BIOLOGIA Estructura y función celular . Transporte a través de la membrana 1

RESUMEN ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR

Robert Hooke a mitad de 1600s , usó por primera vez un microscopio para observar los delgados

cortes de un árbol de corcho. Observó diminutos compartimentos a los que denominó

“cellulae”, de ahí el término célula. La célula es la unidad viva más pequeña que conserva las

características de la vida

Matthias Schleiden , Theodor Schwann , Rudolf Virchow: sus investigaciones condujeron a

establecer la TEORÍA CELULAR, la cual propone

•Todo organismo está formado por una o más células.

•La célula es la unidad más pequeña que conserva las propiedades de la vida.

•Las nuevas células surgen de células preexistentes.

Por qué las células son tan pequeñas?

•Relación superficie/volumen: Mientras más grande sea la célula, menor área de superficie hay

por unidad de volumen. Más allá de cierto tamaño, el material no puede ser movido hacia afuera

o adentro con la suficiente rapidez. Es por esta razón que las células son pequeñas.

ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS

Todas tienen: Membrana plasmática , una región donde el ADN está almacenado, y citoplasma

Según su grado de organización podemos diferenciar dos tipos de células, las procariontes y

eucariontes.

CELULA PROCARIONTE CELULA EUCARIONTE

No tienen núcleo definido Con núcleo definido (delimitado por membrana

nuclear..

No tienen organelas membranosas Con organelas y estructuras membranosas

como: mitocondrias, lisosomas, dictiosomas…

Se dividen por fisión binaria Se dividen por mitosis

Un cromosoma circular no asociado a proteínas Cromosomas lineales asociados a proteínas

histonas

Si tienen flagelos es una hebra simple Si tienen flagelos estos tienen estructura 9+2

Son pequeñas de menos de 5 micras de

diámetro

Son más grandes miden entre 10 a 100 micras

de diámetro

En las células eucariotas, la compartimentalización que dan las organelas, permite que

simultáneamente y en espacios reducidos se realicen varias funciones diferentes. Podemos definir

ciertas diferencias básicas entre las células vegetal y animal.

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CELULA VEGETAL CELULA ANIMAL

Tiene pared celular No tiene pared celular

Tiene plastidios (cloroplastos, amiloplastos,

cromoplastos)

No tiene plastidios

Grandes vacuolas vacuola muy pequeñas o ausentes

Sin centríolo Con centríolo a partir del cual se forma

el uso acromático

Célula animal célula vegetal

Con respecto a la organización interna de células eucariotas podemos encontrar:

MEMBRANA CELULAR

Delimita a las células y protege su contenido

Regula el paso selectivo de sustancias (semipermeable)

Establece conexiones con otras células.

•Es una doble capa de fosfolípidos con proteínas incluidas las cuales

• funcionan como:

•Canales para el paso de sustancias hidrosolubles.

•Bombear sustancias a través de la membrana ya sea en forma pasiva o

• activa

•Receptores para anclaje a hormonas o moléculas de señalización.

•Reconocimiento de células.

•Uniones físicas entre células.

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NÚCLEO

•Mantiene las moléculas de ADN separadas de la maquinaria

metabólica del citoplasma

•Facilita la organización del ADN y su copiado antes de la

división celular

Está delimitado por la membrana nuclear es una doble membranas

(bicapas de lípidos). En la superficie interna tiene sitios de anclaje

del ADN. Hay poros que atraviesan las bicapa de las membranas.

Dentro del núcleo encontramos una masa densa de material (ARN y proteínas ) llamada

nucléolo. Una célula puede tener uno o más nucléolos. Estos están relacionados con el

ensamblaje de las subunidades de los ribosomas. Estas subunidades deben pasar a través de los

poros para llegar al citoplasma.

En el nucleoplasma se encuentra la Cromatina que es todo el ADN + proteínas asociadas que se

encuentran en el núcleo. Cuando una célula no está en división, sus cromosomas son muy

delgados e indiferenciados.

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

•Grupo de organelas membranosas relacionadas, en las cuales los lípidos son ensamblados y las

nuevas cadenas peptídicas son modificadas. Los productos son seleccionados y enviados a

diferentes destinos. Entre estas organelas se incluyen: Retículo endoplasmático, Aparatos de

Golgi, y una serie de Vesículas

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

•Serie de túbulos membranosos interconectados, que se extienden

•en el citoplasma. Hay dos tipos: rugoso y liso según tengan o no

ribosomas adheridos.

