NIVELES DE ORGANIZACIÓN

DE LOS SERES VIVOS

La materia viva se encuentra estructurada en diferentes niveles de organización o grados de

complejidad que le proporcionan unas propiedades que no se dan en los niveles inferiores.

Dichos niveles son los siguientes:

Nivel Subatómico: Es aquel integrado por las partículas más pequeñas de la materia:

protones, neutrones y electrones.

Nivel atómico: Está representado por los átomos: parte más pequeña de un elemento

químico que puede intervenir en una reacción. Ejemplos: Fe, H, O, Cl,...

Nivel Molecular: Es el representado por moléculas: unidades materiales formadas por la

agrupación de 2 o más átomos mediante enlaces químicos. Dichas moléculas reciben el

nombre de moléculas orgánicas si están formadas por átomos de C unidos covalentemente.

Las moléculas orgánicas pueden ser, a su vez, de dos tipos:

o Biomoléculas o Principios Inmediatos: A este grupo pertenecen todas aquellas moléculas

orgánicas de C presentes en los seres vivos. Ej.: glucosa (C6H12O6)

o No Biomoléculas: Son aquellas moléculas orgánicas formadas por C y sintetizadas

artificialmente, no presentes en la materia viva. Ejemplo: los plásticos.

Dentro del nivel molecular, existen varios grados de complejidad o subniveles:

a) Subnivel Macromolecular: Está representado por las macromoléculas: polímeros de

alto Pm resultantes de la unión de muchas moléculas orgánicas (monómeros). Ejemplos

de polímeros: las proteínas, los ácidos nucleicos o el almidón. Ejemplos de monómeros:

los aminoácidos, los nucleótidos o la glucosa.

b) Subnivel de Complejo Supramolecular: Está representado por los complejos

supramoleculares: estructuras resultantes de la unión de varias macromoléculas. Un

ejemplo es el caso de las glucoproteínas, formadas por glúcidos y proteínas.

c) Subnivel de Orgánulo Celular: Los orgánulos celulares son pequeñas estructuras de

las células animales y vegetales con función propia, resultantes de la asociación de

complejos supramoleculares. Ejemplos: lisosomas, mitocondrias, centriolos, complejo

de Golgi, etc.

Nivel Celular: Es el representado por las células. Según la Teoría Celular de Virchov, una

célula es la “unidad vital, morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos”. El

significado de dicha expresión es el siguiente:

- Unidad vital: la célula es el ser vivo menor y más sencillo.

- Unidad morfológica, anatómica o estructural: todo ser vivo está compuesto por una o

varias células.

- Unidad fisiológica o funcional: cada célula posee su propia actividad vital.

- Unidad genética o de origen: toda célula procede de otra preexistente.

Se distinguen dos tipos de células:

a) Células Procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear, de modo que la

información genética está dispersa en el citoplasma. A este grupo pertenecen las

bacterias.

b) Células Eucariotas: son aquellas cuya información genética está rodeada por una

envoltura membranosa. A este grupo pertenecen las células animales y vegetales.

Las células pueden desarrollarse como organismos independientes o agruparse, de modo que

podemos hablar de:

1- Organismos Unicelulares, formados por una sola célula capaz de realizar todas las

funciones básicas de cualquier ser vivo (funciones de nutrición, relación y

reproducción).

2- Colonias: Son agrupaciones de células donde cada una realiza individualmente los tres

tipos de funciones.

3- Organismos pluricelulares, correspondientes al siguiente nivel de organización.

Nivel Pluricelular: Es aquel formado por más de una célula y a nivel del cual hay una

diferenciación o especialización funcional. Dentro de él existen varios subniveles o grados

de complejidad:

o Subnivel de Tejido. En este nivel, el tejido es definido como el conjunto de células

especializadas muy parecidas, que realizan la misma función y tienen el mismo origen. Si

el organismo pluricelular tiene u sólo tipo de células, entonces se dice que tiene

estructura de talo (propio de algas y hongos pluricelulares).

o Subnivel de Órgano. En él, el órgano es considerado como la unidad estructural y

funcional de los seres vivos superiores, formadas por varios tejidos diferentes que

realizan un ACTO concreto. Ejemplo: El corazón, formado por los tejidos muscular,

epitelial y nervioso.

o Subnivel de Sistema. Un sistema es considerado como un conjunto de órganos

parecidos, formados por los mismos tejidos, pero que realizan actos que pueden ser

independientes. Por ejemplo, dentro del sistema muscular existen músculos que mueven

la cabeza, otros que mueven los brazos, otros que actúan a nivel de las piernas, etc.

Nivel de Población, que se define como el conjunto de individuos de la misma especie, que

vive en un área y en un momento determinado.

Nivel de Ecosistema, que abarca la comunidad o biocenosis (conjunto de poblaciones de

distintos seres vivos que viven interrelacionados) y el biotopo (lugar y condiciones

fisicoquímicas bajo los que se desarrolla esa comunidad).

