Orgánulos

ORGÁNULOS

• Ribosomas

Los ribosomas son orgánulos que carecen de membrana. Se encuentrasn en todas las células eucariotas. Están formados por ARNr y proteínas. En una célula pueden encontrarse ribosomas de dos tipos:

• 80s (60s y 40s) : libres en el hialoplasma o unidos a la membrana del RER.
• 70s (50s y 30s) : en la matriz de las mitocondrias y en el estroma de los plastos.

Cuando varios de ellos se encuentran unidos a un mismo ARNm reciben el nombre de polirribosomas o polisomas (de 3 a 10). Tienen como función la síntesis de proteínas. El número de ribosomas en una célula depende de su actividad.

• Centrosoma.

El centrosoma es el responsable de los movimientos de la célula. Se distinguen dos tipos de centrosomas: Centrosomas con centriolos: en algas, protozoos y animales Centrosomas sin centriolos: en hongos y vegetales. Pueden formar microtúbulos. Constan de: Centrosfera o material pericentriolar: amorfo. Es el centro organizador de los microtúbulos (COM), el que se encarga de formar microtúbulos Fibras del áster: microtúbulos que crecen a partir del anterior. Dan lugar a los microtúbulos del áster. Diplosoma: Formado por un par de centriolos. Se encuentran inmersos en la centrosfera.  Cada centriolo consta de 9 grupos de tres microtúbulos. Los centriolos están perpendiculares entre sí. Centriolos y corpúsculos basales son prácticamente idénticos. Funciones: Forman todas las estructuras constituidas por microtúbulos: Cilios y flagelos Huso acromático Citoesqueleto

• Retículo endoplasmático

El retículo endoplasmático es un sistema membranoso formado por una red de sáculos aplanados, en comunicación con la membrana nuclear externa. Se encuentra distribuido por todo el citoplasma formando una red continua. El compartimento interno recibe el nombre de lumen o luz. La porción de retículo endoplasmático entre citosol y núcleo constituye la envoltura nuclear (dos membranas con espacio perinuclear). Cuando se juntan forman los poros.

Se pueden observar dos zonas distintas:

Retículo endoplasmático rugoso ...................Retículo endoplasmático liso

Retículo endoplasmático liso (REL): carece de sin ribosomas. Su membrana contiene una gran cantidad de enzimas. Funciones: síntesis, almacén y transporte de lípidos (fosfolípidos, colesterol, esteroides). Se sintetizan los lípidos de membrana desintoxicación.

• Retículo endoplasmático rugoso (RER) : está formado por cisternas comunicadas entre sí y vesículas de transporte. Función: síntesis y unión de proteínas con oligosacáridos en el lumen.

Una de las principales funciones del retículo endoplasmático es la formación de las membranas. Con nla actividad de los dos tipos de retículos se generan vesículas que se desplazan al aparato de Golgi y de allí a la membrana plasmática

• Aparato de Golgi

Está formado por cisternas acompañadas de vesículas de secreción. Cada agrupación se denomina dictiosoma. Cada uno presenta dos caras: Cara cis o de formación: con la membrana más fina (orientada hacia el retículo endoplasmático) Cara trans o de maduración: más cerca de la membrana y más gruesa (orientada hacia la membrana celular) Camillo Golgi La cara cis recibe sáculos procedentes del retículo endoplasmático, avanzan hacia la cara trans y se liberan formando vesículas de secreción. Funciones: transporte, maduración y acumulación de proteínas del RE, glucosilación de lípidos y proteínas o modificación de los procedentes del RE, síntesis de glúcidos de la pared celular, formación de lisosomas

• Lisosomas

Los lisosomas son vesículas procedentes del aparato de Golgi que contienen hidrolasas. La membrana del lisosoma contiene unas proteínas de transporte que, gastando ATP, bombea H al interior, manteniendo un pH (5) óptimo para las enzimas. La membrana por su cara interior presenta un alto contenido de glúcidos para protegerla de las enzimas. Una vez realizada la digestión, los aminoácidos, monosacáridos, etc., salen del lisosoma a través de proteínas de transporte que hay en la membrana y pasan al hialoplasma. Tipos:

• lisosomas 1ª: sólo enzimas digestivos.
• Lisosomas 2ª: con sustancias a medio digerir. Se distinguen:
  • Vacuolas digestivas o heterofágicas: si el contenido procede del exterior por fagocitosis o pinocitosis.
  • Vacuolas autofágicas

Existen dos tipos especiales de lisosomas: Acrosomas: lisosoma primario en espermatozoides Granos de aleurona: lisosomas secundarios con proteínas en semillas. Cuando la semilla germina las enzimas se hidratan y se digieren las proteínas

• Peroxisomas

Se forman a partir del  R.E., con enzimas oxidativos (oxidasa y catalasa)

La oxidasa oxida sustancias orgánicas que, en exceso resultan perjudiciales. Utilizan O2 y producen agua oxigenada Sustrato – H2 + O2       →     Sustrato + H2O2 La catalasa puede actuar de dos maneras: Si hay sustancias que se pueden eliminar por oxidación: Sustrato – H2 + H2O2   →     Sustrato + 2H2O Si hay un exceso de H2O2, la catalasa lo degrada:  2 H2O2      →      O2 + 2H2O Funciones: Desintoxicación Degradación en ácidos grasos en moléculas más pequeñas (beta oxidación) Parece que los peroxisomas aparecieron antes que las mitocondrias y que su función era permitir la vida en una atmósfera cada vez más rica en oxígeno (tóxico para los organismos anaerobios primitivos).

• Glioxisomas

Transforman ácidos grasos de semillas en azúcares, hasta que la planta pueda hacer la fotosíntesis.

• Vacuolas

Se forman a partir del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi o por invaginaciones de la membrana. Suelen ser muy grandes. Suele haber una o dos por célula. Su membrana se denomina tonoplasto. En células vegetales maduras pueden llegar a 50 – 95% del vololumen celular.El conjunto de vacuolas de una célula se denomina vacuoma. Funciones: Acumulación de agua: regula la presión osmótica Almacenamiento de sustancias de reserva Almacenamiento de productos de desecho Función de relación, almacenando alcaloides (venenos), colorantes, etc

En protozoos encontramos vacuolas pulsátiles. Al vivir en agua dulce son hipertónicos respecto al medio, por lo que les entra agua por ósmosis. Mediante estas vacuolas eliminan el exceso de agua y evitan la turgencia.

• Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos bimembranosos que aparecen en todas las células eucariotas. El conjunto de mitocondrias de una célula se denominacondrioma. Su número varía dependiendo de la actividad celular. Constan de: Membrana mitocondrial externa Membrana mitocondrial interna. Espacio intermembrana Matriz mitocondrial Crestas mitocondriales ADN mitocondrial Ribosomas 70s (mitorribosomas) Funciones: Respiración celular (ciclo de Krebs y cadena respiratoria) β oxidación (hélice de Lynen) Fosforilación oxidativa Síntesis de proteínas

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Se originaron a partir de bacterias fagocitadas que no fueron digeridas (Teoría endosimbiótica). La célula hospedadora se transformaría en aerobia.

• Plastos

Los plastos son orgánulos bimembranosos que se encuentras en las células vegetales y en las algas. Existen varios tipos: Cloroplastos Presentan una morfología muy variada. En algas y plantas. Constan de: Membrana plastidial externa Membrana plastidial interna Estroma ADN plastidial Ribosomas 70s (plastorribosomas) Tilacoides o lamelas Granas

Funciones

• Fotosíntesis: Realizan la fase luminosa o fotoquímica en los tilacoides y la fase oscura o biosintética en el estroma.
• Síntesis de proteínas

Se originaron a partir de cianobacterias fagocitadas que no fueron digeridas (Teoría endosimbiótica). La célula hospedadora se transformaría en autótrofa.