• Participa en : Transporte intracelular de azúcares, aminoácidos,

ATP a sitios de uso o de almacenamiento y en la síntesis de lípidos

y proteínas

* Retículo endoplasmático rugoso: Algunas cadenas polipeptídicas ingresan a él y son

modificadas. Células que se especializan en la secreción de proteínas tienen muchos RE rugosos.

* Retículo endoplasmático liso: Participa en el ensamblaje de lípidos.

RIBOSOMAS

Gránulos no membranosos formados por ARN ribosomal y proteínas

Son los sitios en los cuales se lleva a cabo la síntesis de proteínas.

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APARATO DE GOLGI o DICTIOSOMA

•Formados por una serie de sacos membranosos apilados.

En él se colocan los últimos detalles a las proteínas y lípidos

Que proceden del RE. Ahí se empaquetan materiales para

ser enviados a los distintos destinos en vesículas.

VESÍCULAS

•Sacos membranosos que se mueven por todo el citoplasma.

• Entre ellos tenemos:

•LISOSOMAS: Contienen enzimas digestivas y

participan en la digestión celular.

•PEROXISOMAS: Sacos con enzimas que

descomponen ac. grasos y aminoácidos. Producen

peróxido de hidrógeno H2O2 que las enzimas

descomponen

VACUOLA

•Organela llena de fluido, delimitada por una membrana llamada tonoplasto. En células vegetales

usualmente es de gran tamaño y regula el potencial hídrico de la célula, permitiendo que la célula

esté turgente o plasmolizada.

•Contiene materiales ingeridos, secreciones o desechos celulares.

•En células vegetales pueden contener pigmentos como las antocianinas que son acuoolubles.

MITOCONDRIA

•Organela delimitado por doble membrana. La membrana externa

es lisa y la membrana interna se pliega formando crestas. En esta

organela se lleva a cabo la oxidación gradual de moléculas orgánicas

(glucosa) y la síntesis de ATP (Respiración celular.). Estas reacciones

requieren de oxígeno

PLASTIDIOS

Son organelas típicas de células vegetales, están delimitadas por dos membranas y las hay

coloreadas e incoloras. Entre ellas están:

*CLOROPLASTOS

•Contiene sacos membranosos apilados llamados tilacoides

•granales, donde ocurre la fase luminosa de la fotosíntesis

•La parte fluida se denomina estroma, donde se encuentra el

•complejo enzimático que participa en el ciclo de Calvin o fase

• oscura de la fotosíntesis.

•Participa en el proceso de fotosíntesis.

CROMOPLASTOS

•Plastidios vegetales coloreados muy pequeños, que contienen pigmentos

carotenoides los que dan coloraciones amarillas, anaranjadas, rojas a flores,

frutos y otros órganos vegetales.

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AMILOPLASTOS

Plastidios incoloros que almacenan gránulos de almidón en células vegetales.

OLEOPLASTAS

Plastidios incoloros que almacenan grasas o aceites.

PARED CELULAR

•Componente estructural que rodea la membrana plasmática de las células

de plantas, algunos hongos y algunos protista.

•La pared de células vegetales está compuesta principalmente por fibras de

celulosa inmersas en una matriz de hemicelulosa y sustancias pépticas.

CITOESQUELETO

•Presente en todas las células eucariotas. Fundamental para mantener la forma celular y la

organización interna de las células.

•Permite el movimiento ordenado de las organelas dentro de las células, y en algunos casos la

movilidad celular.

Entre los elementos que constituyen el citoesqueleto están:

Microtúbulos que son elementos más largos, compuestos por

la proteína tubulina y están

•Involucrados en la motilidad (Cilios y flagelos)

•Constituyen el uso acromático

•Contribuyen a mantener la forma celular.

Microfilamentos son elementos más finos del citoesqueleto,

compuestos por la proteína actina

•Participan en el movimiento, formación y mantenimiento de

• la forma celular

FLAGELOS Y CILIOS

Los flagelos

•Estructuras para movilidad celular

•Estructura interna 9 + 2 En corte transversal tienen 9 pares de microtúbulos

•rodeando a dos microtúbulos centrales. Los cilios son como pequeños pelitos y

• los flagelos son mucho más largos.