ECOSISTEMA = BIOCENOSIS + BIOTOPO

El conjunto de ecosistemas de toda la Tierra (Biosfera) es considerado como el nivel más

complejo de organización de los seres vivos.

CÉLULA. CONCEPTO, FORMA Y TAMAÑO

La célula es la estructura más simple conocida, capaz de realizar por sí misma las tres

funciones básicas de los seres vivos (nutrición, relación y reproducción), y constituida por

tres elementos básicos: la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético (ADN).

De estas tres funciones vitales, la más importante es la reproducción, ya que es la que

caracteriza a un ser vivo, que puede ser definido como aquel capaz de engendrar a otros

seres vivos con esa misma capacidad.

Aunque los virus también tienen capacidad para reproducirse, sin embargo sólo lo pueden

hacer si disponen de una célula viva a la que infectar y por lo tanto, son incapaces de

sobrevivir por sí solos durante mucho tiempo. Así, podemos decir que, debido a su estrecha

dependencia de las células, los virus deberían ser considerados como materia viva, más que

como seres vivos. O dicho de otra forma: los virus están en la frontera entre los seres vivos

y la materia inerte. Los virus son una forma de vida acelular ya que no tienen estructura

celular, y por lo tanto, no pueden ser incluidos dentro del nivel celular, sino que deben ser

incluidos dentro del nivel anterior: el nivel macromolecular.

FORMA DE LAS CÉLULAS

Las células presentan gran variedad de formas e incluso, algunas carecen de forma fija. Las

células con formas definidas pueden ser redondeadas, elípticas, fusiformes, estrelladas,

prismáticas, aplanadas, etc.

Las células libres (amebas y leucocitos), con membrana plasmática fácilmente deformable y

sin membrana de secreción rígida, son capaces de variar su forma mediante la emisión de

pseudópodos (prolongaciones citoplasmáticas) que les permiten desplazarse y fagocitar

partículas. Sin embargo, otras células libres incapaces de emitir pseudópodos (ciliados,

eritrocitos, linfocitos) adoptan formas globosas, debido a la cohesión entre las moléculas de

agua.

Las células sin pared celular rígida y que forman parte de ciertos tejidos, tienen una forma

que depende de los fenómenos osmóticos y, en gran parte, de las tensiones que en ella generan

las uniones con las células contiguas. Se ha observado que si se separan las células de un tejido

rompiendo las conexiones que las unen y se colocan en un medio de cultivo, dichas células

tienden a adquirir la forma esférica.

Por su parte, las células con pared celular rígida (bacterias con pared de mureína, células

vegetales con pared de celulosa, osteocitos), aunque también están sometidas a fenómenos

osmóticos, tienen una forma muy estable.

En cualquier caso, la forma que adopte una célula está estrechamente relacionada con la

función que realiza. Así por ejemplo, las célula musculares son alargadas y fusiformes para

poderse contraer y relajar más fácilmente; las células del tejido nervioso tienen un aspecto

más o menos estrellado y con numerosas prolongaciones para poder captar y transmitir los

estímulos más fácilmente; los enterocitos tienen la membrana plasmática libre recubierta con

numerosos pliegues para aumentar la superficie de absorción de nutrientes; etc.

Por lo tanto, podemos decir que, aunque la forma de las células está claramente relacionada

con la función que realizan, ésta puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida,

de las tensiones de uniones a células vecinas, de la viscosidad del citosol, de fenómenos

osmóticos e incluso, del tipo de citoesqueleto interno.

TAMAÑO DE LAS CÉLULAS

Al igual que con la forma, el tamaño celular

también es extremadamente variable. Así

por ejemplo, las bacterias miden entre 1 y 5

μ de longitud; la mayoría de células humanas

miden entre 5 y 20 μ; los espermatozoides

humanos miden unos 53 μ de longitud; el

oocito humano, unas 150 μ; los granos de

polen de ciertas plantas, entre 200 y 300 μ;

e incluso, las neuronas de los cetáceos

pueden llegar a alcanzar varios metros de

longitud a través de sus prolongaciones

axonales.

A pesar de esta diversidad, el tamaño celular

está controlado por dos factores básicos: la

capacidad de captación de nutrientes del

medio que rodea a la célula y la capacidad

funcional del núcleo.

UNIDADES DE MEDIDA

Aunque algunas células pueden ser

observadas a simple vista (huevos de las

aves), la mayoría sólo son observables al

microscopio y por tanto, debido a sus ínfimos

tamaños, sus dimensiones tienen que ser

dadas en unidades inferiores al milímetro.

