínicas,

algunosaminoácidos y todos los ácidos grasos. Además, en su interior es común la acumulación de

sustancias de reserva, como el almidón.13 Se considera que poseen analogía con

las cianobacterias.51

Modelo de la estructura de un peroxisoma.

Peroxisoma : Los peroxisomas son orgánulos muy comunes en forma de vesículas que contienen

abundantes enzimas de tipo oxidasa y catalasa; de tan abundantes, es común que cristalicen en su

interior. Estas enzimas cumplen funciones dedetoxificación celular. Otras funciones de los

peroxisomas son: las oxidaciones flavínicas generales, el catabolismo de las purinas, la beta-

oxidación de los ácidos grasos, el ciclo del glioxilato, el metabolismo del ácido glicólico y la

detoxificación en general.13 Se forman de vesículas procedentes del retículo endoplasmático.52

Citoesqueleto

Artículo principal: Citoesqueleto.

Las células poseen un andamiaje que permite el mantenimiento de su forma y estructura, pero más aún,

este es un sistema dinámico que interactúa con el resto de componentes celulares generando un alto

grado de orden interno. Dicho andamiaje está formado por una serie de proteínas que se agrupan dando

lugar a estructuras filamentosas que, mediante otras proteínas, interactúan entre ellas dando lugar a una

especie de retículo. El mencionado andamiaje recibe el nombre de citoesqueleto, y sus elementos

mayoritarios son: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios.2 nota 2 53 54

Microfilamentos : Los microfilamentos o filamentos de actina están formados por una proteína

globular, la actina, que puede polimerizar dando lugar a estructuras filiformes. Dicha actina se

expresa en todas las células del cuerpo y especialmente en lasmusculares ya que está implicada en

la contracción muscular, por interacción con la miosina. Además, posee lugares de unión aATP, lo

que dota a sus filamentos de polaridad.55 Puede encontrarse en forma libre o polimerizarse

en microfilamentos, que son esenciales para funciones celulares tan importantes como la movilidad

y la contracción de la célula durante la división celular.47

Citoesqueleto eucariota: microfilamentos en rojo, microtúbulos en verde y núcleo en azul.

Microtúbulos : Los microtúbulos son estructuras tubulares de 25 nm de diámetro exterior y unos

12 nm de diámetro interior, con longitudes que varían entre unos pocos nanómetros amicrómetros,

que se originan en los centros organizadores de microtúbulos y que se extienden a lo largo de todo

el citoplasma. Se hallan en las células eucariotas y están formadas por la polimerización de

un dímero de dos proteínas globulares, la alfa y la beta tubulina . Las tubulinas poseen capacidad de

unir GTP.2 47 Los microtúbulos intervienen en diversos procesos celulares que involucran

desplazamiento de vesículas de secreción, movimiento de orgánulos, transporte intracelular de

sustancias, así como en la división celular (mitosis y meiosis) y que, junto con los microfilamentos y

los filamentos intermedios, forman el citoesqueleto. Además, constituyen la estructura interna de

los ciliosy los flagelos.2 47

Filamentos intermedios : Los filamentos intermedios son componentes del citoesqueleto. Formados

por agrupaciones de proteínas fibrosas, su nombre deriva de su diámetro, de 10 nm, menor que el

de los microtúbulos, de 24 nm, pero mayor que el de losmicrofilamentos, de 7 nm. Son ubicuos en

las células animales, y no existen en plantas nihongos. Forman un grupo heterogéneo, clasificado

en cinco familias: las queratinas, encélulas epiteliales; los neurofilamentos, en neuronas;

los gliofilamentos, en células gliales; la desmina, en músculo liso y estriado; y la vimentina, en

células derivadas del mesénquima.13

Micrografía al microscopio electrónico de barrido mostrando la superficie de células ciliadas del epitelio de

los bronquiolos.

Centríolos : Los centríolos son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto de

células animales. Semejantes a cilindros huecos, están rodeados de un material proteico denso

llamado material pericentriolar; todos ellos forman elcentrosoma o centro organizador de

microtúbulos que permiten la polimerización de microtúbulos de dímeros de tubulina que forman

parte del citoesqueleto. Los centríolos se posicionan perpendicularmente entre sí. Sus funciones

son participar en la mitosis, durante la cual generan el huso acromático, y en la citocinesis,56 así

como, se postula, intervenir en la nucleación de microtúbulos.57 58

Cilios  y flagelos: Se trata de especializaciones de la superficie celular con motilidad; con una

estructura basada en agrupaciones de microtúbulos, ambos se diferencian en la mayor longitud y

menor número de los flagelos, y en la mayor variabilidad de la estructura molecular de estos

últimos.13

Ciclo vital

Artículo principal: Ciclo celular.

Diagrama del ciclo celular: la intefase, en naranja, alberga a las fases G0, S y G1; la fase M, en cambio, únicamente

consta de lamitosis y citocinesis, si la hubiere.

El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo mediante el cual una célula madre crece

y se divide en dos células hijas. Las células que no se están dividiendo se encuentran en una fase

conocida como G0, paralela al ciclo. La regulación del ciclo celular es esencial para el correcto

funcionamiento de las células sanas, está claramente estructurado en fases47

El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada

a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.

El estado de división, llamado fase M, situación que comprende la mitosis y citocinesis. En algunas

células la citocinesis no se produce, obteniéndose como resultado de la división una masa celular

plurinucleada denominada plasmodio.nota 3

A diferencia de lo que sucede en la mitosis, donde la dotación genética se mantiene, existe una variante

de la división celular, propia de las células de la línea germinal, denominadameiosis. En ella, se reduce

la dotación genética diploide, común a todas las células somáticas del organismo, a una haploide, esto

es, con una sola copia del genoma. De este modo, la fusión, durante la fecundación, de dos gametos

haploides procedentes de dos parentales distintos da como resultado un zigoto, un nuevo individuo,

diploide, equivalente en dotación genética a sus padres.59

La interfase consta de tres estadios claramente definidos.2 47

Fase G1: es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis

de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la

síntesis de ADN. En él la célula dobla su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos

sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas

responsables de su fenotipo particular.

Fase S: es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN.

Como resultado cada cromosomase duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas.

Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que

al principio.

Fase G2: es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de

proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura

celular, que indican el principio de la división celular. Termina cuando los cromosomas

empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.

La fase M es la fase de la división celular en la cual una célula progenitora se divide en dos células

hijas hijas idénticas entre sí y a la madre. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida

en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica.

La incorrecta regulación del ciclo celular puede conducir a la aparición de células precancerígenas que,

si no son inducidas al suicidio mediante apoptosis, puede dar lugar a la aparición de cáncer. Los fallos

conducentes a dicha desregulación están relacionados con lagenética celular: lo más común son las

alteraciones en oncogenes, genes supresores de tumores y genes de reparación del ADN.60

Origen

Artículo principal: Origen de la vida.

La aparición de la vida, y, por ello, de la célula, probablemente se inició gracias a la transformación

de moléculas inorgánicas enorgánicas bajo unas condiciones ambientales adecuadas, produciéndose

más adelante la interacción de estas biomoléculasgenerando entes de mayor complejidad.

El experimento de Miller y Urey, realizado en 1953, demostró que una mezcla de compuestos orgánicos

sencillos puede transformarse en algunos aminoácidos, glúcidos y lípidos (componentes todos ellos de

la materia viva) bajo unas condiciones ambientales que simulan las presentes hipotéticamente en la

Tierra primigenia (en torno al eón Arcaico).61

Se postula que dichos componentes orgánicos se agruparon generando estructuras complejas,

los coacervados de Oparin, aún acelulares que, en cuanto alcanzaron la capacidad de autoorganizarse

y perpetuarse, dieron lugar a un tipo de célula primitiva, elprogenote de Carl Woese, antecesor de los

tipos celulares actuales.29 Una vez se diversificó este grupo celular, dando lugar a las variantes

procariotas, arqueas y bacterias, pudieron aparecer nuevos tipos de células, más complejos,

por endosimbiosis, esto es, captación permanente de unos tipos celulares en otros sin una pérdida total

de autonomía de aquellos.62 De este modo, algunos autores describen un modelo en el cual la primera

célula eucariota surgió por introducción de una arquea en el interior de una bacteria, dando lugar esta

primera a un primitivo núcleo celular.63 No obstante, la imposibilidad de que una bacteria pueda efectuar

unafagocitosis y, por ello, captar a otro tipo de célula, dio lugar a otra hipótesis, que sugiere que fue una

célula denominada cronocito la que fagocitó a una bacteria y a una arquea, dando lugar al primer

organismo eucariota. De este modo, y mediante un análisis de secuencias a

nivel genómico de organismos modelo eucariotas, se ha conseguido describir a este cronocito original

como un organismo con citoesqueleto y membrana plasmática, lo cual sustenta su capacidad fagocítica,

y cuyo material genético era el ARN, lo que puede explicar, si la arquea fagocitada lo poseía en el ADN,

la separación espacial en los eucariotas actuales entre latranscripción (nuclear), y

la traducción (citoplasmática).64

Una dificultad adicional es el hecho de que no se han encontrado organismos eucariotas primitivamente

amitocondriados como exige la hipótesis endosimbionte. Además, el equipo de María Rivera, de

la Universidad de California, comparando genomas completos de todos los dominios de la vida ha

encontrado evidencias de que los eucariotas contienen dos genomas diferentes, uno más semejante a

bacterias y otro a arqueas, apuntando en este último caso semejanzas a los metanógenos, en particular

en el caso de las histonas.6566 Esto llevó a Bill Martin y Miklós Müller a plantear la hipótesis de que la

célula eucariota surgiera no por endosimbiosis, sino por fusión quimérica y acoplamiento metabólico de

un metanógeno y una α-proteobacteria simbiontes a través del hidrógeno (hipótesis del

hidrógeno).67 Esta hipótesis atrae hoy en día posiciones muy encotradas, con detractores como Christian

de Duve.68

Harold Morowitz, un físico de la Universidad Yale, ha calculado que las probabilidades de obtener la

bacteria viva más sencilla mediante cambios al azar es de 1 sobre 1 seguido por 100.000.000.000 de

ceros. “Este número es tan grande —dijo Robert Shapiro— que para escribirlo en forma convencional

necesitaríamos varios centenares de miles de libros en blanco.” Presenta la acusación de que los

científicos que han abrazado la evolución química de la vida pasan por alto la evidencia aumentante y

“han optado por aceptarla como verdad que no puede ser cuestionada, consagrándola así como

mitología”

Hooke, Robert (1635-1703), científico inglés, conocido por su estudio de la elasticidad. Hooke aportó también otros conocimientos en varios campos de la ciencia.

Nació en la isla de Wight y estudió en la Universidad de Oxford. Fue ayudante del físico británico Robert Boyle, a quien ayudó en la construcción de la bomba de aire. Hooke realizó algunos de los descubrimientos e invenciones más importantes de su tiempo, aunque en muchos casos no consiguió terminarlos. Formuló la teoría del movimiento planetario como un problema de mecánica, y comprendió, pero no desarrolló matemáticamente, la teoría fundamental con la que Isaac Newton formuló la ley de la gravitación. Entre las aportaciones más importantes de Hooke están la formulación correcta de la teoría de la elasticidad (que establece que un cuerpo elástico se estira proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él), conocida como ley de Hooke, y el análisis de la naturaleza de la combustión. Fue el primero en utilizar el resorte espiral para la regulación de los relojes y desarrolló mejoras en los relojes de péndulo. Hooke también fue pionero en realizar investigaciones microscópicas y publicó sus observaciones, entre las que se encuentra el descubrimiento de las células vegetales.

Célula

La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias yprotozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propias de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de suconstitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Características generales de las células

Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una

sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significacambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre laTierra.

Composición química

En los organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la física. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada por compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en solución acuosa y en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño, moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidos nucleicos, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.

Células procarióticas y eucarióticas

Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego ‘núcleo verdadero’, mientras que procariótico significa ‘antes del núcleo’.

Partes de la célula

El núcleo

El órgano más conspicuo en casi todas las células animales y vegetales es el núcleo; está rodeado de forma característica por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de que la célula se divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser detectables

como estructuras independientes. El ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga y arrollada que contiene secuencias lineales de genes. Éstos encierran a su vez instrucciones codificadas para la construcción de las moléculas de proteínas y ARN necesarias para producir una copia funcional de la célula.

El núcleo está rodeado por una membrana doble, y la interacción con el resto de la célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos orificios llamados poros nucleares. El nucleolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse en ribosomas.

El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros. Una vez en el citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria de una proteína específica.

Citoplasma y citosol

El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos, como se describirá más adelante.

La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánulos se llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula.

Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos

proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas.

Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas células tienen en la superficie pelos flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía. Los espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las células que revisten el intestino y otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerososcilios que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. Se encuentran grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos células hijas en fase de segregación. Las células animales y vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar su compleja estructura interna.

Mitocondrias y cloroplastos

Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas almicroscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada.

Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo deoxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias.

Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.

Membranas internas

Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son los únicos orgánulos internos de las células eucarióticas delimitados por membranas. El citoplasma contiene también muchos otros orgánulos envueltos por una membrana única que desempeñan funciones diversas. Casi todas guardan relación con laintroducción de materias primas y la expulsión de sustancias elaboradas y productos de desecho por parte de la célula. Por ello, en las células especializadas en la secreción de proteínas, por ejemplo, determinados orgánulos están muy atrofiados; en cambio, los orgánulos son muy numerosos en las células de los vertebrados superiores especializadas en capturar y digerir los virus y bacterias que invaden el organismo.

La mayor parte de los componentes de la membrana celular se forman en una red tridimensional irregular de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamada retículo endoplasmático (RE), en el cual se forman también los materiales que son expulsados por la célula. El aparato de Golgi está formado por pilas de sacos aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las moléculas formadas en el retículo endoplasmático, las transforma y las dirige hacia distintos lugares de la célula.

Los lisosomas son pequeños orgánulos de forma irregular que contienen reservas de enzimas necesarias para la digestión celular de numerosas moléculas indeseables. Los peroxisomas son vesículas pequeñas envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado para reacciones en las cuales se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un compuesto reactivo que puede ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas otras vesículas pequeñas encargadas de transportar materiales entre orgánulos. En una célula animal típica, los orgánulos limitados por membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular total.

División celular

Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso, llamado mitosis, se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.

Pasos para la realización de la división de las células

La célula se prepara para dividirse. Los cromosomas se dividen. Se forma el huso acromático. Las cromátidas se alinean en el centro de la célula.

Las cromatidas se separan. La célula se estrecha por el centro. La membrana celular empieza a dividirse. Las dos nuevas células hijas reciben la misma dotación cromosómica.

