LAS CELULAS BIOLOGIA ING. RAFAEL PEREZ PALESTINA CORDOVA GARCIA MARLENE NL: 13
INDICE LAS CELULAS La célula es conocida como la unidad
anatómica, fisiológica y de origen de todo ser vivo. Cada célula es una porción de materia constituida y organizada capaz de desarrollar todas las
actividades asociadas a la vida: nutrición,
relación y reproducción, de tal modo que se puede considerar un ser con vida propia. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y
eliminar residuos. La célula obtiene energía a partir de sus alimentos y elimina las sustancias que no necesita. Responde a los cambios que ocurren en el ambiente y puede reproducirse dividiéndose y
formando células hijas. El tamaño de las células puede ser muy variado, generalmente son muy pequeñas,
para su observación se debe usar un microscopio. El diámetro de una célula puede estar entre 5 y 60 micras. Además, de diferencias de tamaño, las células presentan una amplia variedad de formas (esférica, cubica, aplanada, irregular, poliédrica, de bastón, entre otros).
LAS características de las células Hay organismos formados por una única célula (unicelulares), como las bacterias, las levaduras y las amebas. Hay otros más complejos, formados por muchas células (pluricelulares), como las plantas y animales, por ejemplo. En estos organismos, las células se ordenan en tejidos, los que su vez forman los órganos. Aunque pueden tener formas, tamaños y funciones diferentes, todas las células comparten características muy importantes: Están rodeadas de una membrana celular o plasmática que las separa del exterior pero a la vez permite el intercambio con el medio externo. Algunas células, como las bacterias y las células de hongos y plantas, presentan una pared celular por fuera de la membrana plasmática. La membrana plasmática rodea al citoplasma, una solución acuosa viscosa donde están inmersas las organelas, y donde ocurren importantes procesos metabólicos.
Célula procariota Se llama procariota o procarionte a las células sin núcleo celular definido, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoide.1 Por el contrario, las células que sí tienen un núcleo diferenciado del citoplasma, se llaman eucariotas, es decir aquellas cuyo ADN se encuentra dentro de un compartimento separado del resto de la célula. Además, el término procariota hace referencia a los organismos pertenecientes al imperio Prokaryota, cuyo concepto coincide con el reino Mónera de las clasificaciones de Herbert Copeland o Robert Whittaker que, aunque anteriores, continúan siendo aún populares. Casi sin excepción los organismos basados en células procariotas son unicelulares (organismos consistentes en una sola célula). Se cree que todos los organismos que existen actualmente derivan de una forma unicelular procariota (LUCA). Existe una teoría, la endosimbiosis seriada, que considera que a lo largo de un lento proceso evolutivo, hace unos 1500 millones de años, los procariontes derivaron en seres más complejos por asociación simbiótica: los eucariontes.
La estructura celular procariota básica tiene los siguientes componentes:
Membrana plasmática Pared celular (excepto en micoplasmas y termoplasmatos) Citoplasma Nucleoide Ribosomas
Célula eucariota Se llama células eucariotas a las que tienen un citoplasma compartimentado por membranas, destacando la existencia de un núcleo celular diferenciado, limitado por una envoltura nuclear, en el cual está contenido el material hereditario, que incluye al ADN y es la base de la herencia; se distinguen así de las células procariotas que carecen de núcleo definido, por lo que el material genético se encuentra disperso en su citoplasma. A los organismos formados por células eucariotas se los denomina eucariontes.
El paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su evolución. Sin este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres pluricelulares; la vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. De hecho, a excepción de procariotas, los cuatro reinos restantes (animales, plantas, hongos y protistas) proceden de ese salto cualitativo. El éxito de estas células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que existe en la actualidad
SISTEMA DE MEMBRANAS MEMBRANA PLASMICA Es la que limita al protoplasto, es diferencialmente permeable y es capaz de realizar transporte activo, impidiendo la salida de algunas sustancias o permitiendo la entrada de otras aún en contra de un gradiente de concentración. En la membrana plasmática se realiza la síntesis de la celulosa y de la calosa. Es muy delgada y flexible, en condiciones normales no puede verse al microscopio óptico, porque el contenido celular ejerce presión contra las paredes celulares. Esta presión, llamada presión de turgencia, es responsable en gran parte del sostén del cuerpo de la planta.