Entre ellas, destacan las siguientes:

1 micrómetro (o micra)= 1 μm = 0,001 mm (milésima de milímetro)

1 nanómetro = 1 nm = 0,000 001 mm (millonésima de milímetro)

1 ángstrom = 1 Å = 0,1 nm (diez millonésimas de milímetro)

Cuando una célula tridimensional, por ejemplo, esférica, aumenta de tamaño, su volumen aumenta

proporcionalmente al cubo del radio (V = 4/3·Лr3), mientras que su superficie sólo aumenta en función del

cuadrado del radio (S = 4Лr2). Es decir, aumenta mucho más su volumen que su superficie y por lo tanto, la

relación superficie/volumen disminuye, lo que supone un gran inconveniente para la supervivencia de la célula,

ya que la entrada de todos los nutrientes necesarios para la célula está en función de su superficie y, si ésta

es insuficiente, la célula terminará por morir. Por este motivo, muy pocas células maduras son esféricas, sino

que son aplanadas, prismáticas o irregulares, con el fin de mantener la relación superficie/volumen

aproximadamente constante.

Por otra parte, el aumento del volumen celular no va acompañado de un aumento del volumen nuclear, ni de su

dotación cromosómica, sino que dentro de una misma estirpe celular, la forma globosa y la relación S/V

grande son típicas de células jóvenes. Así por ejemplo, cuanto más grandes son los oocitos (de formas

globosas), menor es la relación S/V y tanto más próximos estarán a su madurez, fecundación e inicio de su

división, o bien a su degradación. Así mismo, dentro de una misma estirpe celular, cuanto menor sea la

relación volumen nuclear/volumen citoplasmático, más próxima estará a dividirse, si tiene capacidad para

ello, o a morir, si no la tiene. En este caso, también hay que tener en cuenta el grado de empaquetamiento

de la cromatina. Así, una cromatina extendida que facilita la transcripción del ADN, se relaciona con una

célula en plena actividad metabólica, mientras que una cromatina muy empaquetada indica el inicio de división

celular o bien su muerte.

TIPOS DE CÉLULAS

Existen dos grandes grupos de células: las células procariotas (bacterias y cianobacterias) y

las eucariotas.

Células procariotas: presentan una membrana plasmática que delimita el citoplasma y, en

cuyo interior, el material genético está más o menos concentrado en una región llamada

nucleoide, aunque nunca rodeado de una envoltura membranosa. A su vez, rodeando a la

membrana plasmática, aparece una cubierta rígida de mureína: la pared bacteriana e

internamente en el citoplasma, algunos orgánulos no membranosos (ribosomas) y una serie

de invaginaciones de la membrana plasmática llamadas mesosomas.

Células eucariotas: presentan una membrana plasmática rodeando al citoplasma, en el cual

aparece el núcleo y diversos orgánulos, membranosos y no membranosos.

Éstas, a su vez, pueden ser de dos tipos: animales o vegetales. Aunque ambas poseen

membrana plasmática, citoplasma, sistema de endomembranas, lisosomas, peroxisomas,

vacuolas, mitocondrias, citoesqueleto y núcleo, existen una serie de diferencias básicas

entre ambos grupos:

o Las células vegetales tienen, rodeando la membrana plasmática, una pared celular

rígida de celulosa que les proporciona una forma geométrica claramente definida,

mientras que las animales tienen el glucocálix y carecen de una forma tan marcada,

siendo ésta mucho más variable.

o Las células vegetales maduras suelen tener una gran vacuola que desplaza el núcleo y

resto de orgánulos hacia la periferia, mientras que las animales suelen tener numerosas

vacuolas pequeñas, dispersas por el citosol, y el núcleo suele ocupar una posición

central.

Las células vegetales contienen plastos, en general, y cloroplastos, en particular,

mientras que las animales carecen de ellos.

Las células vegetales carecen de citocentro o centrosoma, y por lo tanto, suelen

sufrir mitosis anastrales, mientras que las animales suelen tener un centrosoma en

posición perinuclear y, por lo tanto, suelen sufrir mitosis astrales.

Las células vegetales almacenan la energía preferentemente en forma de almidón y

suelen contener aceites, mientras que las animales lo almacenan en forma de glucógeno

y suelen contener grasas neutras saturadas (sebos).

Las células vegetales carecen de colesterol, mientras que las animales contienen

colesterol.

PREFIJOS EMPLEADOS PARA UNIDADES DE MEDIDA

MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS

PREFIJO VALOR SÍMBOLO PREFIJO VALOR SÍMBOLO

Kilo 103 K Mili 10-3 m

Miria 104 Ma

Mega 106 M Micro 10-6

μ

Giga 109 G Nano 10-9

n

Tera 1012 T Pico 10-12

p

Peta 1015 P Femto 10-15

f

Exa 1018 E Atto 10-18

a

Zetta 1021 Z Zepto 10-21

z

Yotta 1024 y Yocto 10-24

y

CÉLULA PROCARIOTA

PROCARIOTAS EUCARIOTAS Células generalmente pequeñas (1-10 nm) Generalmente grandes (10-100 nm)