Cáncer

El cáncer es el crecimiento tisular producido por la proliferación continua de células anormales con capacidad de invasión y destrucción de otros tejidos. El cáncer que puede originarse a partir de cualquier tipo de célula en cualquier tejido corporal, no es una enfermedad única sino un conjunto deenfermedades que se clasifican en función del tejido y célula de origen. Existen varios cientos de formas distintas, siendo tres los principales subtipos: los sarcomas proceden del tejido conectivo como huesos, cartílagos, nervios, vasos sanguíneos, músculos y tejido adiposo. Los carcinomas proceden de tejidos epiteliales como la piel o los epitelios que tapizan las cavidades y órganos corporales, y los tejidos glandulares de la mama y próstata. Los carcinomas incluyen algunos de los cánceres más frecuentes. Los carcinomas de estructura similar a la piel se denominan carcinomas de células escamosas. Los que tienen una estructura glandular se denominan adenocarcinomas. En el tercer subtipo se encuentran las leucemias y linfomas que incluyen los cánceres de los tejidos formadores de las células sanguíneas. Producen inflamación de los ganglios linfáticos, invasión del bazo y médula ósea, y sobreproducción de células blancas inmaduras. Estos factores ayudan a su clasificación.

Naturaleza de la enfermedad

El crecimiento canceroso, o neoplasia, es clonal —todas las células proceden de una única célula madre. Estas células han escapado al control que en condiciones normales rige el crecimiento celular. Como las células embrionarias, son incapaces de madurar o diferenciarse en un estadio adulto y funcional. La proliferación de estas células puede formar una masa denominada tumor, que crece sin mantener relación con la función del órgano del que procede.

Clonación de genes

Es el proceso mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar su caracterización. Esto se consigue con la preparación de una batería de bacterias que contienen todos los genes distintos presentes en un organismo de manera que cada una de ellas contiene un solo gen. Esto se lleva a cabo efectuando cortes del ADN de un individuo. Otra alternativa es la de crear un conjunto de todas las secuencias de ADN expresadas en una célula específica mediante la producción de copias complementarias de ADN a partir del ARNm hallado en dichas células. En ambos casos, los fragmentos de ADN se unen a un vector, un virus bacteriano conocido como bacteriófago o a un ADN circular denominado plásmido, que se introduce en una bacteria de forma que cada una adquiere sólo una copia del vector y por tanto recibe sólo un fragmento de ADN.

Los grupos preparados de esta forma se pueden examinar para identificar la bacteria que contiene el gen objeto de estudio. Entonces, se toma esta bacteria y

se hace crecer para producir un clon de bacterias idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se replica siempre que la célula bacteriana se divide, se produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria para caracterizar el gen. De esta manera es posible estudiar los genes que codifican proteínas que tienen un interés especial, o aquellos cuya inactivación, consecuencia de una mutación, origina una enfermedad específica. Por ejemplo, podemos determinar su secuencia y la naturaleza de la mutación que da lugar a una enfermedad.

Gen, unidad de herencia, partícula de material genético que determina la herencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas. Los genes están localizados en los cromosomas en el núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o locus. Por esta razón, el término locus se intercambia en muchas ocasiones con el de gen.

 

 

Autor:

Romina García Vila

roci[arroba]sudnet.com.ar

Clonación de la Oveja Dolly

Ciclo Celular

Definición

La célula es la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos.La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos:1.- membrana plasmática,2.- citoplasma y3.- material genético (ADN).Posee la capacidad de realizar tres funciones vitales:nutrición, relación y reproducción.Se llaman eucariotas a las células que tienen la información genética envuelta dentro de una membrana que forman el núcleo.Un organismo formado por células eucariotas se denomina eucarionte.Muchos seres unicelulares tienen la información genética dispersa por su citoplasma, no tienen núcleo. A ese tipo de células se les da el nombre deprocariotas.

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Esquema de una Membrana Celular

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Esquema de una Célula Vegetal

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Esquema de una Célula Animal

El citoplasma es el espacio celular comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está constituido por el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares.El citosol o hialoplasma, es el medio interno del citoplasma. Es la solución acuosa donde flotan el citoesqueleto y los ribosomas. Está formado por un 85% de agua con un gran contenido de sustancias dispersas en él de forma coloidal (prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos y nucleótidos así como sales disueltas. En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. En él se produce una ingente cantidad de reacciones metabólicas importantes: glucólisis, gluconeogénesis, fermentación láctica,

etc.El citoesqueleto aparece en todas las células eucariotas.La composición química es una red de fibras de proteína (microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos).Sus funciones son mantener la forma de la célula, formar pseudópodos, contraer las fibras musculares, transportar y organizar los orgánulos celulares.

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(1) Núcleolo.(2) Núcleo celular.(3) Ribosoma.(4) Vesículas.(5) Retículo Endoplásmico Rugoso.(6) Aparato de Golgi.(7) Microtúbulos.(8) Retículo Endoplásmico Liso.(9) Mitocondria.(10).Vacuola.(11) Citoplasma.(12) Lisosoma.

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Esquema de una Célula

(1) Núcleo.(2) Poro Nuclear(3) Retículo endoplásmico rugoso (RER)(4) Retículo endoplásmico liso (SER)(5) Ribosoma en el RER.(6) Proteínas que son trasportadas.(7) Vesícula trasportadora.(8) Aparato de Golgi (AG).(9) Cisterna del AG.(10) Transmembrana de AG.(11) Cisterna de AG.(12) Vesícula secretora.(13) Membrana plasmática.(14) Proteína secretada.(15) Citoplasma.(16) Espacio extracelular.

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Retículo Endoplásmático

El retículo endoplasmático es un sistema membranoso cuya estructura consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa.Dentro de esos sacos aplanados existe un espacio llamado lúmen que almacena las sustancias. Existen dos clases de retículo endoplasmático: rugoso (con ribosomas adheridos) y liso (libres de ribosomas asociados).Su función primordial es la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificación de la célula.

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Ribosomas

Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membrana.Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosómico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras.Su estructura es sencilla: dos subunidades (una mayor o otra menor) de diferente coeficiente de sedimentación.Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína.Son orgánulos sintetizadores de proteínas.

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Mitocondrias : La central energética

Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, actúan por tanto,como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).

1. Membrana interna.2. Membrana externa.3. Cresta.4. Matriz.

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Lisosomas

Los lisosomas son vesículas procedentes del Aparato de Golgi que contienen enzimas digestivas como las hidrolasas ácidas.

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Aparato de Golgi

Se encuentra en el citoplasma de la célula.El aparato de Golgi está formado por sacos aplanados limitados por membranas.Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso.El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi.Dentro de las funciones que posee el Aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación (targeting), glicosilación de lípidos y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.

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Vacuolas

Las vacuolas son estructuras celulares, muy abundantes en las células vegetales, contenidas en el citoplasma, de forma más o menos esféricas u ovoideas, generadas por la propia célula al crear una membrana cerrada que aisla un cierto volumen celular del resto del citoplasma.Su contenido es fluido.Almacenan productos de nutrición o de desecho, y pueden contener enzimas lisosómicas.

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El Núcleo

El núcleo, rodeado de una membrana propia, llamada membrana nuclear, es la parte central de la célula, que contiene el ácido desoxirribonucleico (ADN o en inglés DNA), donde se encuentran codificados los genes

(1) Membrana nuclear(2) Ribosomas(3) Poros Nucleares(4) Nucleolo(5) Cromatina(6) Núcleo(7) Reticulo endoplásmico(8) Nucleoplasma 

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Núcleo

El núcleo es una estructura constituida por una doble membrana, denominada envoltura nuclear que rodea al ADN de la celula separándolo del citoplasma.El medio interno se denomina nucleoplasma y en el están sumergidas, más o menos condensadas, las fibras de ADN que se llaman cromatina y corpúsculos formados por ARN conocidos como nucleolos.

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Genes

La molécula de ADN es una hélice larga y doble, semejante a una escalera de caracol. Los eslabones de esta cadena, que determinan el código genético de cada individuo, se componen de pares de cuatro tipos de moléculas denominadas bases (adenina, timina, guanina y citosina). La adenina se empareja con la timina y la guanina con la citosina. El código genético está escrito en tripletes, de manera que cada grupo de tres eslabones de la cadena codifica la producción de uno de los aminoácidos, los cuales son los componentes que constituirán las proteínas.

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Cromosomas

Cada persona posee 23 pares de cromosomas. Una de estas parejas determina el sexo con el que se nace, adoptando el nombre de "cromosomas sexuales".Por su forma se identifican los cromosomas sexuales femeninos (determinan que la persona sea de sexo femenino) como XX, y la pareja de cromosomas masculinos como XY (determinan que la persona sea de sexo masculino)

La célula

Los seres vivos están formados por mínimas unidades llamadas células. Todas las

funciones químicas y fisiológicas básicas, por ejemplo, la reparación, el

crecimiento, el movimiento, la inmunidad, la comunicación, y la digestión,

ocurren al interior de la célula. 

Los hombres de ciencia, solo pudieron realizar investigaciones en relación a ellas

después del descubrimiento del microscopio. (Ver Teoría celular)

Clasificación de los seres vivos

Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar

en unicelulares y pluricelulares.

Unicelulares: Son todos aquellos organismos formados por una sola célula. En este

grupo, los más representativos son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que

sólo pueden observarse con un microscopio.

Pluricelulares: Son todos aquellos organismos formados por más de una célula.

Existe gran variedad de ellos, tales como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios,

peces, reptiles) y los invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.).

En los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores (angiosperma), sin flores típicas

(gimnospermas), musgos, hongos, etcétera.

Los organismos pluricelulares presentan una determinada organización de sus células, en distintos niveles,

que son:

Célula: mínima unidad que forma parte de un ser vivo.

Tejido: conjunto de células que tienen características y funciones similares y con un mismo origen.

Órgano: conjunto de tejidos unidos y coordinados para cumplir una función específica. Por ejemplo: pulmón,

corazón, estómago, etcétera. En el caso de los vegetales, son considerados órganos: la raíz, las semillas, las

hojas, las flor, etcétera.

Sistemas: resultado de la unión de varios órganos, los cuales funcionan de una forma

coordinada para desempeñar un rol determinado. Por ejemplo: se habla de Sistema

Digestivo, Renal, Circulatorio, Nervioso, Reproductor, etcétera.

Organismo: es un ser vivo formado por un conjunto de sistemas, que trabajan

armónicamente.

Existen seres vivos que no tienen órganos o sistemas estructurados, pero poseen una

organización sencilla, esto les permite un buen desarrollo. Si un órgano se daña o altera

provoca una desorganización del ser vivo.

Las tres partes básicas de toda célula son: la membrana plasmática, el citoplasma, y

el núcleo.

 

La membrana celular o plasmática

La membrana celular se caracteriza porque:

Rodea a toda la célula y mantiene su integridad.

Modelo de célula

Membrana

Celular o

plasmática

Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínas ylípidos, específicamente fosfolípidos.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 04_2006

Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran

sumergidas las proteínas.

Es una estructura dinámica.

Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a

través de ella.

Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales

Funciones de la membrana celular

Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora

nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior.

Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras.

Aísla y protege a la célula del ambiente externo

Ver: PSU: Biología,

Pregunta 03_2005

Pregunta 03_2006(2)

El citoplasma

Se caracteriza porque:

Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.

Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelos celulares.

Está constituido por una sustancia semilíquida.

Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias

como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.

Funciones del citoplasma

Nutritiva. Al citoplasma se

incorporan una serie de

sustancias, que van a ser

transformadas o desintegradas

para liberar energía.

De almacenamiento. En el

citoplasma se almacenan ciertas

sustancias de reserva.

Estructural. El citoplasma es el

soporte que da forma a la célula y

es la base de sus movimientos.

Los organelos celulares

Son pequeñas estructuras

intracelulares, delimitadas por una

Mitocondria

o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la

función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de

algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos.

Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la

energía.

Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que

presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio

material genético llamado ADN mitocondrial.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 01_2010

La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la

célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la

glucosa.

Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta

CO2 (anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se

almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato).

El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere

de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria

para transformarse nuevamente en ATP.

La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:

   Energía  

 ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato)

 

Esta reacción permite almacenar la energía.

En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:

ATP ----------------> ADP + P + Energía

 

Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a

las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por

dos membranas una externa y otra interna.

Poseen su propio material genético llamado ADN plastidial, y en su interior se

encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los

organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de

fabricar su propio alimento.

 

En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y

energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve

de alimento al vegetal y a otros seres vivos.

Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.

 Cloroplasto

  clorofila  

  6CO2 +6H2O + Energía----------------> glucosa + 6O2

 

Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma,

como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas.

También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado

retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas,

cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera.

Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados,

que ocupan una gran porción del citoplasma.

Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el

medio extracelular -o medio externo-.

Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su

membrana van adosados ribosomas.

Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los

ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de

distintas estructuras de la célula.

El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la

producción de sustancias de naturaleza lipídica (lípidos o grasas).

Ver: PSU: Biología; Pregunta 01_2010

Ver: PSU: Biología; Pregunta 04_2006

 

Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de

sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos,

hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe

en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el

retículo endoplasmático rugoso.Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en

este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a

las proteínas, que determina el destino final de éstas.

Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola

membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que

permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente

asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las

enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de

carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y

organelos, que han dejado de funcionar en la célula.

Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células

vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en

círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular,

llamadomitosis.

Retículo

endoplasmático

Aparato de Golgi

Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son

más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y

otros materiales.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 03_2006(2)

El núcleo

Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a

través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero,

se les denomina células eucariontes.

Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni

determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el

citoplasma. Este tipo de células se denominanprocariontes. 

En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:

Ser voluminoso.

Ocupar una posición central en la célula.

Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de

moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

En el interior del núcleo se pueden encontrar:

Núcleo plasma o jugo nuclear.

Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN),

ambos compuestos orgánicos.

El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas.

Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la

célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está

contenida toda la información genética propia de cada ser vivo.

La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos

celulares.

Aprendizajes esperados luego de desarrollar y estudiar la célula:

Los alumnos y alumnas saben y entienden:

• que las células son las unidades estructurales de los seres vivos y su actividad es la base de todas las

funciones biológicas;

• las implicaciones de la teoría celular en su contexto histórico y biológico (explicación de los seres vivos);

• la importancia de la microscopía en el conocimiento de los sistemas vivos, valorando su papel en el

descubrimiento de las células y sus estructuras internas;

• que algunos organismos son células únicas mientras otros son multicelulares;

• que las células eucariontes organizan el material genético en el núcleo y las funciones intracelulares en

distintos compartimentos membranosos;

• las relaciones entre estructura y función de la membrana plasmática y los organelos intracelulares de

células animales y vegetales;

• la simplicidad de los organismos procariontes en comparación con los eucariontes.