• Etioplastos: se desarrollan en oscuridad
• Cromoplastos con diferentes pigmentos
• Leucoplastos: almacenan sustancias de reserva:
  • Amiloplastos: almacenan almidón
  • Proteoplastos: almacenan proteínas
  • Oleoplastos: almacenan grasas

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El Citoplasma

HIALOPLASMA O CITOSOL

El hialoplasma es el medio  líquido interno del citoplasma. Está delimitado por el sistema membranoso celular.
Es un medio acuoso con un 85% de agua. Existe una gran cantidad de moléculas disueltas que dan lugar a una dispersión coloidal(monosacáridos, polisacáridos, lípidos, proteínas, aminoácidos, ARNt, ARNm, nucleótidos, productos del metabolismo, sales disueltas, etc)
El contenido en agua puede variar, por lo que pueden aparecer las formas sol y gel. Estos cambios intervienen en el movimiento ameboide.
En el citosol se realiza la mayoría de las reacciones metabólicas, como la glucólisis y las fermentaciones.
Regula el pH intracelular.
Se encuentran inmersos los orgánulos (con y sin membrana) y un elevado número de macromoléculas con función de reserva que difícilmente se dispersan en el medio (látex, resina, glucógeno, melanina, etc.)

CITOESQUELETO

Es una red de filamentos proteicos con función esquelética. Se diferencian tres tipos:

• Microfilamentos: son los componentes más abundantes del citoesqueleto. Están formados por filamentos de actina y de miosina (más gruesos). Sus funciones son:
  • Mantener la forma de la célula
  • Dan lugar a la formación de pseudópodos
  • Generan y estabilizan las prolongaciones celulares, como microvellosidades.
  • Dan lugar a la contracción de las células musculares
  • Forman la corteza celular

Células musculares estriadas

Microvellosidades

Neurona

• Filamentos intermedios: pueden ser de varios tipos. Los encontramos formando parte de axones y desmosomas.
• Microtúbulos: están formados por tubulina. Se originan en centrosoma o centro organizador de los microtúbulos. Existen dos monómeros: α y β tubulina. Cada túbulo está formado por  13 hileras de monómeros. Los encontramos en cilios, flagelos, centriolos, husos acromáticos,…

Cilios y flagelos (undulipodios)
Se diferencian en longitud, estructura casi idéntica. Constan de:

• Tallo o axonema: 2 + 9 parejas. En cada pareja: a (completo y con brazo) y b (incompleto).
• Corpúsculo basal: sin pareja central y con 9 tríos.
• Zona de transición

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La membrana Celular

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Su aparición fue crucial en el origen de las primeras formas de vida. Sin ella la vida celular es imposible. Presenta la misma estructura en todas las células (membrana unitaria). Tiene unos 7 nm de espesor. Composición: 40 % lípidos y 60 % proteínas. La estructura se corresponde con una bicapa lipídica con proteínas intercaladas. La bicapa se dispone con las zonas hidrófilas hacia fuera y las hidrófobas hacia dentro.

• Lípidos: los más abundantes son fosfolípidos, colesterol y glucolípidos. Los lípidos de membrana forman la bicapa. Características:
• Anfipáticos: con un extremo hidrófilo y otro hidrófobo.
• Autoensamblaje En medio acuático forman espontáneamente bicapas que tienden a cerrarse sobre sí mismas.
• Autosellado Los compartimentos formados por lípidos se cierran de nuevo si se rompen.
• Fluidez: las moléculas se pueden desplazar libremente. Depende de la temperatura, de la composición de los ácidos grasos y de su contenido en colesterol
• Proteínas: transmembrana y superficiales. Pueden desplazarse, pero lentamente. Funciones:
• Transporte de moléculas específicas
• Actúan de receptores de las señales químicas del medio y las transmiten al interior de la célula.
• Catalizan reacciones asociadas a la membrana
• Actúan de puente entre el citoesqueleto y la matriz
• Glúcidos: Fundamentalmente oligosacáridos unidos a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Forman el glucocálix ocubierta celular. Funciones:
• Protege la superficie celular del daño mecánico y químico.
• Reconocimiento celular

La membrana es asimétrica. La membrana corresponde al modelo de mosaico fluido. Las moléculas de lípidos pueden rotar o intercambiarse unas con otras. La fluidez depende de:

• Grado de saturación de los ácidos grasos en los lípidos de membrana: la saturación aumenta la rigidez y disminuye la fluidez.
• Longitud de las cadenas de los ácidos grasos en los lípidos de membrana: a mayor longitud, menor fluidez.
• Temperatura: a mayor temperatura mayor fluidez
• Proporción de colesterol: a mayor cantidad de colesterol, menor fluidez.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

Frontera física Regula el intercambio de sustancias entre la célula y el medio externo, ya que presenta una permeabilidad muy selectiva. Producción y control de gradientes electroquímicos Intercambio de señales al traducir los estímulos externos en respuestas intracelulares División celular (citocinesis) Reconocimiento celular: genera especificidad celular. Inmunidad celular Endocitosis y exocitosis

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA 
El paso de sustancias a través de la doble capa lipídica varía:

• las sustancias apolares entran con facilidad (lípidos, O2, N2,…)
• las sustancias con baja polaridad pasan muy lentamente (glucosa, CO2, H2O, …)
• Las sustancias fuertemente polares encuentran mucha resistencia (iones)

El transporte de sustancias puede hacerse de dos maneras

Transporte pasivo: a favor de gradiente (gradiente de concentración química, eléctrico y electroquímico). No requiere gasto de energía. Difusión simple: paso de moléculas pequeñas A través de la bicapa: moléculas no polares y polares de pequeño tamaño (CO2, H2O, O2, benceno,…) Por canales: iones (Na+, K+, Ca2+, Cl-). La apertura del canal se regula por voltaje o mediante ligandos. Difusión facilitada: mediante proteínas transportadoras o permeasas. Son más específicas que las que intervienen en la difusión simple (aminoácidos, glucosa,…). Sufren un cambio de forma

• Transporte activo: contra gradiente, con gasto de ATP.

• Bomba de Na – K: bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior. La diferencia de potencial se denomina potencial de membrana. Se puede utilizar para el cotransporte y para transmitir información (neuronas)
• Bomba de Ca

 

Transporte de macromoléculas y partículas

• Endocitosis
• Pinocitosis: líquidos y sólidos formando pequeñas vesículas
• Fagocitosis: forma fagosomas
• Exocitosis: se funden vesículas intracelulares con la membrana plasmática. Las moléculas segregadas pueden:
• Adherirse a la superficie celular formando el glucocálix
• Incorporarse a la matriz extracelular
• Difundirse hacia el medio interno sirviendo de alimento o señal a otras células
• Difundirse hacia el exterior como las enzimas digestivas

Pueden encontrarse algunas especializaciones: microvellosidades, invaginaciones, …

UNIONES INTERCELULARES 
Existen tres tipos de uniones entre membranas plasmáticas:

• Uniones íntimas o de oclusión: no dejan especio intercelular. Ej.: las células epiteliales del intestino.
• Uniones adherentes o desmosomas: unen células sin impedir el paso de sustancias por el espacio intercelular. Ej.: en células epiteliales.

• Uniones de comunicación o de tipo gap: no dejan espacio intercelular, pero sí un pequeño espacio de comunicación entre los citoplasmas de las dos células. En células cardíacas y nerviosas.

MEMBRANAS DE SECRECIÓN

• Matriz extracelular: propia de células de tejidos animales. Une células. Consta desustancia intercelular amorfa, colágeno (resistente a la tracción), elastina (proporciona elasticidad) y fibronectina (función adherente).

Pared celular: forma especializada de matriz extracelular. Es rígida. Está formada por celulosa y cemento o matriz (pectinas, hemicelulosas, agua y sales minerales). Consta de: lámina media (común), pared primaria (con mucho cemento, hasta 3 capas) y pared secundaria (con 3 capas normalmente). Es la última que se forma. Perdura tras la muerte de la célula. Sirve de sostén a las plantas

Funciones:

• Constituye a modo de exoesqueleto
•  Une las células entre sí
•  Permite a las células vivir en medio hipertónico
•  Constituye una barrera frente a sustancias y agentes patógeno

Puede sufrir suberificación, lignificación, etc.
Especializaciones:

• Punteaduras: zonas con lámina media y pared 1ª muy fina.
• Plasmodesmos: conductos comunicando citoplasmas de distintas células

La pared celular de los hongos tiene estructura y composición diferentes. El principal componente es la quitina.