Material genético no rodeado por una membrana Sí, existiendo un núcleo diferenciado y protegido por una

membrana

División Celular Directa Por Mitosis

El material genético no se tiñe con la Técnica de Feulgen Sí se tiñe

No hay Centriolo o Haz Mitótico Tienen Centriolo y/o presencia de haz

Sexualidad ausente en la mayoría de las formas. Cuando las hay

consiste en una transferencia unidireccional de un donante a un

receptor

Sexualidad presente en la mayoría de las formas,

participando dos individuos en la producción de gametos

No hay Movilidad Intracelular Importante Motilidad Intracelular

Los orgánulos multicelulares Nunca se desarrollan a partir de un

cigoto diploide y no presentan diferenciación tisular

A partir de un cigoto diploide y presentan una

diferenciación celular importante

Comprende formas Anaerobias Estrictas, Anaerobias Facultativas,

Microaerófilas y Aerobias

Todas las formas son Aerobias. Las excepciones son

adaptaciones secundarias

Grandes diferencias en los esquemas metabólicos en el conjunto

del grupo El mismo metabolismo de oxidación

Las enzimas para la oxidación de las moléculas orgánicas están

ligadas a la membrana celular Están alojadas en las Mitocondrias

Flagelo Bacteriano Simple, cuando existe Cilios y flagelos con compleja estructura

Cuando hay fotosíntesis, las enzimas se encuentran adheridas a la

membrana celular En los Cloroplastos

Esteroides ausentes o en cantidad limitada Importante cantidad de esteroides

Ribosomas de 70 s De 80 s

CÉLULA EUCARIOTA

CÉLULAS EUCARIOTAS

CÉLULAS ANIMALES CÉLULAS VEGETALES

EN CUANTO AL

TAMAÑO Y LA FORMA

Más o menos esférica y pequeñas (EN

GENERAL IRREGULARES)

Poliédricas y mayores (EN GENERAL MÁS

REGULARES)

EN CUANTO A LA

MEMBRANA PLASMÁTICA

Y LA PARED CELULAR

Sin pared celular(y por tanto sin

plasmodesmos), lo que les permite

desplazarse y fagocitar

Con pared celular (y plasmodesmos), por lo que

no se desplaza(excepto en casos particulares)

ni fagocitan

EN CUANTO A LOS

ORGÁNULOS Con Mitocondrias, Retículo endoplasmático, Ribosomas, Aparato de Golgi, etc. ...

CELULARES Con Centriolos, Citoesqueleto y

vacuolas Digestivas o Lisosomas

Con Cloroplastos, Glioxixomas y Vacuolas

de almacenamiento enormes

EN CUANTO A LA

COMPOSICIÓN DEL

NÚCLEO

Suele ser central, y con más de un

nucleolo

Suele estar desplazado contra la membrana

plasmática, por las grandes vacuolas, ocupando una

posición excéntrica. Con mucha frecuencia, sólo tiene

un nucleolo.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA PROCARIOTA Y CÉLULA EUCARIOTA

● La célula procariota no tiene núcleo protector del material genético. La célula eucariota sí presenta

núcleo limitado por una estructura membranosa.

● El citoplasma de la célula eucariota se encuentra compartimentado, presentando orgánulos, mientras

que en la procariota no aparece esta compartimentación.

● La célula procariota está protegida por una pared bacteriana distinta a la que envuelve a las células

vegetales.

● Las células procariotas son organismos más primitivos que las células eucariotas.

● El ADN de células procariotas es circular,

mientras que el ADN de eucariotas es lineal.

● Cuando presentan flagelos, la estructura es

diferente en procariotas y eucariotas.

● La membrana plasmática de procariotas contiene

más cantidad de proteínas que la membrana de

las eucariotas.

● La célula procariota tiene invaginaciones en su

membrana, denominadas mesosomas.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA VEGETAL Y CÉLULA ANIMAL

Las plantas están formadas por células, igual que los animales. Sin embargo, aunque la mayor parte de

estructuras celulares que presentan funcionan igual, tienen otras estructuras distintas a las de las

células animales:

● La célula vegetal suele ser más grande que la animal y presenta una pared exterior, rígida, formada

por celulosa. La pared celular da a la célula vegetal una forma constante y con aspecto poliédrico.

● Además, la célula vegetal contiene orgánulos fotosintéticos, de color verde por su contenido en

clorofila. Estos orgánulos se llaman cloroplastos. Las células con cloroplastos son autótrofas. Sin

embargo, las células animales son heterótrofas.

● Las células vegetales suelen contener una bolsa de almacén de sustancias, principalmente agua. A

este orgánulo se le llama vacuola, que a veces es tan grande que ocupa casi todo el interior celular.

● Las células vegetales no presentan centriolos, aunque tienen citoesqueleto y forman huso acromático

en su división.

● Cuando la célula se divide en dos, por mitosis, la división del citoplasma se realiza por la formación de

una pared que la separa en dos partes, se conoce con el nombre de fragmoplasto. El resultado, igual

que en la célula animal, es la formación de dos células hijas, idénticas entre sí e idénticas a la célula

madre.