La Célula

Autora:

Silvia Sokolovsky

Una ciudad está compuesta por edificios, estructuras que a su vez están constituidas por departamentos, los que se encuentran armados por habitaciones. Si miramos la habitación donde nos encontramos, vemos que está formada por paredes, esa pared está compuesta por ladrillos. Estos ladrillos constituyen la unidad fundamental.

Es una tendencia el desarmar una estructura en subestructuras más simples hasta encontrar una unidad llamada fundamental (la más pequeña de todas, o sea la que al dividirla pierda esa condición), a partir de la cual (a modo de ladrillo) puede ensamblarse cada uno de los elementos que constituyen la estructura estudiada.

La célula es una estructura compleja autosuficiente, lo que quiere decir que una célula come, crece, elimina sus desechos, respira y se reproduce por si sola. Existen organismos donde todo su cuerpo está representado por una sola célula. Pero resulta más mucho más fácil sobrevivir en un mundo hostil si compartimos el trabajo con otros individuos en vez de hacer todo uno mismo. Cada grupo de célula cumple un determinado rol dentro del conjunto, todas juntas funcionan como una sola entidad (formada por distintos individuos). Esta "división del trabajo" ha tenido un éxito tal, que evolutivamente, generó organismos como la esponja, constituidos por muchas células independientes que colaboran entre si (las células de la esponja pueden sobrevivir aisladas del conjunto). En otros organismos como la medusa, por ejemplo, las células ya no pueden independizarse, forman tejidos diferenciados. Esos tejidos pueden formar distintos órganos, como en la lombriz de tierra, y los órganos se "organizan" en aparatos y sistemas como en el caso de los peces.

Son estructuras cada vez más complejas, pero todas ellas tienen como unidad fundamentalcomo ladrillo a las células.

"Todo organismo vivo está construido de la misma manera y constituido por las mismas unidades fundamentales: las células."

La palabra célula se empezó a usar hace unos tres siglos, en 1665, cuando Robert Hooke, valiéndose de un microscopio construido por él mismo, notó que el corcho (médula de un árbol denominado sauco) estaba formado por pequeñas cavidades a las que llamó "células" (lo que significa pequeñas celdas). Hoy en día, mediante la utilización de microscopios especiales, como el microscopio electrónico, podemos ver dentro de cada célula, "espiar" su interior y entender su funcionamiento.

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. El organismo humano, por ejemplo, está formado por unos 200.000 millones, presentando diversas formas y funciones, cuya finalidad común es la supervivencia y la reproducción.

Podemos hacer una primera clasificación de las células, denominaremos eucariontes a aquellas células que tienen núcleo y procariontes a las que carecen de él.

Células Procariontes: Su nombre significa antes del núcleo. Son organismos muy primitivos que consisten en células únicas. No están diferenciadas en núcleo y citoplasma. 

Este tipo de células están representadas principalmente por un determinado tipo de algas microscópicas (algas verdes y azules ó Cianófitas) y por las bacterias, pertenecen al grupo de las Moneras. El ADN de las células procarióticas está confinado a una o más regiones nucleares, que se denominan nucleoides, que se encuentran rodeados por citoplasma, pero carecen de membrana. En las bacterias, el nucleoide esta formado por un pedazo de ADN circular de aproximadamente 1 mm de largo, torcido en espiral, que constituye el material genético esencial. 

Estas células son las más primitivas de nuestro planeta, hicieron su aparición en los océanos hace aproximadamente 4 mil millones de años. El resto fósil de los organismos procariontes de esta época forman columnas fosilizadas de aproximadamente 10 metros de alto llamados estromatolitos (se los suele hallar en australia).

Las cianótitas, algas verde-azules, son generalmente más grandes que las células bacterianas, realizan la fotosíntesis mediante vías metabólicas comunes a las plantas y algas, pero no a las bacterias. 

Un gran número de células procarióticas, están rodeadas por paredes celulares, que carecen de celulosa, lo que las hace diferentes de las paredes celulares de las plantas superiores. En la parte interna de la pared celular, se encuentra la membrana plasmática o plasmalema, la cual puede ser lisa o puede tener invaginaciones, llamados mesosomas, donde se llevan a cabo las reacciones de transformación de energía (fotosíntesis yrespiración). En el citoplasma, se encuentran los ribosomas, donde se realiza la síntesis de proteínas. Así mismo, el citoplasma de las células procarióticas más complejas puede contener también vacuolas, vesículas (pequeñas vacuolas) y depósitos de reserva de azucares complejos o materiales inorgánicos. En algunas algas verde-azules las vacuolas están llenas con nitrógeno gaseoso.

Células Eucariontes: Su nombre significa verdadero núcleo. A este conjunto pertenecen las células animales y vegetales, donde está bien diferenciado el núcleo del citoplasma.

Nuestras células son eucariontes (o eucariotas) .

Tamaño de una Célula

Las células son tan pequeñas que no las podemos medir ni siquiera con los milímetros de la regla. Se necesitan medidas muy pequeñas. Si cortamos un metro en un millón de partes iguales obtendremos al micrón, utilizamos una letra griega (mu)  para representar esta unidad.

Una restricción importante del tamaño celular la impone la relación entre el volumen y su superficie. Los materiales que entran y salen de la célula deben atravesar su superficie, cuanto más intenso sea su metabolismo, cantidad de actividades que realice, con mayor velocidad debe intercambiarse estos materiales con el ambiente donde se encuentre. La velocidad de intercambio depende de la superficie que se tenga para hacer ese intercambio.

Una segunda limitación del tamaño celular se relaciona con la capacidad del núcleo, centro de control de la célula, para proporcionar suficientes copias de información necesaria para regular los procesos que tienen lugar en el citoplasma de una célula. Por este motivo, la mayoría de las células metabólicamente activas (gran cantidad de procesos químicos y físicos en su interior) son pequeñas.

Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de un micrón (µ) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas (neuronas) con numerosas prolongaciones delgadas (axones) que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µ de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, de 10 a 20 µ de diámetro.

Composición química

En los organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la física. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada por compuestos de carbono. La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido.

Proteína

Constituyen una de las principales macromoléculas (compuestos orgánicos) que representan, por lo manos, el 50% del peso en seco en la mayoría de los seres vivos. Se estima que el ser humano tiene unas 30.000 proteínas distintas. Además de intervenir en el crecimiento y el mantenimiento celulares, las proteínas son responsables de la contracción muscular (proteínas denominadas actina y miosina). Las enzimas (que regulan la velocidad de muchas reacciones químicas) son proteínas, al igual que la insulina y casi todas las demás hormonas, los anticuerpos del sistema inmunológico y la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Los cromosomas, que transmiten los caracteres hereditarios en forma de genes, están compuestos por ácidos nucleicos y proteínas.

Están constituidas básicamente por cuatro elementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).

Estos polímeros están constituidos por unidades estructurales denominadas aminoácidos(aá). Estos monómeros presentan un grupo carboxilo (– COOH) y un grupo amino (–NH2), dispuestos en secuencias lineales, que se combinan (en forma semejante a las letras al formar palabras) para formar toda clase de proteínas. Existen veinte tipos de aá, los que universalmente se encuentran en todos los organismos.

Niveles de Organización Proteica

En los sistemas vivientes las proteínas están armadas con el grupo carbonilo (– COO - ) de un aá enlazado al grupo amino de otro. Estas cadenas de aá unidos entre si mediante enlaces covalentes se denominan polipéptidos, por lo cual los enlaces entre aá se los llamaenlaces peptídicos.

Toda secuencia lineal de los aá producida por el armado secuencial dictado por la información hereditaria que la célula contiene para esa proteína en particular, se conoce como estructura primaria. La proteína se ensambla en una larga cadena que se forma por adición de un solo aá a la vez (síntesis de proteínas). A medida que la cadena se ensambla empiezan a tener lugar interacciones entre los diversos aá de la propia cadena, que pueden establecer dos configuraciones: en forma de hélice, llamada alfa (), que fue descubierta primero, y la otra es la lámina plegada, denominada beta (). En ambas se establece un puente hidrógeno entre el hidrógeno amino y el oxígeno, que se ensambla con doble ligadura, del carbonilo de otro aá. 

Según la orientación hacia donde desvía el plano de polarización de la luz para cualquier polímero se los designa levógiro (L) si polariza a la izquierda o dextrógiro (D) si lo hace a la derecha.

En las proteínas del organismo humano, sólo existen - L aminoácidos, o sea que todos los aá son de forma helicoidal con giro hacia la izquierda.

Las configuraciones regulares producidas por los enlaces puente hidrógeno entre los átomos de la columna vertebral polipeptídica se denomina estructura secundaria de una proteína, mientras que, toda proteína que en su mayor parte se presente como una hélice o una lámina plegada recibe el nombre de proteína fibrosa, las que desempeñan funciones estructurales importantes en el organismo, por ejemplo el colágeno que constituye aproximadamente la tercera parte de todas las proteínas de los vertebrados..

Los radicales de los aá individuales actúan contrarrestando la formación de enlaces puente hidrógeno, pueden atraerse o repelerse entre sí, estableciendo enlaces entre aá de distintos segmentos de la columna polipeptídica, produciendo una intrincada estructura tridimensional que se denomina estructura terciaria de una proteína. En muchas de estos polímeros la estructura terciaria imparte a la molécula en conjunto una forma globular con intrincados plegamientos; estas proteínas se llaman proteínas globulares. Típico ejemplo son las enzimas (catalizadores de reacciones químicas en el interior de la célula).

Muchas proteínas presentan más de una cadena polipeptídica, las que se mantienen unidas por enlaces puente hidrógeno, puentes disulfuro y diversas atracciones polares establecidas a lo largo de sus cadenas. Este nivel de organización en el que interviene la 

interacción de dos o más polímeros se llama estructura cuaternaria. Un ejemplo es la hemoglobina (que se encuentra en el glóbulo rojo y es la encargada de transportar el oxígeno por la sangre), este tetrómero está constituido por cuatro cadenas, dos alfa y dos beta.

Metabolismo de las proteínas

Las proteínas complejas se absorben en el aparato digestivo y se descomponen en aminoácidos. Estos aminoácidos pueden experimentar nuevas alteraciones químicas que los transforman en compuestos de secreción interna, como hormonas y enzimas digestivas. Los aminoácidos que no hacen falta para reponer las células y fluidos orgánicos se catabolizan en dos pasos. El primero es la desaminación, que consiste en la separación de la amina, porción de la molécula que contiene nitrógeno, que a continuación se combina con carbono y oxígeno para formar urea, amoníaco y ácido úrico, (productos nitrogenados del metabolismo proteico). Posteriormente los aminoácidos experimentan nuevas degradaciones químicas y forman nuevos compuestos que a su vez son catabolizados con frecuencia en rutas bioquímicas comunes a las que se unen compuestos similares derivados del catabolismo de hidratos de carbono y grasas. Los productos finales de estas porciones proteicas son dióxido de carbono y agua.

Lípidos

Es un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en solventes polares como el agua, pero que si se disuelven en solventes orgánicos no polares como el cloroformo, éter o benceno.. Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Son constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo), representan una importante fuente de energía y de almacenamiento además de funcionar como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas y precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc.

Ácidos grasos (alifáticos)

Son los lípidos más simples que no suelen estar libres dentro de la célula sino ensamblados en moléculas más complejas. Tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Pueden ser saturados (ácidos que poseen ligadura simple entre cada par de 

carbonos involucrados) o no saturados (poseen doble ligadura en uno o más pares de carbonos). Las propiedades químicas específicas de las moléculas, especialmente las orgánicas, obedecen en particular al grupo funcional, (– COOH) el carboxilo que está unidos a la cadena de carbonos. Los ácidos orgánicos que poseen un solo grupo funcional se los llama ácidos monocarboxilados.

Glicéridos

El glicerol es un alcohol de tres carbonos que en cada uno de ellos posee un grupo oxidrilo (OH). Cada OH se combina con el hidrógeno del grupo carboxilo de un ácido graso, de esta manera el ácido graso se "ensambla" con el glicerol desprendiéndose agua. De la unión del glicerol con un ácido graso se forma un monoglicérido, con dos ácidos grasos tenemos un diglicérido, y con tres ácidos grasos tenemos un triglicérido. Como existen setenta ácidos grasos distintos que pueden combinarse los que pueden ser o no saturados tenemos una variedad muy grande de triglicéridos. Entre los triglicéridos más conocidos tenemos a las grasas y aceites.

Grasas y aceites: Se diferencian uno del otro por que a temperatura ambiente los aceites son líquidos oleosos, esta característica está dada por que son triglicéridos no saturados, mientras que las grasas presentan ácidos grasos saturados. Ambos sirven de depósito de reserva de energía para células animales (grasas) y en vegetales (aceites). Estos compuestos son altamente energéticos, aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso, este puede almacenarla en forma de grasa, que podrá ser reutilizada posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. En general, la grasa es almacenada en los adipocitos (células que forman el tejido adiposo) donde puede movilizarse para obtener energía cuando el ingreso calórico es menor que el gasto de calorías. Esta capa es utilizada en determinados animales como aislante térmico, como por ejemplo en mamíferos marinos.

Fosfolípidos: estos lípidos cumplen funciones estructurales. Consisten en un diglicérido combinado con un ión fosfato en el tercer carbono del glicerol. El ión posee carga negativa, lo que produce un área hidrofílica (al contrario de los ácidos grasos que son hidrofóbicos). Esta característica, de acuerdo al modelo actual, es la base estructural de la membrana celular (plasmática).

Esteroides: es un grupo extenso de lípidos naturales o sintéticos con una diversidad de actividad fisiológica muy amplia. No se parecen a ningún otro lípido, se los ubica en esta clase por ser insolubles al agua. Todos los esteroides poseen cuatro anillos de carbono unido entre ellos, los que pueden presentar oxhidrilos o radicales. El colesterol existe en las membranas celulares (excepto las bacterianas), un 25 % (peso en seco) de las membranas de los glóbulos 

rojos, y es un componente esencial de la vaina de mielina (cobertura de los axones de las neuronas). En cierta gente de edad avanzada forma depósitos grasos en el revestimiento interno de los vasos sanguíneos. Este depósitos pueden bloquear y reducir la elasticidad de los vasos, predisponiendo a la persona a sufrir: presión alta, ataques cardíacos, apoplejía. Las hormonas sexuales y las de la corteza renal también son esteroides que se forman a partir del colesterol de los ovarios, testículos y otras glándulas. Las prostaglandinas son un grupo de sustancias químicas que poseen acciones hormonales y derivan de los ácidos grasos.

Metabolismo de los lípidos

En la digestión, las grasas se hidrolizan o descomponen en glicerina y ácidos grasos. A continuación, éstos se transforman mediante síntesis en grasas neutras, compuestos de colesterol y fosfolípidos. Las grasas pueden sintetizarse en las estructuras del organismo o almacenarse en los tejidos, de los que se toman cuando es necesario. Como la glucosa, su catabolismo da lugar a compuestos carbonados que se descomponen en dióxido de carbono y agua.