Cuando el citoplasma se contrae por pérdida de agua la célula sufre plasmólisis. Este fenómeno tiene lugar naturalmente cuando la planta se marchita, y puede provocarse colocando las células en un medio de concentración salina mayor que la del citoplasma (como la membrana plasmática es permeable, el agua difunde hacia el exterior). Solamente en esa circunstancia se visualiza la membrana plasmática, con microscopio electrónico, porque ésta se separa de la pared celular
ORGANELOS Un organelo es aquello que se conoce como orgánulo, una unidad que forma parte de un organismo unicelular o de una célula. Dichas unidades cumplen diversas funciones y confieren de una cierta estructura al organismo en cuestión. Los organelos, dadas estas características, también reciben el nombre de elementos celulares. Se hallan dentro del citoplasma y son más frecuentes en las células eucariotas que en las procariotas. De acuerdo a su origen, los organelos pueden calificarse de diversas formas. Los organelos autogenéticos
se crean a partir de un aumento de la complejidad de una estructura preexistente. Los organelos endosimbióticos, en cambio, derivan de la simbiosis que se produce con otro organismo diferente. Entre los diferentes organelos que pueden encontrarse en las células, se destacan el núcleo, las mitocondrias, los ribosomas y los retículos endoplasmáticos. Cabe destacar que no todos los organelos están presentes en la totalidad de las células: su presencia depende del tiempo de célula y del organismo.
RETICULO ENDOPLASMICO El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas celulares dispuestas en forma de sacos aplanados y túbulos que están interconectados entre sí compartiendo el mismo espacio interno. Sus membranas se continúan con la de la envuelta nuclear y se pueden extender hasta las proximidades de la membrana plasmática, llegando a representar más de la mitad de las membranas de una célula. Debido a que los ácidos grasos que las componen suelen ser más cortos y eficientes, son más delgadas que las demás.
El retículo organiza sus membranas en regiones o dominios que realizan diferentes funciones. Los dos dominios más fáciles de distinguir son el retículo endoplasmático rugoso, con sus membranas formando túbulos más o menos rectos, a veces cisternas aplanadas, y con numerosos ribosomas asociados, y el retículo endoplasmático liso, sin ribosomas asociados y con membranas organizadas formando túbulos muy curvados e irregulares.
APARATO DE GOLGI El aparato de Golgi es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas. Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de célula), y estos dictiosomas están compuestos por 40 o 60 cisternas (sáculos) aplanados rodeadas de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del aparato de Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas, al igual que los peroxisomas, que son vesículas de secreción de sustancias. La síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.
ALMACEN VACUOLAS Y VECICULAS VACUOLAS Una vacuola es un orgánulo celular presente en todas las células de plantas. También aparece en algunas células procariotas y eucariotas. Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por la membrana plasmática ya que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos como por ejemplo azúcares, sales, proteínas y otros nutrientes. La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. El orgánulo no posee una forma definida, su estructura varía según las necesidades de la célula en particular.
Peroxisomas Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de vesículas que contienen oxidasas y catalasas. Como la mayoría de los orgánulos, los peroxisomas solo se encuentran en células eucariotas. Fueron descubiertos en 1965 por Christian de Duve y sus colaboradores. Inicialmente recibieron el nombre de microcuerpos y están presentes en todas las células eucariotas.
FUNCIONES Los peroxisomas tienen un papel esencial en el metabolismo lipídico, en especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga, para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la cadena lateral del colesterol, necesaria para la síntesis de ácidos biliares; también interviene en la síntesis de ésteres lipídicos del glicerol (fosfolípidos y triglicéridos) e isoprenoides; también contienen enzimas que oxidan aminoácidos, ácido úrico y otros sustratos utilizando oxígeno molecular con formación de agua oxigenada.