1. Núcleo celular

2. Nucleolo

3. Envoltura nuclear

4. Mitocondria

5. Aparato de Golgi

6. Cloroplasto

7. Vacuola

8. Citoplasma

9. Retículo endoplasmático liso

10. Retículo endoplasmático rugoso

11. Ribosomas

12. Centrosoma (con los centriolos)

13. Membrana Plasmática

14. Microvellosidades

15. Invaginaciones de la membrana

16. Pared celular

17. Punteaduras

18. Micropinocitosis (transporte de

sustancias de forma microscópica)

19. Lisosoma

PARED CELULAR DEFINICIÓN Es una capa rígida que rodea y protege a la membrana plasmática de las células vegetales, algas y hongos, consiguiendo

así un sostén indispensable.

COMPOSICIÓN Pared Primaria: Fibras de Celulosa orientadas en muchas y diferentes direcciones, formando una red

relativamente, laxa, y Hemicelulosa en el caso de los vegetales y algas y Quitina en el caso de los hongos.

Pared Secundaria: Fibras de Celulosa paralelas, dispuestas en capas alternadas que le confiere menor flexibilidad

y elasticidad; Lignina que le otorga gran resistencia y Pectinas.

Lámina Media (puede aparecer entre paredes): Pectatos de Ca y Mg, con propiedades cementantes.

FUNCIÓN Otorga Rigidez, Soporte, Resistencia y Protección a la célula.

Es capaz de extenderse para que la célula crezca.

Es permeable a todas las moléculas.

DIFERENCIACIONES PUNTEADURAS: Adelgazamientos de la pared celular que generalmente se corresponden con otras

complementarias y al mismo nivel de la célula adyacente.

PLASMODESMOS: Finos canales que atraviesan totalmente las paredes celulares, estableciendo continuidad

entre los citoplasmas de células contiguas.

MEMBRANA PLASMÁTICA

DEFINICIÓN Fue definida por George Palade en 1967 como una estructura altamente selectiva que define la extensión de la

célula y que presenta una ultraestructura trilaminar clara – oscura – clara de un espesor aproximado de 75 A, que se

suele llamar Unidad de Membrana, para indicar que es una estructura relativamente homogénea usada en la

construcción de diversos elementos celulares.

COMPOSICIÓN Proteínas globulares, que pueden ser

Intrínsecas o Integrales y Extrínseca o

Periféricas.

Lípidos, que pueden ser simples como el

Colesterol o complejos como los Fosfolípidos,

Cerebrósidos y Gangliósidos.

Oligosacáridos, que se encuentran unidos a

otras moléculas formando Glicolípidos o Glicoproteínas.

Desde que se estudia la célula, muchos modelos de membranas se han descrito, pero el actual fue definido por

Singer y Nicholson en 1972 con el nombre de Modelo de Mosaico Fluido, donde la membrana constaría de una bicapa

de lípidos en la cual las proteínas se hallarían “sumergidas”, asomando a uno, otro o ambos lados:

FUNCIÓN

Las Membranas forman Compartimentos metabólicos y relacionan los diversos orgánulos celulares.

Recibe y transmite señales.

Controla el desarrollo y la división celular.

Permite una disposición topológica adecuada de moléculas funcionalmente activas (antígenos de

histocompatibilidad, anticuerpos, etc.).

Produce, modula y conserva gradientes electroquímicos entre uno y otro lado de la propia membrana.

El intercambio entre la célula y el medio externo de manera controlada y selectiva (es permeable al agua), es decir,

presenta una Permeabilidad Selectiva

TRANSPORTE Y MEMBRANA PLASMÁTICA

Moléculas de pequeño tamaño:

Transporte Pasivo (realizado a favor de gradiente y sin consumo de energía

metabólica) por Difusión Simple o Difusión Facilitada.

Transporte Activo, contra gradiente y con consumo de energía metabólica.

Cotransporte, en el que a la vez que se introduce una molécula, otra es sacada.

Moléculas de gran tamaño:

Endocitosis (cuando se introduce materia en el citoplasma), que puede ser Fagocitosis

si se trata de microorganismos o sustancias sólidas y Pinoctiosis si se trata de

macromoléculas o sustancias líquidas.

Exocitosis cuando se transporta material desde el interior de la célula al medio

extracelular.

ENDOCITOSIS PLASMÁTICA

La sustancia entra en la célula envuelta en vesículas formadas a partir de la membrana plasmática. En función del tamaño de la molécula o partícula implicada, podemos hablar de dos tipos, pinocitosis y fagocitosis:

EXOCITOSIS PLASMÁTICA

La exocitosis es la fusión de vesículas producidas principalmente por el aparato de Golgi con

la membrana plasmática. Las vesículas se forman en la cara trans del aparato de Golgi y viajan

hasta la membrana plasmática con quien se fusionan.

Hay dos tipos de exocitosis: constitutiva y regulada.

La exocitosis constitutiva se produce en todas las células y se encarga de liberar

moléculas que van a formar parte de la matriz extracelular o bien sirven para regenerar la

propia membrana celular. Es un proceso constante de producción, desplazamiento y fusión,

con diferente intensidad de tráfico según el estado fisiológico de la célula.