Glúcidos

También llamados hidratos de carbono o carbohidratos, forman un grupo de compuestos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Las plantas verdes y las bacterias los producen en el proceso conocido como fotosíntesis, durante el cual absorben el dióxido de carbono del aire por acción de la energía solar para producir glucosa y otros productos químicos necesarios para los organismos donde sirven tanto para las funciones estructurales esenciales como para almacenar energía. En las plantas la celulosa es el principal elemento estructural. En los animales invertebrados, el polisacárido quitina es el principal componente del exoesqueleto de los artrópodos. En los animales vertebrados, las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Para almacenar la energía, las plantas usan almidón y los animales glucógeno; cuando se necesita la energía, las enzimas los descomponen en glucosa.

De los glúcidos más sencillos, monosacáridos, el más importante es la glucosa. De fórmula C6H12O6. es un sólido cristalino de color blanco, se caracteriza por tener una función hidroxilo (OH) (característica de los alcoholes) en cada uno de los carbonos, excepto en el primero donde presenta una función aldehído. Es la fuente primordial para obtener energía (respiración celular).

Dos monosacáridos unidos producen un "disacárido". Los disacáridos más importantes son la sacarosa, la lactosa y la maltosa. Otro disacárido importante es la lactosa, azúcar que sólo aparece en la leche, aquí la glucosa se combina con galactosa (hexosa que presenta funciones hidroxilos y una función aldehído).

Recordemos que según la orientación hacia donde desvía el plano de polarización de la luz para cualquier polímero se los designa levógiro (L) si polariza a la izquierda o dextrógiro (D) si lo hace a la derecha.

Los polisacáridos son enormes moléculas formadas por uno o varios tipos de unidades de monosacáridos — unas 10 unidades de glucosa en el glucógeno y 25 en el almidón, por ejemplo. Pueden o no tener el mismo tipo de monosacárido como eslabón en esas cadenas. 

El almidón es la forma principal de almacenamiento de glucosa en la mayoría de las plantas. Es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacén de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón

Existe en dos formas: En el primero, la amilosa, que constituye el 20 % del almidón ordinario, los grupos están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral de la molécula, pero ambas están formadas por unidades de glucosa unidas entre si.

El glucógeno es la forma principal en que se almacena la glucosa en los animales superiores. Su estructura es muy semejante a la amilopectina, salvo que es mucho más ramificado (una ramificación cada 8 o 10 unidades de glucosa). se almacena en el hígado y tejidos musculares.

La formación de polisacáridos a partir de monosacáridos exige energía; cuando la célula necesita energía los hidroliza para liberar un monosacárido, el que es oxidado para que aporte la energía necesaria para el trabajo celular. 

Celulosa:  (del latín, cellula, 'celda pequeña') es el componente principal de la pared de todas las células vegetales. En las plantas, la celulosa suele aparecer combinada con sustancias leñosas, grasas o gomosas. Salvo algunos insectos, ningún animal tiene en los tejidos verdadera celulosa. Los microorganismos del aparato digestivo de los herbívoros descomponen la celulosa en compuestos absorbibles. La celulosa es insoluble en todos los disolventes comunes y se separa fácilmente de los demás componentes de las plantas. Dependiendo de la concentración, el ácido sulfúrico actúa sobre las celulosa y produce glucosa, almidón soluble o amiloide; éste es una forma de almidón utilizada para estucar 

ciertos papeles de lujo. Cuando la celulosa se trata con un álcali y se expone a continuación a los vapores del disulfuro de carbono, se obtiene una solución que puede estirarse en películas e hilarse. El rayón y el celofán son preparados de celulosa regenerados a partir de tales soluciones. Los acetatos de celulosa se hilan en filamentos delgados con los que se confeccionan tejidos; también son de acetato de celulosa las modernas películas fotográficas; con estos compuestos se elaboran los vidrios inastillables de seguridad y ciertos materiales de moldeo. Los éteres de celulosa se emplean en la elaboración de aparejos para papel, adhesivos, jabones y resinas sintéticas. Con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, la celulosa forma una serie de compuestos inflamables y explosivos conocidos como nitratos de celulosa o nitrocelulosas. El algodón de colodión es un nitrato que forma parte de diversos plásticos y lacas; el colodión es un compuesto parecido utilizado en medicina, fotografía y fabricación de cueros sintéticos y lacas. El algodón pólvora es también un nitrato; se emplea como explosivo propulsor en la fabricación de cartuchos.

Metabolismo de glúcidos

En un mecanismo mediante el cual el cuerpo utiliza azúcar como fuente de energía. Los glúcidos, o hidratos de carbono, son uno de los tres constituyentes principales del alimento y los elementos mayoritarios en la dieta humana. El producto final de la digestión y asimilación de todas las formas de hidratos de carbono es un azúcar sencillo, la glucosa, que se puede encontrar tanto en los alimentos como en el cuerpo humano. El metabolismo de las grasas y ciertas proteínas a veces se dirige también a la producción de glucosa. Esta sustancia es el principal combustible que los músculos y otras partes del organismo consumen para obtener energía. Está presente en cada célula y casi en cada fluido orgánico, y la regulación de su concentración y distribución constituye uno de los procesos más importantes de la fisiología humana. Entre otros azúcares menos importantes destaca la lactosa, o azúcar de la leche, que se forma en las glándulas mamarias de todos los animales mamíferos y que está presente en su leche.

Digestión, Asimilación y Almacenamiento:

Los glúcidos como el almidón, la dextrina, el glucógeno (el almidón animal), la sacarosa (el azúcar de caña), la maltosa (el azúcar de malta) y la lactosa, se descomponen en el tracto digestivo en azúcares simples de seis carbonos, que pasan con facilidad a través de la pared intestinal. La fructosa (el azúcar de la fruta) y la glucosa no se alteran durante la digestión y se absorben como tales. La celulosa, presente en muchos alimentos, es un elemento nutricional importante para algunos animales, en especial ganado y termitas, pero, aunque es básica en el proceso global de la digestión, no tiene valor en la nutrición humana.

La digestión de los glúcidos se realiza gracias a la acción de varias enzimas. La amilasa, que se encuentra en la saliva y en el intestino, descompone el almidón, la dextrina y el glucógeno en 

maltosa, un azúcar de doce carbonos. Otras enzimas del intestino delgado descomponen los azúcares de doce carbonos en otros de seis. Así, la maltasa hidroliza la maltosa en glucosa; la sacarasa o invertasa rompe el azúcar de caña en glucosa y fructosa; la lactasa descompone el azúcar de la leche en glucosa y galactosa.

Los azúcares de seis carbonos, producto final de la digestión de los glúcidos, atraviesan la pared del intestino delgado a través de los capilares y alcanzan la vena porta que los lleva hasta el hígado. En este órgano son transformados y almacenados en forma de glucógeno. El glucógeno está siempre disponible y cuando el organismo lo requiere se convierte en glucosa y se libera al torrente sanguíneo. Uno de los productos finales del metabolismo de la glucosa en los músculos es el ácido láctico, que llevado por la sangre de nuevo al hígado, se reconvierte en parte a glucógeno.

¿Cuál es la apariencia de una célula?Aquí tienes una imagen de una parte de un organismo pluricelular eucariota. Se trata de una sección de tejido nervioso; en esta imagen hay una célula.......... 

La célula eucariota es una estructura que podemos observar y que forma parte de los tejidos y de los órganos. Desde el punto de vista del Biólogo Celular, un organismo es un conjunto organizado de células, "es un saco de células".

Tamaño Celular

¿Cuánto mide una célula?. Por ejemplo, la célula de la fotografía mide 12,75 µm en su diámetro mayor.Un milímetro de la regla de tu escritorio tiene 1000 µm; así es que en el milímetro de tu regla se podrían alinear 78 células como esta, una seguida de la otra.Pero el tamaño de las células es variable y algunas pueden llegar a medir 100 µm en humanos, un huevo de avestruz también es una célula.

En la imagen inferior tienes dos células vistas con el microscopio electrónico con técnicas de transmisión (izquierda) y de criofractura (derecha). Aunque juntas, cada una de estas células posee una individualidad y esa cualidad se la proporciona la membrana plasmática.

En la imagen izda. hemos ampliado la zona de contacto entre dos células (1 y 2). Cada célula presenta una limitante que es la membrana plasmática (Flechas rojas) y entre las

dos células hay un espacio intercelular (Ei)

La membrana plasmática aparece como una estructura trilaminar (dos bandas más oscuras en los extremos y una banda más clara en el centro), pero esto es solo un efecto de la tinción que usamos para poder ver las estructuras

celulares al microscopio electrónico

La ESTRUCTURA de la MEMBRANA PLASMÁTICA OBSERVADA por CRIOFRACTURA APOYA la HIPÓTESIS de MOSAICO FLUIDOA la izquierda se muestra una imagen parcial de una célula vista por criofractura, en la imagen vemos la membrana (m), el citoplasma (c) y el núcleo (n). A la derecha se muestra una ampliación de la membrana plasmática, esta imagen sugiere que las proteínas de membrana -que se observan como granos- se hayan integradas en una superficie constituida por fosfolípidos.

La MEMBRANA MANTIENE la RELACIÓN ENTRE la CÉLULA y el EXTERIOR

La membrana plasmática es el componente que establece la comunicación entre la célula y el entorno. En la membrana se realiza un transporte de moléculas en dos direcciones: de la célula al exterior y viceversa.Los únicos mecanismos de transporte que pueden observarse al microscopio electrónico son los de la endocitosis y la exocitosis. La endocitosis es el mecanismo de formación de vesículas en la membrana plasmática que se cargan con un contenido extracelular; la exocitosis es el proceso por el que las vesículas formadas en la célula se fusionan con la membrana plasmática y descargan su contenido al exterior.Esos dos procesos distintos muestran, sin embargo, la misma imagen al microscopio electrónico (abajo). Las vesículas se fusionan con la membrana plasmática (Mp) o se forman en ella y este proceso no se distingue morfológicamente. Observa abajo como las vesículas (izda, flechas rojas) se

localizan en la membrana plasmática y como el proceso se observa en criofractura como sacos asociados a la membrana (dcha, flechas rojas).

SUPERFICIE CELULARUsualmente la superficie celular no es lisa, como lo es la superficie de un globo inflado. Por el contrario puede presentar prolongaciones, algunas hasta 1 m de largo como es el caso de los axones de las neuronas.Las microvellosidades (abajo, izda.) son pequeñas prolongaciones que aumentan la superficie de contacto de la célula con el medio exterior. Son habituales en células que limitan las cavidades de los organismos pluricelulares. Los cilios (derecha) son prolongaciones capaces de generar un movimiento sobre el medio extracelular líquido, para ello cuentan con un sistema de proteínas que forman parte del citoesqueleto.

UNIONESLas células de los organismos pluricelulares establecen contactos entre si. Estas

uniones son importantes durante la formación del organismo pluricelular, para la coordinación de las células que lo componen y para la funcionalidad y la cohesión de las células que forman los tejidos. Estudiaremos las uniones en el curso, pero aquí tienes algunas de estas uniones tal y como se observan en microscopía

GAP o NEXO UNIÓN OCLUYENTE UNIÓN ADHERENTE

Llamamos citoplasma (flechas azules) al

contenido celular entre la Membrana plasmática y

el Núcleo.La apariencia del

citoplasma es granulosa debido a la abundancia

de los ribosomas y de los orgánulos.

En el citoplasma se encuentra el citosol o

hialoplasma; se trata de una solución

principalmente constituida por agua y enzimas y en

ella se realizan numerosas reacciones

metabólicas de la célula. 

El Citoesqueleto está constituido por proteínas del citoplasma que polimerizan en estructuras filamentosas. Es responsable de la forma de la célula y del movimiento de la célula en su conjunto y del movimiento de orgánulos en el citoplasma.Se subdividen en microtúbulos, y filamentos intermedios

HAY DISTINTOS TIPOS de FILAMENTOS INTERMEDIOS

Los filamentos intermedios se clasifican de acuerdo a la proteína que los compone. Algunos de los tipos conocidos son:

Queratinas Vimentina Desmina Proteína ácida fibrilar glial (GFAP) Neurofilamentos Láminas nucleares. Nestina

Los filamentos intermedios como las queratinas se observan en el citoplasma próximos al núcleo (flechas en Figura izda.), otros como GFAP se localizan las prolongaciones celulares formando haces paralelos (derecha).Solo un tipo, las láminas se encuentran en el núcleo.

LOS MICROTÚBULOS TIENEN FORMA DE TUBERÍA

Los microtúbulos están constituidos por dímeros de tubulina. Son unos polímeros que tienen forma cilíndrica y que están huecos, como una tubería .Así es que la sección transversal del microtúbulo es circular (flechas rojas abajo izda.) y tubular cuando se cortan longitudinalmente (abajo dcha.)

Para que veas las diferencias de grosor entre los filamentos intermedios y los microtúbulos puede servir la fotografía inferior. Las flechas rojas marcan los

microtúbulos de sección transversal, las flechas azules marcan neurofilamentos y su sección al microscopio óptico es la de un punto porque son más pequeños.

Los microtúbulos también forman parte de otras estructuras que aparece en las células como son los cilios (izda) y los centriolos de centrosoma (flechas rojas, dcha.) y cuyo tamaño puedes comparar con el aparato de Golgi (AG).

Al centrosoma se le conoce como el centro organizador de microtúbulos de la célula eucariota animal. Está formado por dos centriolos colocados perpendicularmente. El centriolo es un complejo de microtúbulos y otras proteínas

LOS MICROFILAMENTOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR ACTINA.

Los microfilamentos son polímeros de la proteína actina que tienen forma filamentosa. Aparecen localizados en varias regiones del

citoplasma. Por ejemplo, bajo la membrana plasmática o como se muestra en la fotografía de la derecha asociados a algunos tipos

deuniones intercelulares.

La interacción entre la actina y otras moléculas -como la miosina- constituye la base molecular del proceso de contracción que tienen

algunas células, como las musculares.

El núcleo es el orgánulo más conspicuo de la célula. La relación entre el volumen de este orgánulo y el volumen total celular es aproximadamente un 50%, en la gran mayoría de las células.En los organismos eucariotas hay células con un solo núcleo (uninucleadas) o con varios (polinucleadas).

LA FORMA del NÚCLEO es VARIADA

Estas imágenes muestran el núcleo de 4 células distintasLos núcleos pueden ser más o menos esféricos (1) u ovalados (2); pueden presentar identaciones (3), algunas muy profundas (4) que hacen que el núcleo de diferentes células tenga una apariencia irregular.

LA ENVUELTA NUCLEAR es una DOBLE MEMBRANAEl núcleo (N) está rodeado de una envuelta nuclear que lo separa de el citoplasma (C).Esta envuelta está formada por dos membranas (flecha roja) que se fusionan en una estructura llamada poros nucleares.