Los Pseudópodos

•Algunos organismos celulares como las amebas, forman pseudópodos

(“falsos pies”) Lóbulos temporales e irregulares que funcionan para la

locomoción y captura de las presas Los pseudópodos se mueven cuando los

microfilamentos se estiran dentro de la célula y las proteínas motoras

adheridas a los microfilamentos acarrean la membrana plasmática con ellos

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Términos básicos relacionados con transporte a través de la membrana.

Difusión Movimiento de partículas de una región donde están en mayor concentración hacia otra región de

menor concentración. La difusión puede implicar o no la participación de una membrana

semipermeable.

Cuando la difusión es de un fluido a través de una membrana semipermeable, se llama Osmosis.

Cuando la difusión es de solutos a través de una membrana semipermeable se llama Diálisis.

O2

A través de una membrana la difusión puede ser simple cuando

lo que difunde es agua, gases disueltos o moléculas liposolubles

que fácilmente atraviesan la doble capa de fosfolípidos.

En ocasiones, la difusión de ciertas moléculas debe de hacerse a

través de canales hidrofílicos que forman las proteínas que atraviesan

la membrana. Esta se denomina difusión facilitada.

agua

La osmosis puede darse tanto por difusión pasiva como por difusión

facilitada a través de proteínas de membrana llamadas acuaporinas.

El transporte a través de la membrana puede ser transporte pasivo, cuando no requiere el uso de

energía, este es el caso de la difusión.

En los casos que se requiere energía (ATP) para que moléculas puedan atravesar la membrana

semipermeable, ese tipo de transporte se llama transporte activo.

Ejemplos de transporte activo.

El paso de moléculas o iones a través de la membrana en contra de

gradiente de concentración. Este transporte ocurre con la participación

de proteínas de la membrana que acoplan el uso de energía con el paso

de dichas moléculas en contra de gradiente de concentración.

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En ocasiones materiales extracelulares ingresan a la célula a través de pequeñas vesículas que se

forman en la membrana las cuales engloban el material extracelular y lo pasan al interior de la

célula. Este proceso se llama ENDOCITOSIS.

La endocitosis de líquidos se conocida como PINOCITOSIS.

Endocitosis de pequeñas partículas Pinocitosis

Usualmente cuando las partículas que ingresan por esta vía a la célula son grandes y la célula

tiene que formar extensiones del citoplasma llamados pseudópodos para atraparlas, el término

que se utiliza es FAGOCITOSIS.

Cuando el proceso implica es a la inversa, donde materiales intracelulares son envueltos en

pequeñas vesículas la cual se desplaza hacia la membrana celular con la cual se fusiona para

verter su contenido al exterior, ese proceso se denomina EXOCITOSIS

Pseudópodo

s

Fluido extracelular

Partícula a

englobar

Fluido extracelular

Citoplasmas

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TONICIDAD

Se refiere a las concentraciones relativas de soluto en dos líquidos.

Cuando dos líquidos que se encuentran en lados opuestos de una membrana difieren en

concentración de solutos

Isotónica : Ambas soluciones tienen igual concentración de solutos

Hipotónico: La solución que tiene menor concentración de solutos

Hipertónico: La solución que tiene mayor concentración de solutos

Efecto de la ósmosis en células vegetales y animales.

Cuando una célula vegetal se encuentra en un medio hipotónico, el agua tiende a entrar por

osmosis a la célula y la vacuola se llena de agua. Se dice entonces que esas células están

turgentes.

Cuando una célula vegetal se encuentra en un medio hipertónico, el agua tiende a salir de la

vacuola hacia el fluido extracelular. En su viaje de salida parte del agua se va acumulando entre

pared celular y membrana celular lo que ocasiona que el citoplasma se contraiga en el centro de

la célula. Se dice entonces que esta célula está plasmolizada.

Células turgentes Células plasmolizadas

Célula en solución hipotónica Célula en solución hipertónica

En el caso de las celulas animales como ellas no tienen pared celular que controle la entrada de

fluidos, en un medio hipotónico la célula animal sufre lisis y en un medio hipertónico la célula se

contrae se dice que está crenada. Ej globulos rojos en soluciones de diferente tonicidad

Al salir agua la célula

se contrae. Crenación

La célula conserva

su forma normal

Las células se

hinchan y pueden

sufrir lisis