La exocitosis regulada se produce sólo en aquellas células especializadas en la secreción,

como por ejemplo las productoras de hormonas, las neuronas, las células del epitelio

digestivo, las células glandulares y otras. En este tipo de exocitosis se liberan moléculas

que realizan funciones para el organismo como la digestión o que afectan a la fisiología de

otras células próximas o localizadas en regiones alejadas en el organismo, a las cuales llegan

a través del sistema circulatorio, como es el caso de las hormonas. Las vesículas de

secreción regulada no se fusionan espontáneamente con la membrana plasmática sino que

necesitan una señal consistente en el aumento de la concentración de calcio. Además,

necesitan ATP y GTP.

Las vesículas de la secreción regulada se acumulan en el citoplasma y cuando reciben la

señal para su liberación se dirigen hacia regiones concretas de la membrana de la célula,

luego es un proceso dirigido en el tiempo y en el espacio. Las células nerviosas representan

un ejemplo extremo. Una vez empaquetadas las vesículas en el soma neuronal tienen que ser

dirigidas hacia el terminal presináptico, que en algunas neuronas puede estar a centímetros

de distancia. Además de las neuronas existen otras células polarizadas, como es el caso de

las del epitelio digestivo, que poseen una parte apical y otra basal. Sería un desastre que

las células epiteliales intestinales fusionasen las vesículas y liberasen las enzimas digestivas

que contienen en la región de la membrana celular orientada hacia los tejidos internos y no

hacia la luz del tubo digestivo.

La direccionalidad del camino de estas vesículas está determinada por la orientación del

citoesqueleto, el cual, mediante la intervención de las proteínas motoras, las transporta

hasta su lugar de fusión apropiado.

Estos dos tipos de exocitosis, constitutiva y regulada, empaquetan moléculas diferentes, luego

la cara trans del complejo de Golgi debe arreglárselas para separar ambos tipos de cargas.

Parece ser que las moléculas que no tienen una señal específica serán empaquetadas en

vesículas de exocitosis constitutiva. Las proteínas del interior de estas vesículas son liberadas

en el medio extracelular mientras que las integrales formarán parte de la membrana

plasmática. En el caso de las vesículas de secreción regulada se forman inicialmente pequeñas

vesículas que una vez en el citosol se fusionan entre sí para formar otras más grandes que

permanecen en el interior celular hasta que llega una señal que permite la fusión con la

membrana plasmática.

MODO DE SELECCIÓN DE MOLÉCULAS PARA LAS

VESÍCULAS DE EXOCITOSIS REGULADA

Este mecanismo se basa en la formación de agregados moleculares formados por las moléculas

que serán liberadas y que tienen actividad fisiológica, así como por las enzimas que se

encargan de su procesamiento. Muchas de estas moléculas que se liberan por exocitosis

regulada son incorporadas a las vesículas en formas no activas, por ejemplo propéptidos, que

son procesadas a sus formas activas una vez que las vesículas se han formado. Estos

agregados están formados por moléculas que no han sido secuestradas por las vesículas

cubiertas de clatrina, que van a los endosomas, ni por las vesículas cubiertas por COP-I, que se

dirigen hacia el lado cis del aparato de Golgi.

La liberación de moléculas al exterior celular supone la fusión de la membrana de la vesícula

con la membrana plasmática, de la cual terminará por formar parte. Sin embargo, en base a las

imágenes obtenidas con el microscopio electrónico se ha propuesto otro modelo de exocitosis

denominado "besa y corre" (kiss-and-run). Aquí la vesícula no se fusiona completamente con la

membrana sino que lo hace de una manera incompleta formando un poro que comunica el

interior de la vesícula con el exterior celular por donde liberará su contenido. Posteriormente

se cierra el poro quedando la vesícula vacía en el citosol. Este tipo de exocitosis se ha

propuesto para las sinapsis y para las células cromafines.

No todas las vesículas que se fusionan con la membrana plasmática provienen del aparato de

Golgi. Los endosomas tempranos son orgánulos especializados en recibir vesículas formadas en

la membrana plasmática, proceso denominado endocitosis. Tras su fusión con el endosoma

parte del contenido vesicular es reciclado y llevado de vuelta a la membrana plasmática por

medio de vesículas que se forman en el propio endosoma. Otro ejemplo lo tenemos en los

terminales sinápticos del sistema nervioso. Estos sitios de exocitosis están muy alejados del

aparato de Golgi, localizado en el soma neuronal. La liberación de neurotransmisores en la

sinapsis no puede depender en exclusiva del empaquetado de éstos en el TGN, sería una

comunicación nerviosa muy ineficiente y demasiado lenta. En los terminales nerviosos existe

un reciclado de vesículas que permite una exocitosis permanente e independiente del TGN. En

el terminal presináptico se produce la exocitosis en la zona de liberación, mientras que en la

membrana plasmática lateral del propio terminal se producen vesículas por invaginación que se

volverán a llenar con neurotransmisores gracias a la existencia de transportadores

específicos en sus membranas. Estas vesículas rellenadas sufren un nuevo proceso de

exocitosis. Normalmente liberan neurotransmisores pequeños con vías de síntesis poco

complejas. De este modo existe un proceso constante de exocitosis y formación de vesículas

localizado en el propio terminal presináptico.