LOS POROS NUCLEARES son un COMPLEJO de PROTEÍNAS en la MEMBRANA NUCLEARLa envuelta nuclear no aísla al núcleo, sino que es un punto de regulación (una aduana) en el transporte de moléculas (proteínas y ácidos nucleicos, subunidades ribosomales, iones, etc) entre el núcleo y el citoplasma. El componente de la envuelta nuclear que esta implicado en esta regulación es el poro nuclear.

Los poros observados por criofractura:A la izquierda se muestra una imagen parcial de una célula mostrado la

membrana (m), el citoplasma (c) y el núcleo (n), donde encontramos los poros nucleares (derecha).

Los poros están distribuidos irregularmente en la envuelta nuclear (n, arriba) y nunca aparecen asociados. El número de poros por núcleo en una neurona es aproximadamente 1100El poro está formado por proteínas llamadas en conjunto nucleoporinas que forman una estructura de sección circular (arriba, derecha).El componente de la envuelta nuclear que esta implicado en esta regulación es el poro nuclear

LA CROMATINA TIENE un ASPECTO GRANULOSODentro del núcleo hay una solución que llamamos nucleoplasma. Además hay láminas nucleares que son un tipo de filamento intermedio asociado a la membrana interna nuclear. Pero el componente más abundante del núcleo es la cromatina.

La cromatina está constituida por ADN e Histonas; por tanto, se trata de los

cromosomas de la célula.La cromatina tiene un aspecto granuloso y

heterogéneo, con regiones claras (Eucromatina, E) y oscuras

(Heterocromatina, H).La heterocromatina está constituida por las regiones condensadas de los cromosomas mientras que la eucromatina está formada

por las regiones relajadas de los cromosomas

El grado de condensación de la cromatina -o la cantidad de heterocromatina- depende del tipo celular.Además, en una célula, la condensación de la cromatina es variable en el tiempo y está relacionada con el desarrollo de la célula y con la fase del ciclo celular. La imagen inferior izquierda muestra el aspecto de la cromatina de una célula en interfase en la que no se pueden observar los cromosomas individuales, mientras que la foto de la derecha muestra una célula que se encuentra en mitosis y en ella se observan los cromosomas individuales completamente heterocromatizados y no hay envuelta nuclear. La heterocromatización también depende del sexo del organismo. A nivel molecular los tipos de cromatina, están relacionados con el proceso de transcripción de genes.

EL NUCLEOLO es el ÚNICO ORGÁNULO NUCLEAREl nucleolo es un componente del núcleo. En el nucleolo se encuentra la región de los cromosomas (ADN) que contienen los genes altamente repetidos de ARNr. En el nucleolo se transcriben estos genes y se acoplan a proteínas ribosomales para formar las unidades pre-ribosomales que posteriormente darán lugar a losribosomas del citoplasma.El nucleolo puede encontrarse próximo a la envuelta nuclear o en el nucleoplasma.

Dentro del nucleolo, se han descrito tres regiones: el centro fibrilar (CF), la región fibrilar (F) donde se cree que ocurre la transcripción y el ensamblaje inicial y la región granular (G) donde se finalizan las unidades pre-ribosomales

Los ribosomas son responsables del aspecto granuloso del citoplasma de las células.Es el orgánulo más abundante, varios millones por célula.

Los ribosomas son complejos ribonucleoproteícos organizados en dos subunidades: pequeña y grande; el conjunto forma una estructura de unos 20 nm. de diámetro (un milímetro de tu regla tiene 1.000.000 de nm).

En la célula eucariota, las subunidades que forman los ribosomas se sintetizan en el nucleolo. Una vez formados, estas subunidades atraviesan los poros nucleares y son funcionales solo en el citoplasma cuando se unen las dos subunidades a un molécula de ARN. Los ribosomas son máquinas para la traducción.En el microscopio, los ribosomas se ven como granos oscuros.Podemos encontrar ribosomas (flechas rojas) en 3 sitios de la célula: en el RER, en la membrana nuclear, y en el citosol. En el citosol, es frecuente observar varios ribosomas agrupados en una organización casi circular a los que llamamos polisomas (flecha azul)

En el RER En la membrana nuclear En el citosol

El Retículo endoplasmático constituye un sistema de cavidades limitadas por membrana (cisternas).En la imagen aparece una sección de parte de una célula, a la izquierda está el núcleo (N), el retículo se ha marcado con flechas rojas. Hay dos formas distintas de retículo endoplásmico: el rugoso (RER) y el liso (REL) que tienen una apariencia y estructura distinta.

Las membranas del RER están asociadas a ribosomas y por ello se observan oscuras al microscopio.En el RER comienza la traducción de una serie de proteínas que están destinadas al propio RE, al AG, a los lisosomas, a la membrana plasmática y al exterior de la célula.

El Retículo endoplásmico rugoso aparece en muchas células como un conjunto de cisternas apiladas en paralelo (flechas, izquierda), en otras ocasiones las cisternas aparecen más dispersas. Últimamente se ha sugerido que la organización de estas cisternas en el citoplasma está asociada a la distribución de los microtúbulos delcitoesqueleto .

Las cisternas del RER (flechas, derecha) están intercomunicadas entre si, de manera que parecen constituir un sistema continuo en el citoplasma.

Y más aún, este sistema de cisternas del RER se continua con la membrana nuclear (MN).

¿CUÁNTOS APARATOS de GOLGI HAY en una CÉLULA y DÓNDE ESTÁN?

El Aparato de Golgi (AG) es un sistema mixto de cisternas apiladas (compartimentos rodeados de membrana,flechas rojas) y de vesículas (flechas azules) que se localiza en el citoplasma de las células.

Una célula contiene más de un AG y puede llegar ha haber hasta 50. En la imagen inferior se muestra solo una sección del citoplasma de una célula, a la izquierda está el núcleo (N), en esta sección hay hasta 3 Aparatos de Golgi distintos (flechas).

¿CÓMO SE DIFERENCIA el APARATO DE GOLGI del RETÍCULO ENDOPLÁSMICO?

Hay varias diferencias entre el Aparato de Golgi y el retículo endoplásmico rugoso:Las cisternas del AG (flechas rojas, abajo) están muy próximas entres si, las del RER están más separadas.Las cisternas del RER forman complejos que se extienden por gran parte del citoplasma, mientras que las cisternas del AG ocupan un espacio discreto del citoplasmaEl AG contiene vesículas asociadas (flechas azules abajo), el RER no.Las membranas de las cisternas del AG no se asocian a ribosomas por lo que presentan un aspecto menos granuloso y oscuro que las de las cisternas del RER.Las cisternas del AG no están comunicadas entre sí.

¿CUÁLES SON LAS REGIONES DEL AG?

Consta de una cara Cis, la más próxima al núcleo (N).una región medial y una cara trans, la más alejada del núcleo

EL AG ES UNA ESTRUCTURA DINÁMICA

Observa las caras cis y trans del AG ¿Es el AG una estructura que se forma, se mantiene y se renueva gracias a un mecanismo continuo de fusión y gemación devesículas?

Los lisosomas son orgánulos esféricos u ovalados que se localizan en el citoplasma celular.En microscopía electrónica son fáciles de localizar porque es el orgánulo más oscuro (el más teñido) de cuantos contiene el citoplasma de la célula, mientras que las mitocondrias presentan una tinción más grisácea. La imagen de la izquierda muestra una célula completa, mientras que en la de la derecha se muestra una imagen parcial de la célula, los lisosomas se han señalado con flechas rojas.

 

 

EL LISOSOMA ES HETEROGÉNEO MORFOLÓGICAMENTE

El lisosoma consta de una membrana que contiene una cavidad o lumen, es un saco cerrado.El contenido de los lisosomas en una sola célula es muy variable (fotos inferiores). Básicamente, el contenido de un lisosoma puede parecer homogéneo (como el de la primera imagen) o heterogéneo (como el resto).

1 2 3 4 5 6

Cuando se forman, los lisosomas se cargan con enzimas de función hidrolítica; este tipo de lisosoma, conocido como lisosoma primario, puede ser el que tiene una apariencia homogénea en su interior (1). A partir de este, el lisosoma se carga de catabolizar la mayoría de los tipos de moléculas bioquímicas que hay en la célula.Las otras formas (los lisosomas secundarios,como el 2 y 3) son heterogéneos y pueden recibir nombres variados como lisosomas con formas mielínicas (4), cuerpos multivesiculares(5), o cuerpos residuales (6). Estos tipos se producen por efecto del almacenamiento en el lumen del lisosoma de sustancias que no pueden degradarse más o por la transformación en lisosomas de otro tipo de orgánulos como son los autofagosomas y los endosomas .

Las vesículas citoplásmicas son pequeños sacos de membrana de forma más o menos esférica que aparecen en el citoplasma.Son realmente muy pequeñas, de aproximadamente 50 nm de diámetro.

La imagen superior muestra solo una porción del citoplasma de una célula. Las vesículas están señaladas con un flecha roja, y muchas no se ha señalado. También aparecen dentro de algún tipo de lisosoma (flechas azules) 

LAS VESÍCULAS SON PAQUETES DE TRANSPORTE.Las vesículas citoplásmicas son como los paquetes que se envían por correspondencia, en este caso dentro de la célula. Llevan un contenido que son moléculas de diferente naturaleza bioquímica y llevan la dirección del remitente y la del destinatario.Las vesículas se forman y se cargan de contenido en orgánulos muy concretos de la célula y tienen destinos específicos.Sirven para transportar moléculas entre el AG, el RE y el lisosoma; también transportan las sustancias que una célula exocita al exterior (secreción) y las que toma por endocitosis a través de la membrana plasmática

HAY CÉLULAS CON ESTRUCTURAS ESPECIALIZADAS EN EL ALMACENAMIENTO y RECICLADO de VESÍCULAS y PARA LA SECRECIÓN del CONTENIDO DE LA VESÍCULA

Las células de los organismos pluricelulares se comunican entre si con un lenguaje molecular.La mayoría de las moléculas de comunicación son empaquetadas en vesículas cuando se sintetizan. Las neuronas han desarrollado un aparato celular llamado sinapsis (foto inferior) que está especializado en almacenar vesículas que están cargadas de sustancias conocidas como neurotransmisores (flecha roja). En la sinapsis se produce la descarga de los neurotransmisores desde las vesículas al exterior para que sean recibidos por una neurona contigua (en el sistema nervioso, este proceso de secreción toma el nombre de neurotransmisión).El terminal sináptico puede realizar otras funciones como reciclar las vesículas (volverlas a cargar con neurotransmisor) y puede contener otros orgánulos para realizar estos procesos (como por ejemplo mitocondrias, Mt).

Las mitocondrias aparecen dispersas en el citoplasma de la célula. La imagen de la izquierda muestra una célula completa, mientras que en la de la derecha se muestra una imagen parcial de la célula, las mitocondrias se han señalado con flechas rojas.

 

Al microscopio electrónico las mitocondrias tienen forma cilíndrica con los bordes redondeados, como las cápsulas de gelatina algunas medicinas. Aparecen dispersas en el citoplasma , su tinción es grisácea y se tiñen menos y son más grandes que los lisosomas.

Las mitocondrias constan de una membrana externa y una

membrana interna que se pliega formando crestas.

La forma de las crestas es variable y puede ser tubular o

laminar.La disposición de las crestas

puede ser paralela (fotos de la izquierda) o perpendicular al eje

mayor de la mitocondria

EL NÚMERO DE MITOCONDRIAS EN UNA CÉLULA ES VARIABLE

El número de mitocondrias por célula depende del tipo celular, y en una célula determinada varía durante la vida celular.Por ejemplo, se ha estimado que células del hígado (hepatocitos) pueden contener del orden de 800 mitocondrias por célula.El número de mitocondrias en una célula puede aumentar gracias a que se dividen por mecanismos de fisión o gemación (flecha) y puede disminuir gracias a un mecanismo conocido como la autofagia.

por julio pérez márquez

Los Peroxisomas son orgánulos formados por una membrana que contiene un lumen. Es característico, que en su interior se suela encontrar una estructura cristalina, poliédrica que se debe a la cristalización de proteínas. Ver la estructura del peroxisomaSon orgánulos que se dividen por fisión

Son orgánulos que como la mitocondria consumen oxígeno para realizar reacciones metabólicas de oxidación en su interior.

 

 

 

 La célula 

La célula es la parte más pequeña que conforma a los organismos vivos. Se dice que es la unidad funcional y estructural de los seres vivos, es estructural porque es la que lo constituye, todos los seres vivos tienen células no importa que tan grandes o pequeños sean. Por ejemplo los elefantes y las ballenas tienen milloooooooooooooooones de células pero las bacterias que son tan pequeñas sólo tienen una célula.

Es funcional porque cumple funciones vitales como alimentarse., respirar, transportar nutrientes, eliminar desechos, reproducirse y responder a estímulos externos.

Como viste en el mapa, las células se clasifican según su estructura las menos evolucionadas se llaman PROCARIOTAS  y las más evolucionadas se llaman EUCARIOTAS.

Vamos a hablar detenidamente de cada una. 

Procariotas  

Las células procariotas están formadas por pared celular, membrana celular, citoplasma, ADN, ribosomas y algunas estructuras como cilios o flagelos que le permiten moverse. Son los seres vivos más pequeños que existen, un ejemplo de ellas son las bacterias que viven en cualquier lugar: aire, suelo, agua, entre otros. Se encuentran en todas partes incluso en nuestro cuerpo.

¿Sabías qué?

Más de 500 especies han sido encontradas en la flora oral

Fácilmente una boca puede tener 25 especies diferentes de bacterias

Un mililitro de saliva puede contener hasta 40 millones (4 X 107) células bacterianas

Es normal tener 108 células bacterianas por mililitro  en el ciego (la parte inicial del colon) y muchas de estas especies son diferentes a las que se encuentran en la boca

Existen aproximadamente 600 millones de bacterias dentro y sobre el cuerpo humano.

La piel de la axila puede albergar hasta 800 bacterias por milímetro cuadrado.

 

    

 Eucariotas

  

Las células eucariotas son más evolucionadas que las procariotas porque tienen su material genético envuelto en una membrana, a esto se le llama núcleo. Las células eucariotas pueden ser animales y vegetales, entre ellas hay diferencias: por ejemplo en la célula vegetal hay algunas Organelas que no se encuentran en la célula animal;  los cloroplastos, las  vacuolas y la pared celular son propias de la célula vegetal, el resto de Organelas se encuentran tanto en la célula animal como vegetal. En los siguientes dibujos encontrarás la célula animal y vegetal. 

 

 

 

¿Qué es la célula?