LISOSOMAS Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes, formados por el complejo de Golgi, que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de la digestión celular.1 Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Son bolsas de enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula. Esto implica que la membrana lisosómica debe estar protegida de estas enzimas. El tamaño de un lisosoma varía entre 0,1-1,2 μm.2 Las lisosomas fueron descubiertas por el bioquímico belga Christian de Duve en 1974.
En un principio se pensó que los lisosomas serían iguales en todas las células, pero se descubrió que tanto sus dimensiones como su contenido son muy variables. Se encuentran en todas las células animales, mientras que no se ha demostrado su existencia en células vegetales.
MATERIAL GENETICO El material genético se emplea para guardar la información genética de una forma de vida orgánica y está almacenado en el núcleo de la célula. Para todos los organismos conocidos actualmente, el material genético es casi exclusivamente ácido desoxirribonucleico (ADN). Algunos genomas de virus usan ácido ribonucleico (ARN o RNA) en vez de ADN. Se cree generalmente que el primer material genético fue el ARN, inicialmente manifestado por moléculas de ARN que autoreplicaban flotando en masas de agua. Este período hipotético en la evolución de la vida celular se llama la hipótesis del mundo de ARN. Esta hipótesis está basada en la capacidad del ARN de actuar como un material genético y como un catalizador, conocido como una ribozima. Sin embargo, cuando las proteínas (que pueden formar enzimas) llegaron a la existencia, la molécula más estable, el ADN, se convirtió en el material genético dominante, una situación que continúa hoy. La naturaleza de la doble cadena del ADN permite que las mutaciones se corrijan, y también el ARN es intrínsecamente inestable. Las células modernas usan el ARN principalmente para construir proteínas de las instrucciones del ADN, en la forma de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia. El ARN y el ADN son macromoléculas compuestas de nucleótidos (Son Polinucleótidos), de los cuales hay cuatro en cada molécula. Tres nucleótidos componen un codón, un tipo de "palabra genética", que es como un aminoácido en una proteína. La traducción codón-aminoácido se conoce como traducción. Los cromosomas están formados por la sustancia del ADN. Cada característica del ser humano, como el color de ojos o la forma de las orejas, está codificada en una parte del ADN. Cada de una de estas partes se llama gen, que son pequeños fragmentos de cromosomas que portan la información para una característica determinada.
NUCLEO En biología, el núcleo celular es un orgánulo membranoso el cual se encuentra en el centro de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula. La principal estructura que constituye el núcleo es la envoltura nuclear, una doble membrana que rodea completamente al orgánulo y separa ese contenido del citoplasma, además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través de la membrana para la expresión genética y el mantenimiento cromosómico. Aunque el interior del núcleo no contiene ningún subcompartimento membranoso, su contenido no es uniforme, existiendo una cierta cantidad de cuerpos subnucleares compuestos por tipos exclusivos de proteínas, moléculas de ARN y segmentos particulares de los cromosomas
NUCLEOIDE Nucleoide (que significa similar al núcleo y también se conoce como región nuclear o cuerpo nuclear) es la región que en los procariotas contiene el ADN. Esta región es de forma irregular.
En las células procariotas, el ADN es una molécula única, generalmente circular y de doble filamento, que se encuentra ubicada en un sector de la célula que se conoce con el nombre de nucleoide, que no implica la presencia de membrana nuclear. Dentro del nucleoide pueden existir varias copias de la molécula de ADN.
Este sistema para guardar la información genética, contrasta con el sistema existente en células eucariotas, donde el ADN se almacena dentro de un orgánulo con doble membrana llamado núcleo
MATRIZ CITOPLASMICA Y COMPONENTE CELULARES LOS RIBOSOMAS Los ribosomas son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se encuentran en el citoplasma, en las mitocondrias, en el retículo endoplasmático y en los cloroplastos. Son un complejo molecular encargado de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). Sólo son visibles al microscopio electrónico, debido a su reducido tamaño (29 nm en células procariotas y 32 nm en eucariotas). Bajo el microscopio electrónico se observan como estructuras redondeadas, densas a los electrones. Bajo el microscopio óptico se observa que son los responsables de la basofilia que presentan algunas células. Están en todas las células (excepto en los espermatozoides). Los ribosomas están considerados en muchos textos como orgánulos no membranosos, ya que no existen endomembranas en su estructura,1 aunque otros biólogos no los consideran orgánulos propiamente por esta misma razón.