MEMBRANA PLASMÁTICA

- DIFERENCIACIONES -

1. Destinadas a aumentar la superficie celular:

Microvellosidades, Microvilli o Borde en Cepillo

Invaginaciones

Procesos celulares Basales

2. Zonas de contacto o uniones intercelulares:

Interdigitaciones

Uniones de Oclusión o Estancas o Zónula Ocludens (implican el sellado entre células)

Uniones de Anclaje (unen las células y sus citoesqueletos):

Uniones Adherentes, con regiones de anclaje de los filamentos de Actina, como las

Bandas de Adhesión

Regiones de anclaje de los filamentos intermedios:

- Zónula Adherens o Desmosomas (unión célula – célula)

- Hemidesmosomas (Unión célula – matriz)

Uniones de Comunicación (permiten la interacción mediante el paso de señales

químicas o eléctricas):

Uniones Gap, Nexus o Unión de Contacto

Sinápsis eléctricas

Plasmodesmos

La suma de la Unión estanca, la Banda de Adhesión y el Desmosoma forman el Complejo de Unión, que tiene la

función de mantener la contigüidad celular, proporcionar solidez a las láminas celulares y evitar el paso de sustancias

por la vía intercelular.

UNIÓN ESTANCA

DESMOSOMAS

UNIONES INTERCELULARES

Los DESMOSOMAS son uniones puntuales con un gran espacio intercelular, de unos 200

Å, y que anclan células sin impedir el paso intercelular de sustancias. Estas uniones

presentan unas estructuras proteicas de forma discoidal denominadas placas, de donde

parten proteínas transmembranales fuertemente unidas a las proteínas de la placa de la

célula contigua. El desmosoma se une al citoesqueleto mediante una red de filamentos de

queratina.

Las UNIONES ESTRECHAS, herméticas o impermeables, son uniones sin espacio

intercelular, formadas por proteínas transmembranales en hileras que sueldan a las

membranas plasmáticas entre sí, y que están reforzadas por proteínas filamentosas

intercelulares. Son propias de los tejidos epiteliales.

Las uniones de hendidura, de TIPO GAP o comunicantes, que dejan un pequeño espacio

intercelular, están constituidas por dos conexones. Cada conexón es un fino tubo formado

por seis proteínas transmembranales que atraviesan la membrana plasmática y se unen a

otro conexión de la célula contigua. Estas uniones, que anclan células a la vez que

comunican sus citoplasmas permitiendo el intercambio de moléculas, son propias de las

células del tejido muscular cardiaco.

GLICOCÁLIX o MATRIZ EXTRACELULAR

La membrana plasmática puede rodearse externamente de glicocálix en las células animales.

Sus funciones son:

Soporte

Intercambio de sustancias entre células adyacentes.

Reconocimiento y adhesión celulares.

Emplazamiento de algunas enzimas.

Movimiento y división de la célula.

El glicocálix está formado por un gel hidratado al que se asocia proteínas estructurales fibrilares,

como el colágeno o elastina, que le confiere estabilidad

HIALOPLASMA o CITOSOL

El CITOPLASMA Es la parte

menos diferenciada de la

célula cuando la observamos

con microscopía óptica y

está comprendido entre la

membrana plasmática y la

nuclear. Está constituido por

una parte fluida denominada

Citosol o Hialoplasma (es el

medio interno del

Citoplasma), el Citoesqueleto

(andamiaje interno de

carácter proteico del

Citoplasma) y los Orgánulos

celulares.

CITOESQUELETO

COMPOSICIÓN

Microfilamentos: De Actina.

Filamentos Intermedios: Varios

tipos de proteínas, como

Queratinas, De Desmina,

Gliales, etc.

Microtúbulos: De Tubulina,

pudiendo existir Lábiles y

Estables.

Proteínas accesorias que

participan en el ensamblaje de

aquellos y/o en su movimiento.

FUNCIONES GENERALES

Mantenimiento de la forma celular

Del posicionamiento y desplazamiento intracelular de los orgánulos.

Del movimiento celular.

División celular.

ESQUELETO MECÁNICO: Dando rigidez a las microvellosidades

de células epiteliales y actuando como Receptores de vibraciones en

los estereocilios de células ciliadas del oído interno.

FUERZA MECÁNICA DE CARÁCTER CONTRÁCTIL: Actúan

en la contractibilidad muscular en asociación con fibras de Miosina;

Junto a fibras de Miosina participan en el proceso de la División

Celular formando el anillo contráctil que conduce a la Citocinesis;

Generando cierta invaginación membranal en los Desmosomas;

Participando en la Locomoción ameboide y en los fenómenos de

tipo ameboide en general.