El cuerpo humano es un conjunto formado porcincuenta billones de células,

agrupadas en tejidos y organizadas en diferentessistemas. Si quisieras formar un cuerpo

podrías comprar los elementos básicos en cualquier parte por muy poco dinero; pero la vida

que albergan estas células reunidas con un propósito concreto, lo convierten en algo de valor

incalculable.

Nuestro organismo parece saber que de la unión nace la fuerza, pues las células se organizan

en tejidos, órganos, aparatos y sistemas para realizar sus funciones. Sin embargo, y a pesar

de su enorme rendimiento, el cuerpo humano sigue en constante evolución, sobre todo si es

un recién llegado al planeta. Te damos un ejemplo: imagina que la vida se instauró en la

Tierra hace 24 horas: el ser humano apenas ha vivido los últimos tres segundos.

Si bien tu cuerpo funciona gracias a la actividad de diversos sistemas, si no fuera por la célula

nada andaría bien dentro de ti. Es prácticamente la primera piedra para formar la estructura de

una casa, la unidad básica de tu organismo, capaz de cumplir todas las funciones

necesarias para el diario vivir: crecer, reproducirse, metabolizar, responder a estímulos y

diferenciarse. Es muy pequeña, invisible al ojo humano, pero posee la habilidad de trabajar

independientemente.

Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano, cómo se desarrolla y envejece y

qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se dice que ninguno es

un ser vivo si no consta al menos de una. Algunos organismos microscópicos, como bacterias

y protozoos, son células únicas (unicelulares), mientras que los animales y plantas están

formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos.

Para realizar su trabajo, la célula tiene en su interior componentes esenciales;

son sustancias químicas y enzimas que reaccionan para proveerla de energía.

Además, posee material genético, que contiene la información necesaria

para producir componentes celulares y para la duplicación celular.

De acuerdo a su estructura, tamaño y funcionalidad, las células se pueden dividir en dos

grandes grupos:

- Procariotas: no tienen núcleo. Su composición es más simple que la de las eucariotas, ya

que poseen solo ribosomas, elementos químicos y enzimas en el citoplasma, todos

necesarios para su crecimiento y división celular. Se dice que estas células son la primera

clase que hubo en el planeta.

- Eucariotas (animales y vegetales): tienen núcleo, son más grandes que las procariotas y

se encuentran en el cuerpo humano. Poseen una disposición interna más evolucionada y

compleja; el material genético está dentro del núcleo, rodeado del nucleoplasma y protegido

por su propia membrana. Pueden realizar funciones específicas, como coordinar la química

celular, es decir, las reacciones internas y el metabolismo a través del accionar de sus

organelos celulares.

Células bien organizadas

Aunque sean muy pequeñas, las células tienen una estructura básica y bien organizada.

Todas poseen protoplasma, que es el citoplasma más el núcleo celular. El

citoplasma, que comprende todo el volumen de la célula -salvo el núcleo-, es el medio donde

se producen los cambios químicos y las reacciones metabólicas de la célula. Está compuesto

por una solución acuosa denominada citosol, el cual engloba una gran cantidad de estructuras

especializadas y organelos celulares.

El organelo más importante es el núcleo, que está formado por una doble membrana. En su

interior está el nucléolo (interviene en la formación de las subunidades ribosómicas) y el

material genético.

Además, el núcleo, para comunicarse con el citoplasma, cuenta con aperturas existentes en la

pared de su membrana, conocidas como poros nucleares.

¿Por qué la célula es un ser vivo?

Célula (del latín cellulae, "pequeño compartimiento" o celda), unidad mínima de un

organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están

formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no

consta al menos de una célula. 

Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas,

mientras que los animales y plantas son organismos pluricelulares que están formados

por muchos millones de células, organizadas en tejidos y órganos. 

Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la

célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios

de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos.

La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que

cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder

comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla

en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células.

COMPONENTES DE LA CELULA

Citoplasma: Está rodeado por una membrana plasmática. Se divide en

organelas, orgánulos e inclusiones. Los orgánulos citoplasmáticos incluyen

membrana celular (plasmática), retículo endoplásmico (ergastoplasma), aparato

de Golgi, centriolos (o centrosoma), mitocondrias, laminillas anulares, fibrillas y

estructuras filamentosas, lisosomas y microtúbulos.

Núcleo: Compuesto por membrana nuclear, cromatina y nucleolo.

MEMBRANA CELULAR (PLASMÁTICA)

Es un filtro altamente selectivo que conserva concentraciones desiguales de iones a

ambos lados de ella y permite que las sustancias nutritivas entren a la célula y que los

productos de desecho salgan de ella.

Se han propuesto varios modelos para la membrana plasmática. De todos, el llamado

"modelo de mosaico fluído" de Singer y Nicholson está más acorde con nuestros

conocimientos actuales. Este modelo considera que la membrana celular consta de una

capa bimolecular de fosfolípidos, en las que se intercalan unidades globulares de

proteína a intervalos variables para formar un mosaico con la capa de lípidos. Se ha

demostrado que estas proteínas integrantes de la membrana tienen regiones

hidrófobas e hidrófilas, y es probable que las porciones hidrófobas están incluidas en la

capa central de lípidos de la membrana, con las regiones hidrófilas expuestas en la

superficie.

RETICULO ENDOPLASMICO

Se divide en granular y liso. El retículo endoplásmico granular presenta en las paredes

de sus cisternas ribosomas. Allí se produce la síntesis de proteínas. Los ribosomas se

unen a cadenas de RNA.

RETÍCULO ENDOPLASMICO LISO (AGRANULOSO)

En contraste con el retículo endoplásmico rugoso, el liso, como indica su nombre,

carece de gránulos ribosómicos. Esta organela tiene forma tubular o vesicular y es más

probable que aparezca como una profusión de conductos interconectados de forma y

tamaño variables que como acúmulos de cisternas aplanadas, características del

retículo endoplásmico rugoso. Las membranas del retículo endoplásmico liso se

originan del retículo endoplásmico rugoso, y se pueden unir directamente con éste e

indirectamente, por medio de vesículas pequeñas, con el aparato de Golgi. El retículo

endoplásmico liso no participa en la síntesis de proteínas.

RIBOSOMAS

Se encuentran en todas las células, excepto eritrocitos maduros, y pueden estar unidos

al retículo endoplásmico rugoso y formar parte de él, o encontrarse libres en el

citoplasma.

Sea que estén libres o unidos, los ribosomas se encuentran por lo general en acúmulos

llamados polisomas o polirribosomas. Estos acúmulos representan grupos de

ribosomas unidos por una cadena de RNA mensajero. Se ha sugerido que los ribosomas

libres sintetizan proteínas que la célula usa para sus propias necesidades, como la

replicación, en tanto que los ribosomas unidos a las membranas sintetizan proteínas

que serán secretadas por la célula y usadas en otras partes del cuerpo.

APARATO DE GOLGI

El aparato o complejo de Golgi consta de pilas de sacos aplanados localizados en el

citoplasma de muchas células.

El aparato de Golgi participa en el flujo de membrana, en el transporte y concentración

de materiales de secreción y su liberación de la célula, en la síntesis de algunos

productos secretorios, en particular glucoproteínas y mucopolisacáridos, y en la

formación de lisosomas primarios.

LISOSOMAS

Son estructuras citoplásmicas rodeadas de membrana que aparecen granulosas

durante la inactividad, pero que adoptan el aspecto de vesículas cuando se activan. Se

cree que se originan en el aparato de Golgi, pero en algunas células, o bajo

determinadas condiciones, pueden derivarse de algunas porciones del retículo

endoplásmico.

Debido a que participan en la digestión, su aspecto depende de su estado funcional, lo

que produce una gran variedad de aspectos, o pleomorfismo. Los lisosomas se

encuentran en todas las células, excepto los eritrocitos, pero son particularmente

abundantes en macrófagos, leucocitos neutrófilos, células hepáticas y células del

túbulo proximal del riñón.

En algunas células de vida prolongada (p.ej., neuronas, músculo cardiaco y

hepatocitos), se acumulan grandes cantidades de cuerpos residuales (lipofucsina) con

la edad.

MITOCONDRIAS

Como característica, son organelas rodeados de membrana, muy flexibles y libres en el

citoplasma. A veces son contráctiles o móviles. Son propensas a hincharse en ciertos

estados fisiológicos. Tienen gran importancia en el metabolismo energético como la

principal fuente de adenosintrifosfato (ATP) y son el sitio de muchas reacciones

metabólicas. En ellas radica el sistema del citocromo para transferencia de electrones

capaz de fijar la energía obtenida de las oxidaciones del ciclo de Krebs para dar ATP.

Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional,

concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma.

  

 

LA CÉLULA 

Unidad anatómica, fisiológica y genética de todos los seres vivos eucariotas (animales y vegetales excepto los virus, bacterias y algas azules)

Actúa como un minúsculo laboratorio en el que tienen lugar la síntesis y la degradación de gran número de sustancias.

A la suma de este conjunto de reacciones químicas a que son sometidas las sustancias ingeridas o absorbidas por los seres vivos se le llama METABOLISMO que comprende el CATABOLISMO, cuando estas reacciones suministran energía y el ANABOLISMO, cuando hacen que las sustancias ingeridas pasen a formar parte de la propia arquitectura estructural.

Para realizar todos estos procesos, la célula cuenta con la energía que se encuentra en las uniones de los átomos de las moléculas de los alimentos.

Contrariamente a lo que podría pensarse, en las células no se producen cambios repentinos de temperatura. De la energía liberada de las sustancias alimenticias sólo una parte se gasta como calor; el resto se recupera en dos formas diferentes: como energía dereserva, en forma de glúcidos y lípidos (que se degradan muy lentamente), y que en determinado momento de necesidad se transforma en energía de ejecución, y como energía de ejecución (por poder utilizarse inmediatamente), se almacena en forma de enlaces P (fosfatos). Entre todas las transformaciones de enlace P existe un eslabón común a todas las células: el ATP (siglas del ADENOSINTRIFOSFATO), enzima rico en energía, compuesto fundamental en los procesos bioquímicos de acoplamiento energético. En sus enlaces queda almacenada gran cantidad de energía (7.300 calorías en vez de 3.000 de las uniones comunes) que puede liberarse por hidrólisis cuando el organismo lo requiera.

Este ATP permite a cualquier célula tener acumulada una cantidad elevada de energía que está dispuesta a ser utilizada.

Estos procesos anabólicos y catabólicos pueden ser llevados a cabo en el interior de la célula gracias a unos catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas sin modificarse. Son los ENZIMAS. Estos son muy específicos y frecuentemente no aceptan moléculas que tengan una forma ligeramente distinta de su sustrato. Se puede explicar considerando que la enzima y su sustrato son como una llave y una cerradura. Llega la sustancia (llave) y busca al enzima que necesita, que es como un mozo de cuerda de la célula (cerradura). El mozo, al reconocerla, le ayuda a realizar su trabajo específico y luego se va a buscar más sustancias que encajen en su cerradura para poder ayudarlas. Se han encontrado mas de 1.000 enzimas distintas en la célula.

Los componentes químicos de la célula son:

75 %  agua20 %  proteínas3 %    lípidos1 %    hidratos de carbono, y1 %    material inorgánico

 

Las funciones de la célula son:

NUTRICIÓN AUTÓTROFAa partir de sustancias inorgánicas y energía solar.

  HETERÓTROFA a partir se sustancias orgánicas sin-tetizadas por otro organismo. En este caso el alimento entra por difusión, por poros especiales o a través de FAGOCITOSIS: propiedad de englobar a

otros microorganismos.

RELACIÓN    

REPRODUCCIÓN DIVISIÓNproceso directo en el que la célula madre se escinde en dos células hijas.

  MITOSIS

división celular indirecta que consta de dos procesos muy diferenciados: la división nuclear y la del resto de las estructuras citológicas.

  ESPORULACIÓN

(células vegetales) por formación de esporas que sin necesidad de unirse a otro individuo son capaces de formar un individuo adulto. Las esporas son, por tanto, elementos asexuados.

  GEMACIÓN

reproducción asexual de algunos ver-tebrados que aparecen y se desarrollan sobre el individuo madre, hasta independizarse.

 

La MITOSIS, o proceso reproductor de la célula, está diferenciada en cuatro fases:

PROFASE

- desaparición de la membrana nuclear.- los cromosomas se hacen visibles.- los cromosomas adoptan una forma en U, disponiéndose hacia el centro, formando la placa             ecuatorial o Monáster.

METAFASE- desplazamiento hacia los polos celulares donde se forman dos figuras estrelladas, Diáster.

ANAFASE - se forman dos núcleos hijos en condiciones de reposo.

TELOFASE- se produce una escisión de la masa citoplásmica (surco ecuatorial)- formación de dos nuevos elementos celulares.

 

Períodos de supervivencia de la célula:

La vida media es de algunos minutos en algunos elementos epiteliales, de cinco días en las plaquetas, 110 días en los glóbulos rojos y decenios en el sistema nervioso.

 

Partes principales de la célula:

NÚCLEOCITOPLASMAMEMBRANA CELULAR

 

Empezaremos su estudio de dentro a fuera, comenzamos por el

 

NÚCLEO:

Estructura esférica, rodeada de una MEMBRANA, que contiene en su interior un cuerpo redondeado que es el NUCLEOLO (7ºG), una sustancia irregular, la CROMATINA y un líquido transparente, el JUGO NUCLEAR o Cariolinfa.

MEMBRANA nuclear: consta de una parte interna, en contacto con la cromatina y el jugo nuclear, y de una parte externa que se halla en continuidad con el SRE (sistema retículo endoplásmico) y está tachonada de RIBOSOMAS, y perforada por unos orificios octogonales llamados POROS NUCLEARES, cuya misión es el intercambio de moléculas grandes como el ARN y proteínas.

JUGO NUCLEAR: es una solución coloidal semilíquida de proteínas que favorecen el desplazamiento de los ARNm y ARNs y de los filamentos cromatínicos (ADN activos)

 

CROMATINA: se le llama a la sustancia tingible (que se puede teñir) del núcleo. Está formada en su mayor parte por ADN y proteínas; contiene la información genética de los individuos.

Al microscopio electrónico se observaron dos partes: la Heterocromatina o cromatina condensada, que es el ADN espirilizado (no funcionante)

y la Eurocromatina, que corresponde a las sustancias claras, que es el ADN desespirilizado (activo) (fibras   cromatínicas)

Se observaron también Gránulos intercromatínicos formados por ARN, y fibrillas pericromatínicas, que son ARN mensajeros y transmisores.

 

NUCLEOLO: se han observado dos partes, una granulosa formada por ARN mensajeros y otra parte fibrosa formada por filamentos en forma de anillos (ARN) y en el centro de estos anillos, el ADN que está realizando la síntesis del ARN.

Este es el lugar donde tiene su base el generador espiri-tual. Su energía es alterna y es aquí donde fundamentalmente podremos realizar las programaciones del ADN y desarrollar su energía para que nuestro cuerpo consiga estructuras cada vez más sutiles y perfectas.