MITOCONDRIAS Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso se debe a que contiene proteínas que forman poros llamados porinas o VDAC (canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas de hasta 10 kDa de masa y un diámetro aproximado de 2 nm.
SOPORTE Y MOVIMIENTO DE LA CELULA CITOESQUELETO El citoesqueleto es un orgánulo y también es un entramado tridimensional de proteínas que provee soporte interno en las células eucariotas, organiza las estructuras internas e interviene en los fenómenos de transporte, tráfico y división celular. En las células eucariotas, consta de filamentos de actina, filamentos intermedios, microtúbulos y septinas mientras que en las procariotas está constituido principalmente por las proteínas estructurales FtsZ y MreB. El citoesqueleto es una estructura dinámica que mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos), y desempeña un importante papel tanto en el tráfico intracelular (por ejemplo, los movimientos de vesículas y orgánulos) y en la división celular.
MICROFILAMENTOS Los microfilamentos son finas fibras de proteínas globulares de 3 a 7 nm de diámetro que le dan soporte a la célula. Los microfilamentos forman parte del citoesqueleto y están compuestos predominantemente de una proteína contráctil llamada actina. Estos se sitúan en la periferia de la célula y se sintetizan desde puntos específicos de la membrana celular. Su función principal es la de darle estabilidad a la célula y en conjunción con los
Microtúbulos le dan la estructura y el movimiento. Solo están presentes en células bacteriófagos de organismos supracelulares.
La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular. Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citocinesis.
MICROTUBULOS
Los microtúbulos son estructuras tubulares de las células, de 25 nm de diámetro exterior y unos 12 nm de diámetro interior, con longitudes que varían entre unos pocos nanómetros a micrómetros, 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. 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 cilios y los flagelos.
Los microtúbulos se nuclean y organizan en los centros organizadores de microtúbulos (COMTs), como pueden ser el centrosoma o los cuerpos basales de los cilios y flagelos.
LOS CILIOS Los cilios son unas estructuras celulares que se caracterizan por presentarse como apéndices con aspecto de pelo que contienen una estructura central altamente ordenada, constituida generalmente por más de 600 tipos de proteínas, envuelta por el citosol y la membrana plasmática. Algunos autores se refieren a las proteínas relacionadas con la función ciliar como "cilioma". 2 Principalmente se trata de microtúbulos, que forman la parte central, llamada axonema. Aunque ya era ampliamente empleado en la literatura científica rusa de principios de siglo, Lynn Margulis propuso en 1985 el término undulipodio para referirse conjuntamente a las estructuras celulares que poseen estas características, los cilios y flagelos.5 La distinción entre éstos últimos se basa principalmente en su tamaño (unos 12-14 μm), número por célula (suelen ser muchos, con excepción de los cilios primarios y nodales,6 mientras que los flagelos uno o dos) y en su caso, por el patrón de movimiento (los cilios baten como un remo, son inmóviles o crean un vórtice, mientras que los flagelos no ondulan).
FLAGELOS Un flagelo es un apéndice movible con forma de látigo presente en muchos organismos unicelulares y en algunas células de organismos pluricelulares.1 2 Un ejemplo es el flagelo que tienen los espermatozoides.3 Usualmente los flagelos son usados para el movimiento, aunque algunos organismos pueden utilizarlos para otras funciones. Por ejemplo, los coanocitos de las esponjas poseen flagelos que producen corrientes de agua que estos organismos filtran para obtener el alimento.
Existen tres tipos de flagelos: eucarióticos, bacterianos y arqueanos. De hecho, en cada uno de estos tres dominios biológicos, los flagelos son completamente diferentes tanto en estructura como en origen evolutivo.
CENETRO DE BACHILLERATO TECNOLOGICO E INDUSTRIAL N. 44 TEZIUTLAN PUEBLA LAS CELULAS CORDOVA GARCIA ¨3¨ ¨G¨ ING. RAFAEL PEREZ PALESTINA BIOLOGIA