PROPORCIONAN ESTABILIDAD MECÁNICA

COLABORAN en la formación del Retículo del Citoesqueleto,

participando en sus funciones.

TRANSPORTE INTRACELULAR: Controlando la circulación de

sustancias en el citoplasma.

INVOLUCRACIÓN EN LA MORFOGÉNESIS: Colaboran en la

adquisición de la adecuada forma celular, como necesidad para el

desarrollo de la función asignada.

ADQUISICIÓN DE POLARIDAD CELULAR: Cuando las

funciones de la célula guardan relación con las distintas superficies

de la misma.

INTERVENCIÓN EN LA MOTILIDAD

COMPONENTES DE CENTRIOLOS, FLAGELOS Y CILIOS

FILAMENTOS DEL CITOSOL

CENTROSOMA

DEFINICIÓN

Es un orgánulo no membranal que no está presente en las células vegetales y que es definido como el

centro organizador de los Microtúbulos de la célula. Normalmente se localiza a un lado del núcleo, junto

a su membrana, y tiene la particularidad de que cuando la célula va a entrar en mitosis genera una copia

del centrosoma.

COMPOSICIÓN

Centriolos: Dos estructuras de forma cilíndrica dispuestas

en ángulo recto y que reciben el nombre de Citocentro o

Diplosoma. Cada centriolo está formado por 9 tripletes

interconectados de microtúbulos, compuestos de Tubulina.

Aster: Conjunto de microtúbulos que salen desde el centro

del centrosoma y se alargan hacia fuera.

Matriz del centrosoma: Región del citoplasma que rodea los

centriolos y que está compuesta por una red de pequeñas

fibras, de composición exacta desconocida (sólo se sabe que

hay tubulina).

FUNCIÓN

Se divide en la división celular formando dos centriolos

iguales y perpendiculares a los anteriores, emigrando a los

polos celulares cada pareja de centriolos, formando así el

huso acromático por condensación de las proteínas

globulares que se encuentran en el citoplasma.

Los centriolos, por su parte, son estructuras que también

participan en la formación de Cilios y Flagelos, ya que en el

origen de éstos se encuentra una estructura denominada

Corpúsculo Basal que es interconvertible con el centriolo.

CILIOS Y FLAGELOS

DEFINICIÓN

Son digitaciones móviles de la superficie celular que tienen movimiento pendulante u ondulante y que se

encuentran limitados por la membrana plasmática.

COMPOSICIÓN

Raicillas ciliares

Corpúsculo Basal o Cinetosoma: Es un centriolo, con sus mismas características.

Zona de Transición, donde se encuentra la placa basal.

Tallo o Axonema, con 9 pares de microtúbulos (cada uno con dos brazos de proteína Dineína y todos

ellos conectados entre sí por la proteína Nexina) y 1 par central

Diferencias Cilio – Flagelo

El cilio es corto (2-10 m) y el flagelo

largo (200 m)

Hay muchos cilios en una célula pero sólo 1 o 2 flagelos

Los cilios tienen movimiento pendular (flexión de la base) y los flagelos ondulante (transmisión de la

onda hasta el ápice)

Diferencias Centriolo – Cilio / Flagelo

El Centriolo está formado por tripletes y el Cilio y Flagelo por dobletes

VACUOLAS

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS

Son vacuolas que presentan en su interior sustancias no acuosas

ORGÁNULOS CELULARES

Se encargan de dirigir el proceso de traducción o biosíntesis de

proteínas. Para ello, la subunidad menor se une al ARNm, que será

leído y cuya información será traducida de un lenguaje escrito bajo

la forma de ribonucleótidos a un lenguaje en forma de aminoácidos,

para incorporarse, algo más tarde, la subunidad mayor.

Es muy típico que una misma molécula de ARNm sea leída de forma

secuencial por varios ribosomas (entre 5 y 40) de forma que, debido

a la longitud progresivamente menor de las cadenas polipeptídicas en

síntesis, el conjunto, conocido como polirribosoma o polisoma, adopta

un aspecto característico en forma de "árbol de navidad".

RIBOSOMAS

Son pequeños orgánulos no membranosos de estructura globular, formados por varios tipos de proteínas asociadas a ARNr procedentes del nucleolo, y que pueden aparecer en forma dispersa a nivel del citosol o bien adheridos a la cara citosólica de la membrana del RER.

Son orgánulos de unos 200 Å de diámetro, con un coeficiente de sedimentación 80 S,

constituidos por dos subunidades: la subunidad menor, y la subunidad mayor, ambos resultantes

de la combinación de numerosas proteínas con distintos tipos de ARNr, además de agua.

Aproximadamente, el 80 % del peso de cada ribosoma corresponde a agua, mientras que el ARNr

y las proteínas aparecen en una proporción del 10 % cada una de ellas.

Ambas subunidades aparecen separadas en el citosol, y sólo se unirán cuando tengan que dirigir

el proceso de traducción.