Seguramente en el ADN está toda la codificación del superhombre esperando a que se actualice y el centro fibrilar es el lugar de trabajo.

 

CITOPLASMA:

Es la sustancia que rodea al núcleo, compuesto fundamentalmente por el hialoplasma en el que se encuentran los orgánulos vivos (metaplasma) y diver-sos gránulos inermes (paraplasma o deutoplasma)

Ramificado por el citoplasma y como extensión de la membrana nuclear se encuentra el RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (SRE) (4ºG)

Se presenta en forma de túbulos lisos y como bolsas aplanadas con RIBOSOMAS en la cara externa.

Interviene importantemente en el procesamiento de proteínas y acumulación destinada a la secreción y, también, en la síntesis de diversas sustancias.

El SRE liso funciona como sistema circulatorio. El flujo de las membranas constituye el mecanismo para el desplazamiento de moléculas y partículas por toda la célula y fuera de ella.

De energía aislante, realiza el mismo trabajo que el corazón para el sistema circulatorio, para distribuir todas las sustancias a lo largo del cuerpo.

RIBOSOMAS: Cada uno de los gránulos que forman la mayor parte del metaplasma.

El ARN del nucleolo emigra a través de los poros nucleares al citoplasma y se localiza en los ribosomas.

Estos realizan la función de traducir el mensaje genético en la síntesis de las proteínas.

Pueden estar libres en el citoplasma y sueltan las proteínas sintetizadas, o están fijos al Retículo endoplásmico y entonces transmiten las proteínas a su interior.

APARATO DE GOLGI: Difícilmente visible en las células vivas, situado normalmente cerca del núcleo, forma parte del sistema de secreción.

A través de él hay un continuo tráfico de sustancias que las empaqueta como producto de secreción.

Se puede considerar como un compartimiento intermedio entre el SRE y la membrana celular.

Las sustancias acumuladas para su secreción, por el SER, son recogidas por microválvulas que las depositan en su cara convexa.

Por ahí penetran en un sistema de membranas donde se incorporan hidratos de carbono y se desechan otras sustancias que se van a-cumulando en los extremos de la cara cóncava en forma de sacos, hasta que se desprenden en forma de esferas y son llevadas como producto de secreción hasta la membrana celular.

De los sacos formados en los extremos se desprenden también los:

LISOSOMAS: cuya función es la digestión intra y extracelular.

Digieren partes de la célula con el fin de reponer nuevas estructuras, como mitocondrias, ribosomas, y membranas, mediante la eliminación de las envejecidas y sustancias incorporadas por fagocitosis y pinocitosis.

Cuando la célula es muy vieja, los Lisosomas rompen su membrana y la célula desaparece por lisis (disolución)

Por eso cualquier alteración de la membrana aumenta su permeabilidad, activa los enzimas y produce la muerte celular.

 

CENTRÍOLO: De aspecto físico de estrella radiante. Se localiza en el centro justo de la célula y se encuentra en una pequeña zona llamada centrosoma, rodeada de una masa llamada esfera atractiva.

Cada célula tiene dos centríolos que se colocan perpendicularmente. Su aspecto es cilíndrico,    adornado por nueve tríadas de túbulos. En torno a ellos se advierten unas estructuras esféricas llamadas satélites, de función aún desconocida. De estas salen los microtúbulos en forma de estrella.

La función del centríolo radica en regir el movimiento de los cromosomas durante la mitosis.

 

MITOCONDRIAS: Su estructura física es indicativa de su función que es la de acumulación de energía.

Toda la energía contenida en los alimentos que llegan a ella, la transforma en ATP.

Su forma interna puede ser filamentosa y granulosa.

Los procesos que realiza están divididos en tres pasos:

1. Ciclo de Krebs: que recoge de las sustancias de alimentación, el ADP y fosfatos, produciendo C02 (anhídrido carbónico) que es expulsado y extrayendo electrones de los metabolitos.

2. Cadena respiratoria: o sistema de transporte dé electrones. Los captura y transfiere a través de una serie de transportadores hasta producir agua, al combinarse con el oxígeno, el hidrógeno acumulado.

3. Sistema fosforilante: en que acumula la energía en los enlaces de las moléculas de ATP.

         

 

 

MEMBRANA CELULAR:

Estructura de mosaico fluido. Sostiene lípidos y proteínas dispuestas como un mosaico. Por su semifluidez, sus componentes pueden realizar movimientos de traslocación dentro de la capa bimolecular. Las proteínas pueden ser integrales, cuya función es de sostén y atraviesan la bicapa, o pueden ser superficiales cuya función será enzimática, de reconocimiento y transporte de moléculas al interior.

Las proteínas integrales están intercaladas dentro de la bicapa, con grupos hidrofóbicos (repelen el agua) hacia dentro y los hidrofílicos (en armonía con el agua) hacia fuera.

El paso de las sustancias a través del mosaico se realiza por difusión. Las moléculas grandes son ayudadas por las proteínas enzimáticas que reconocen la sustancia, la captan y la introducen dentro de la membrana y la liberan.

 

RESUMEN

NÚCLEO MEMBRANA NUCLEAR

Exteriormente en continuidad con el SRE y tachonada de ribosomas.

  JUGO NUCLEARSolución que favorece el desplazamiento de los ARN.

  CROMATINA

Formada por ADN y proteínas. Contiene la información genética del individuo.ADN espirilizado (inerte)ADN desespirilizado (activo)

  NUCLEOLO

Formado por una parte granulosa (ARN mensajero) y una parte fibrosa formada por anillos de ARN y en su centro el ADN que realiza la síntesis del ARN.

CITOPLASMA

RETÍCULOENDOPLÁSMICO S.E.R. 

Liso = su movimiento contribuye al desplazamiento de moléculas por la célula.Rugoso = interviene en el procesamiento de proteínas y en la acumulación de sustancias para la secreción.

  RIBOSOMAS

Gránulos esparcidos por el citoplasma y fijos en el SRE rugoso; donde se localiza el ARN emigrado del nucleolo.Encargados de traducir el mensaje genético.

 APARATODE GOLGI 

Recoge las sustancias acumuladas por el SRE para la secreción y las desprende, en forma de esferas, hacia la membrana celular por donde son expulsadas al exterior.También desprenden:

  LISOSOMAS

Cuya misión es digerir partes de la propia célula para reponer nuevas estructuras y digerir sustancias incorporadas por fagocitosis y pinocitosis.

  CENTRÍOLO Dos únicos centríolos

colocados perpendicularmente. Su función es regir el movi-miento de los cromosomas durante la mitosis.

  MITOCONDRIASu misión es la de acumular la energía de las sustancias alimenticias en enlaces ATP.

MEMBRANACELULAR  

Estructura en forma de mosaico, compuesta por lípidos y proteínas.El paso de las sustancias a través de la membrana se realiza por difusión y ayudadas, las moléculas grandes, por las proteínas enzimáticas.

 

¿Todas las células tienen el mismo aspecto?

Las células vienen en muchas formas y tamaños. Algunas células están cubiertas por una pared celular, otras

no, algunas tienen pelaje viscoso o estructuras alargadas que le ayudan a moverse a través de su medio

ambiente. Algunas células tienen una gruesa capa alrededor de su celda. Esta capa se llama la cápsula y se

encuentra en las células de las bacterias.

En nuestro cuerpo hay muchos tipos diferentes de células. Estamos hechos de cerca de 200 tipos diferentes

de células. Nuestro cuerpo también tiene materiales no vivos como el pelo, las uñas y la parte dura de los

huesos y los dientes. Todos estos materiales están formados por células muertas.

Echando un vistazo dentro de una celda

¿Acaso te has preguntado cómo es el interior de una célula? Si piensas en las habitaciones de nuestros

hogares, el interior de cualquier célula animal o vegetal tiene muchas estructuras similares como la de

nuestras habitaciones llamados orgánulos.

Tanto las células vegetales y animales tienen muchos orgánulos en común. En algunos casos, como en las

células vegetales, estas tienen más tipos de orgánulos comparadas con las células animales. Todos los

orgánulos de una célula realizan funciones diferentes. Éstos son algunos de los nombres y descripciones de

los orgánulos se encuentran comúnmente en las células:

 

 

Membrana plasmática- La membrana que rodea la célula se compone

de dos capas de lípidos llamada "bicapa lipídica". Los lípidos que están

presentes en la membrana plasmática se llaman "fosfolípidos".

Estas capas de lípidos están formadas por una serie de ácidos grasos. El

ácido graso que forma esta membrana tiene dos partes diferentes, una

pequeña parte que ama el agua- la cabeza hidrofilia. Hidro significa agua

y fílica amor. La otra parte de este ácido graso es repelente al agua. Esta

parte, la cola del ácido, hidrofóbica.

Hidro significa agua y el fóbica significa miedo. La membrana plasmática

está organizada de tal forma que las colas se ven unas a otras en el

interior y la cara se dirige hacia el exterior de la membrana. 

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Canales/poros- Un canal en la membrana plasmática de la célula. Este

canal se compone de ciertas proteínas cuya función es controlar el

movimiento de nutrientes y agua en la célula. Estos canales se

componen de ciertas proteínas. 

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Núcleo- El núcleo es el centro de control de la célula. Es el mayor

orgánulo de la célula y contiene el ADN de la célula.

ADN (ácido desoxirribonucleico) contiene toda la información para que

las células vivan y puedan realizar sus funciones y reproducirse.

Dentro del núcleo es otro orgánulo denominado nucléolo. El

nucléolo es responsable de crear los ribosomas. Los círculos en la

superficie del núcleo son los poros nucleares. Aquí es donde los

ribosomas y otros materiales entran y salen del núcleo a la célula. 

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Retículo endoplásmatico (RE)- Es una red de membranas en el

citoplasma de la célula. Hay dos tipos de RE.

Cuando el RE tiene ribosomas adheridos se llama RE rugoso y RE liso

cuando no tienen ribosomas en el RE.

El retículo endoplásmatico rugoso es donde más se produce la síntesis

de proteínas en la célula. La función del retículo endoplásmico liso es

sintetizar los lípidos en la célula. El RE liso también ayuda en la

desintoxicación de sustancias dañinas en la célula. 

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Ribosomas- Orgánulos que ayudan en la síntesis de proteínas. Los

ribosomas están compuestos de dos partes, llamados subunidades.

Reciben sus nombres por su tamaño. Una unidad

es más grande que la otra por lo que se llaman subunidades grandes y

pequeñas.

Estas dos subunidades son necesarias para la síntesis de proteínas en la

célula. Cuando las dos unidades se acoplan con una unidad de

información especial llamada ARN mensajero, producen proteínas.

Algunos ribosomas se encuentran en el citoplasma, pero la mayoría

están unidos al retículo endoplásmatico. Mientras están unidas al RE, los

ribosomas producen proteínas que la célula necesita y también otras

proteínas que serán exportadas fuera de la celular hacia otras partes del

cuerpo para desempeñar sus respectivas funciones.

Aparato de Golgi- Este el orgánulo de la célula es el que es responsable

de la correcta clasificación y envío de las proteínas producidas en el RE.

Al igual que los paquetes de correo que debe tener una dirección correcta

de envío, las proteínas producidas en el RE, deben ser correctamente

enviadas a su respectiva dirección.

En la célula, el transporte y la clasificación se realizada por el aparato de

Golgi. Es un paso muy importante durante la síntesis de proteínas. Si el

aparato de Golgi comete un error en el envío de las proteínas a la

dirección correcta, determinadas funciones en la célula puede parar.

Este orgánulo lleva el nombre de un cirujano Italiano llamado Camillo

Golgi. Fue el primero en describir este orgánulo en la célula. También es

el orgánulo único que se escribe con mayúscula. 

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Mitocondrias- Aquí es de donde sale la energía para la célula. Este

orgánulo guarda la energía de los nutrientes en la forma de ATP.

Cada tipo de célula tiene una cantidad diferente de mitocondrias. Hay

más mitocondrias en las células que tienen que realizar mucho trabajo,

por ejemplo las células musculares de la pierna, las células musculares

del corazón, etc. Otras células necesitan menos energía para hacer su

trabajo por lo cual tienen menos mitocondrias. 

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Cloroplasto- El orgánulo celular en el que se realiza la fotosíntesis. En

este orgánulo la energía de la luz del sol se convierte en energía química.

Los cloroplastos se encuentran sólo en las células vegetales, no las

células animales. La energía química que se produce en los cloroplastos

finalmente se utiliza para hacer carbohidratos como el almidón, que se

almacenan en la planta.

Los cloroplastos contienen pigmentos diminutos llamados clorofilas.

Clorofilas son responsables de atrapar la energía de la luz del sol. 

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Vesículas- Este orgánulo ayuda a almacenar y transportar los productos

producidos por la célula.

Las vesículas son los vehículos de transporte y de entrega como nuestro

correo y camiones de Federal Express. Algunas vesículas entregan

materiales a partes de la célula y otras pueden transportar materiales

fuera de la célula en un proceso llamado exocitosis. 

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Vacuolas- Células vegetales tienen lo que parece un espacio vacío muy

grande en el centro. Este espacio se llama la vacuola.

No te dejes engañar, la vacuola contiene grandes cantidades de agua y

otros materiales importantes, tales como azúcares, iones y pigmentos. 

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Citoplasma- Un término para todo el contenido de una célula aparte del

núcleo. A pesar de que la ilustración no parece, el citoplasma contiene

principalmente agua.

Algunos datos curiosos sobre el agua y el cuerpo humano:

Un cuerpo humando de un adulto contiene entre 50 y 65 por

ciento de agua.

El cuerpo de un niño tiene un poco más de 75 por ciento agua

en un.

El cerebro humano es aproximadamente 75 por ciento de agua.

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Pared celular y plasmodesmos- Además de las membranas celulares,

las plantas tienen paredes celulares. Las paredes celulares proporcionan

protección y apoyo para las plantas.

A diferencia de las membranas celulares materiales no pueden pasar a

través de las paredes celulares. Esto sería un problema para las células

vegetales por si no fuera por las aberturas especiales llamadas

plasmodesmos.

Estas aperturas se utilizan para la comunicación y el transporte de

materiales entre las células vegetales, porque las membranas celulares

son capaces de tocar y por lo tanto poder intercambiar materiales

necesarios. 

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Peroxisomas- Estos juntan y descomponen las sustancias químicas que

son tóxicas para la célula.

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Centriolos- Estos solo se encuentran en las células animales y entran en

acción cuando las células se dividen, ayudando a la organización de los

cromosomas. 

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Lisosomas- Creado por el aparato de Golgi, estas ayudan a romper las

moléculas grandes en trozos más pequeños que la célula puede utilizar.