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Transporte de biomoléculas.

Endocitosis: Es la entrada de partículas de mayor tamaño por medio de vesículas. Esto se puede hacer por dos procesos.

1.- Pinocitosis: es la entrada de gotas de líquido al interior de la célula por medio de vesículas.

2.- Fagocitosis: es el proceso por medio del cual la célula adquiere materiales sólidos grandes.

3.- Exocitosis: es la salida de sustancias o moléculas grandes desde el interior de la célula hacia el medio circundante.

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Transporte Celular de Sustancias.

La célula se nutre o intercambia sustancias, iones o agua a través de diferentes procesos. El movimiento de sustancias desde en interior al exterior o viceversa se conoce como transporte celular. El proceso puede ser pasivo (no requiere energía-ATP) o activo (requiere energía-ATP).

Tipos de transporte Pasivo.

Difusión simple: Es el desplazamiento de moléculas desde zonas de mayor concentración hacia las zonas de menor concentración y es el mecanismo principal del movimiento de moléculas de una célula.

Difusión Facilitada: Ocurre cuando las proteínas transportadoras de la membrana plasmática facilitan el paso de sustancias hacia el interior de la célula. Ejemplo. Paso de la glucosa al interior celular con la ayuda de la proteína transportadora llamada insulina.





Ósmosis: Es el paso de agua de una región de mayor concentración de solutos a una de menor concentración por una membrana permeable selectiva. la concentración de agua se mide por la cantidad de solutos disueltos en ella.



El transporte activo consiste en el paso de sustancias en contra de una gradiente de concentración, por lo cual se requiere ATP. Ejemplo, bomba sodio-potasio; es una proteína presente en la membrana plasmática por la cual pasan estos cationes.

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Energía Celular

Cómo Obtienen Energía los Organismos

Transformación de la energía.

Muchos procesos y reacciones químicas en tus células son contínuos, aún cuando piensas que no usas energía alguna. Las macromoléculas se ensamblan y se descomponen; se transportan las sustancias a través de las membranas celulares y las instrucciones genéticas se transmiten. Todas estas actividades celulares requieren energía, la capacidad de generar trabajo.

La termodinámica es el estudio del flujo y transformaciones de la energía en el universo.

Leyes de la termodinámica.

La Primera ley de la termodinámica es la ley de la conservación de la energía, la cual establece que la energía puede cambiar de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. Por ejemplo, la energía almacenada en los alimentos se transforma en energía química cuando comes, y en energía mecánica cuando corres.

La Segunda ley de la termodinámica establece que la energía no puede transformarse sin pérdida de energía útil. La energía "perdida" generalmente se transforma en energía térmica. La Entropía es la medida del desorden, o energía inutilizable en un sistema. Por lotanto, la segunda ley de la termodinámica se enuncia también como "aumento de la entropía". Un ejemplo de la segunda ley de la termodinámica es evidente en las cadenas alimentarias. Recuerda que en una cadena alimentaria disminuye la cantidad de energía útil disponible para el próximo nivel trófico.

Autótrofos y heterótrofos.

Todos los organismos necesitan energía para vivir. Directa o indirectamente, casi toda la energía vital proviene del sol. Algunos organismos crean su propio alimento, mientras otros deben obtenerlo de otros organismos. Los autótrofos son organismos que crean su propio alimento. Algunos Autótrofos denominados quimoautótrofos, usan sustancias inorgánicas, tales como el sulfuro de hidrógenos, como fuente energética; otros como las plantas transforman la energía lumínica del sol en energía química. Los autótrofos que transforman la energía solar se llaman fotoautótrofos. 
Los heterótrofos, como el áfido y la catarina, son organismos que necesitan ingerir alimentos para obtener energía.

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