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Citoesqueleto- Formado por filamentos y túbulos que ayudan a dar

forma y soportar la célula. También ayuda a mover las cosas dentro de la

célula. Con fines de ilustrarlo, el citoesqueleto se dibuja en un solo lugar

de la celular, cuando en realidad se encuentra en toda la célula entera.

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OrgánuloEn biología celular, se denomina orgánulos (o también organelas, organelos, organoides o

mejor elementos celulares) a las diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células,

principalmente las eucariotas, que tienen una forma determinada. Lacélula procariota carece de la

mayor parte de los orgánulos.

No todas las células eucariotas contienen todos los orgánulos al mismo tiempo, aparecen en

determinadas células de acuerdo a sus funciones.

Índice

  [ocultar] 

1 Estructura

2 Clasificación según su génesis

o 2.1 Orgánulos endosimbióticos

3 Véase también

4 Enlaces externos

[editar]Estructura

Principales orgánulos eucarióticos

Orgánulo Función Estructura Organismos Notas

Cloroplasto fotosíntesisposee doble membrana

plantas, protistas

Posee material genético (ADN)

Retículo endoplasmático

síntesis y embalaje de proteínas y ciertos lípidos (los empaqueta en vesiculas)

puede asociarse con ribosomas en su membrana

eucariotes

Aparato de Golgi

transporte y embalaje de proteínas, recibe vesículas del retículo endoplasmático, forma glucolípidos, glucoproteínas

sacos aplanados rodeados por membrana citoplasmática

la mayoría de eucariotes

en las plantas se conocen como dictiosomas

Mitocondria producción de energía (ATP)compartimento de doble membrana

la mayoría de eucariotes

Posee material genético (ADN)

Vacuolasalmacenamiento, transporte y homeostasis

sacos de membrana vesicular

plantas y hongos

Núcleomantenimiento de ADN y ARN, y expresión genética

rodeado por membrana doble

todos los eucariotes

Contiene la mayor parte del ADN

Otros orgánulos eucarióticos y componentes celulares

Orgánulo/componente Función Estructura Organismos

Acrosomaayuda al espermatozoide a fusionarse con el óvulo

compartimento de membrana simple

muchos animales

Autofagosomavesícula que almacena material citoplasmático y orgánulos para su degradación

compartimento de doble membrana

todas las células eucariotas

CentriolosIntervienen en la división celular ayudando al movimiento cromosómico

Estructuras cilindricas formadas por tubos y rodeadas de material proteico denso

Cilio movimiento microtúbulos de proteínasanimales, protistas, algunas plantas

Glioxisomatransformación de lípidos en azúcar

compartimento de membrana simple

plantas

Hidrogenosomaproducción de energía e hidrógeno

compartimiento de doble membrana

algunos eucariontes unicelulares

Lisosoma ruptura de grandes moléculascompartimento de membrana simple

la mayoría de los eucariontes

Melanosoma almacén de pigmentoscompartimento de membrana simple

animales

Mitosoma sin caracterizarcompartimento de doble membrana

algunos eucariontes unicelulares

Miofibrilla contracción muscular filamentos entrelazados animales

Parentosoma sin caracterizar sin caracterizar hongos

Peroxisomas oxidación de proteínascompartimento de membrana simple

todos los eucariontes

Ribosomasmontaje de proteínas a partir de la información transmitida por el ARN

Estructuras redondeadas formadas por dos subunidades

Vesículaalmacenan, transportan o digieren productos y residuos celulares

compartimento de membrana simple

todos los eucariontes

Estructura celular de una bacteria procariota

Esquema de una célula animal típica, mostrando componentes subcelulares:

(1) nucléolo (2) núcleo(3) ribosomas (4) vesícula (5) retículo endoplasmático rugoso (REr) (6) aparato de

Golgi(7) citoesqueleto (8) retículo endoplasmático liso(REl)

(9) mitocondrias (10) vacuola (11) citoplasma(12) lisosoma (13) centriolos

Estructura de una célula vegetal típica: 1.Núcleo, 2. Nucléolo, 3. Membrana nuclear, 4.Retículo endoplasmático

rugoso, 5. Leucoplasto, 6.Citoplasma, 7. Aparato de Golgi, 8. Pared celular, 9. Peroxisoma, 10. Membrana

plasmática, 11.Mitocondria, 12. Vacuola central, 13. Cloroplasto, 14. Plasmodesmos, 15. Retículo endoplasmático

liso, 16. Citoesqueleto, 17. Vesícula, 18.Ribosomas.

Comparación de estructuras en células animales y vegetales

Célula animal típica Célula vegetal típica

Estructuras básicas Membrana plasmática

Citoplasma

Citoesqueleto

Membrana plasmática

Citoplasma

Citoesqueleto

Orgánulos Núcleo  (con Nucléolo)

Retículo endoplasmático rugoso

Retículo endoplasmático liso

Ribosomas

Núcleo  (con Nucléolo)

Retículo endoplasmático rugoso

Retículo endoplasmático liso

Ribosomas

Aparato de Golgi

Mitocondria

Vesículas

Lisosomas

Vacuolas

Centrosoma  (con Centriolos)

Aparato de Golgi  (Dictiosomas)

Mitocondria

Vesículas

Lisosomas

Vacuola central  (con Tonoplasto)

Plastos  (Cloroplastos, Leucoplastos, Cromoplastos)

Microcuerpos  (Peroxisomas, Glioxisomas)

Estructuras adicionales Flagelo

Cilios

Flagelo  (sólo en gametos)

Pared celular

Plasmodesmos

[editar]Clasificación según su génesis

Atendiendo a su génesis, los orgánulos se clasifican en dos grupos:

1. Orgánulos autogenéticos, desarrollados filogenética y ontogenéticamente a partir de

estructuras previas que se hacen más complejas.

2. Orgánulos de origen endosimbiótico, procedentes de la simbiosis con otros organismos.

[editar]Orgánulos endosimbióticos

Son orgánulos incorporados a la célula eucarionte inicialmente como bacterias endosimbiontes. Los

orgánulos de origen endosimbiótico tienen su propio genoma, su propia maquinaria de síntesis proteica,

incluidos ribosomas, y se multiplican por bipartición, de manera que si se extirpan experimentalmente de

una célula no pueden volver a formarse.

Mitocondrias . Todos los eucariontes conocidos tienen mitocondrias, orgánulos derivados de ellas,

como los hidrogenosomas, o al menos restos de genes mitocondriales incorporados al genoma

nuclear.

Plastos . Hay dos clases de plastos, los primarios derivan de cianobacterias por endosimbiosis y los

secundarios por endosimbiosis de células eucariotas ya dotadas de plasto. Estos últimos son

mucho más complejos. Los plastos se han designado muy a menudo con otros nombres en función

de su pigmentación o del grupo en que se presentan. La denominacióncloroplasto se usa

habitualmente como nombre genérico.

Organelos CelularesPartes fundamentales de la célulaUna célula esta formada por una membrana plasmática, un citoplasma y un núcleo.

Membrana plasmática: Estructura formada por una bicapa de lípidos, formada por fosfolípidos dispuestos uno al lado de otro, formando una capa fluida, con proteínas insertadas dentro de este (proteínas integrales), proteínas periféricas (externas e internas). El centro de la membrana es hidrofóbico y los extremos internos y externos son hidrofilicos.

El citoplasma: Esta formado por el citosol (fracción liquida del citoplasma, que rodea a los organelos y tiene una consistencia como gelatinosa). El citoplasma posee un citoesqueleto, organelos e inclusiones. En el citoplasma están disueltas las proteinas, azucares, sales minerales, hormonas y enzimas.

Citoesqueleto: Formada por fibras filamentosas de proteínas. Estas estructuras son dinámicas, se construyen y se degradan constantemente y le dan la forma a las células, como también permite el movimiento de los organelos. Esta formado por Microtubulos (tubulina), filamentos intermedios y microfilamentos (actina).

Organelos:a) Retículo endoplasmático Rugoso, RER: Es una red de sacos planos delimitados por una membrana, cuya rugosidad se debe a la presencia de ribosomas en su superficie. Su función es recibir en su interior las proteínas recién fabricadas por los ribosomas y pemite plegarlas. Normalmente este organelo es muy abundante en células secretoras.b) Ribosomas: Son organulos sin membrana, formado por dos subunidades de ARN y proteinas. Se les puede encontrar libres o pegados al RER. Su función es sintetizar proteinas.c) Retículo endoplasmatico Liso, REL: Red de sacos aplanados, como los del RER pero sin los ribosomas en su superficie, lo que le da un aspecto liso y no rugoso. Su función es sintetizar lípidos (colesterol, esteroides y fosfolípidos). En el hígado su función es destoxificar la celula de drogas y toxinas.d) Aparato de Golgi: Es un apilamiento de cisternas aplanadas y paralelas entre sí. Se encuentra cerca del nucleo y esta muy desarrollado en celulas seretoras. Sus funciones son: recibir vesículas con proteínas, modificarlas químicamente con azucares, almacenarlas y distribuirlas a su sitios especificados (organelos, membrana plasmática, secreción, etc.), fabricas lisosomas, participan en la construcción de la pared celular de células vegetales y producir polisacaridos como el moco. Todo el proceso se hace mediante yemación por vesículas.e) Lisosomas: Son vesiculas delimitadas por una membrana, que contienen grandes cantidades de enzimas hidroliticas y cuyo pH óptimo es ácido. Su pH ácido se debe a una bomba de protones existente en su membrana. Su función es la de digestión intracelular, digieren el material endocitado, incluyendo bacterias y virus. Participan tambien en la autofagia, es decir, rodea a los organelos envejecidos en grandes vacuolas y son hidrolisados. Participan en la Autólisis, es decir, se rompen lisosomas, como ocurre en la cola de los renacuajos.f) Peroxisomas: Son vesículas esfericas, rodeados por membrana. Son organelos que se auto replican. Genera peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), el que es utilizado por una enzima (catalasa) para oxidar diversas sustancias. Además llevan a cabo el 30 del catabolismo de los ácidos grasos.g) Mitocondrias: Son organelos envueltos en dos membranas. La membrana interna se invagina, formando plieges llamados crestas mitocondriales. Las mitocondrias tienen la forma y el tamaño de las bacterias, posee ADN propio y circular y se dividen independiente de la célula que los contiene. Dentro de la mitocondria ocurre la

Respiración celular (ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa). Su objetivo último es sintetizar ATP para la célula.h) Centríolo: Centro organizador de microtúbulos. Esta estructura forma las fibras del citoesqueleto, los cilios, flagelos y el huso mitótico.i) Plastídios: Un ejemplo es el cloroplasto, que realiza la fotosíntesis. Posee doble membrana, al igual que la mitocondria y el núcleo. La membrana interna forma los tilacoides. El color verde de los cloroplastos se debe a la clorofila. En menor cantidad están también los pigmentos carotenos y xantofilas. Otros plastídios son los cromoplastos que acumulan pigmentos lipídicos de colores, los leucoplastos y amiloplastos que almacenan almidón.j) Pared celular: Alrededor de la membrana vegetal hay una pared celular hecha de celulosa y pectina. Esta pared celular deja pasar libremente las sustancias que atraviesan las membranas. Su función es impedir que la célula estalle por acumulación de agua.k) Vacuolas: Compartimientos esféricos llenos de líquidos en los vegetales. Es muy grande y contiene agua, nutrientes, desechos, iones y sales. Permite darle una presión osmótica para permitir el ingreso de agua a la célula vegetal. En su interior también pueden haber cristales, pegmentos (antocianos dan gamas entre azul y rojo) y taninos (dan el color café), alcaloides (cocaina, cafeína, teína, nicotina, quinina, estricnina, mezcalina, boldina y tetrahidrocanabinol el compuesto activo de la marihuana) y terpenos (con aromas como eucalipto y menta y el de muchas flores).

Anabolismo y CatabolismoEn las reacciones anabólicas se unen dos o mas sustratos simples para producir moléculas más

complejas. Ejemplo: formación de un polimero como una proteína a partir de sus monomeros, los

aminoácidos. 

En las reacciones catabolicas se producen dos o más moléculas simples a partir de moleculas

complejas. 

Mitocondria: Realiza la Respiración celular, es decir, sintetiza ATP mediante una reacción cuyos

reactantes son Glucosa, oxígeno y los productos dioxido de carbono, agua y ATP.

Retículo endoplasmico rugoso: Posee ribosomas en su superficie y junto con ellos permite la síntesis

de proteínas, su plegamiento y vesiculación para su exportación al Golgi.

 

Retículo endoplasmatico Liso: Similar al RER pero sin ribosomas. Su función es sintetizar lípidos y

destoxificar a la celula.

 

Centríolo: Llamado también el centro organizador de microtubulos. Su estructura fibrilar da origen a

estructuras como los cilios, flagelos, huso mitotico y parte del citoesqueleto. Su estructura es de tipo

9 tripletes + 1 central.

Aparato reticular de Golgi

Cloroplasto: Posee doble membrana. La membrana interna se pliega formando los Tilacoides. Muchos

Tilacoides pegados forman una estructura más densa llamada Grana. Es en los Grana donde sucede

la fotosíntesis. Los espacios entre los Tilacoides se denomina Estroma.

Ribosoma

Lisosoma

Peroxisoma

 

Robert Hook fue quien dibujó esta lámina de corcho. Las celdas fueron denominadas celulas.

Anton Van Leewenhoek utilizo el primer microscopio para realizar sus observaciones.

Estructura del ATP

El ATP es una molécula que almacena energía, ya que los tres grupos fosfatos poseen cargas

negativas y presentan una alta repulsión electrostatica. Esta repulsión es equivalente a una tensión

en la molécula que puede ser disminuida, es decir, se le puede sacar energía potencial sólo si se

eliminan algunos de sus fosfatos. Al sacar un fosfato, se libera Energía y esta es utilizada para mover

alguna proteína.

 

Alfa Helice: Estructura secundaria estabilizada por puentes de hidrógeno

Lamina beta: estructura secundaria de una proteína. Posee formas de horquillas en el plano, que van

y vienen.

Quimo: El bolo alimenticio que viene de la boca es transformado en una papilla ácida producto de la

digestión proteíca en el estómago. Quilo: es el contenido intestinal degradado por acción del jugo

pancreatico y la acción de la bilis.

El movimiento peristaltico se produce por la contracción ritmica de musculatura radial y longitudinal

en la capa muscular del esofago, intestino delgado y grueso. Estas ondas de contracción permiten el

avance del contenido intestinal.

 

Hematocrito: técnica consistente en centrifugar la sangre en un capilar y medir la proporción de

celulas versus plasma sanguineo. Normalmente el plasma ocupa un 55%, pero varía en distintas

circunstancias de hidratación.

Corazón humano

El volumen de sangre que los ventriculos bombean por minuto se expresa en Lt/min y corresponde al

producto de la frecuencia cardiaca (latidos/min) por el volumen eyectado en cada latido (ml/latido) y

se denomina Gasto Cardiaco.