LA CÉLULA
Tiene una funciona de auto conservación, se considera la mínima expresión de vida del ser vivo.
Anton Van Leeuwnhoek
Fabrico un sencillo microscopio en el que observo algunas células como protozoos y glóbulos rojos.
Observando el microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales las llamo CÉLULAS.
b) Macromoléculas y partículas:Penetran en la célula rodeadas de membrana, el proceso de entrada en la célula se denomina endocitosis y en él las sustancias son englobadas en invaginaciones(formación de un repliegue hacia dentro de la célula) de la membrana plasmática que acaba cerrandose y formando vesículas intracelulares. Según la naturaleza del material endocitado puede ser:
- Pinocitosis: el material ingerido es líquido o es de pequeño tamaño, se forman pequeñas vesículas.
a) Profase:La cromatina (en la que ya se ha duplicado la molécula de ADN) se condensa formando los cromosomas.Desaparece el nucleolo y la membrana nuclear.
Se duplican los centriolos y emigran a ambos lados del núcleo.
Comienza a formarse el Huso mitótico (microtúbulos que conectan ambas parejas de centriolos).b) Metafase:Los cromosomas se alinean en la parte central de la célula, unidos al huso mitótico, formando la Placa ecuatorial.
c) Anafase:Se separan las cromátidas (brazos que forman los cromosomas) que emigran hacia los polos de la célula.
d) Telofase:Las cromátidas se agrupan el los polos celulares, se descondensan y aparece la cromatina.Formación de la membrana nuclear.
El proceso finaliza con la Citocinesis, estrangulación de la célula y división del citoplasma para dar lugar a dos células independientes idénticas genéticamente a la célula original (en las células animales).
En las células vegetales la división de las células hijas se produce por la formación de un tabique (fragmoplasto) entre ambas.
En el SIGLO XIX estableció la TEORÍA CELULAR.
Funciones celulares
Nutrición: | ||
Es el conjunto de procesos por los que la célula toma nutrientes del medio que le rodea para:
Obtener energía con la que realizar sus funciones. Obtener materia para fabricar componentes celulares. Eliminar al medio las sustancias de desecho producidas. La nutrición puede ser de dos tipos:
La nutrición consta de: Procesos de intercambio de sustancias con el medio ambiente. Procesos de transformación y uso de los nutrientes: metabolismo celular. |
- Pinocitosis: el material ingerido es líquido o es de pequeño tamaño, se forman pequeñas vesículas.
La mitosis de divide para su estudio en cuatro fases:
a) Profase:La cromatina (en la que ya se ha duplicado la molécula de ADN) se condensa formando los cromosomas.Desaparece el nucleolo y la membrana nuclear.
Se duplican los centriolos y emigran a ambos lados del núcleo.
Comienza a formarse el Huso mitótico (microtúbulos que conectan ambas parejas de centriolos).b) Metafase:Los cromosomas se alinean en la parte central de la célula, unidos al huso mitótico, formando la Placa ecuatorial.
c) Anafase:Se separan las cromátidas (brazos que forman los cromosomas) que emigran hacia los polos de la célula.
d) Telofase:Las cromátidas se agrupan el los polos celulares, se descondensan y aparece la cromatina.Formación de la membrana nuclear.
El proceso finaliza con la Citocinesis, estrangulación de la célula y división del citoplasma para dar lugar a dos células independientes idénticas genéticamente a la célula original (en las células animales).
En las células vegetales la división de las células hijas se produce por la formación de un tabique (fragmoplasto) entre ambas.
Meiosis: es el proceso de división exclusivo de las células sexuales o gametos.
A partir de una célula madre se obtienen 4 células hijas con la mitad del número de cromosomas.
El proceso consta de dos mitosis consecutivas, una primera mitosis reduccional en la que se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la madre, en esta mitosis los cromosomas iguales intercambian material genético. Seguida de una mitosis normal en donde las dos células se dividen de manera normal.
A partir de una célula madre se obtienen 4 células hijas con la mitad del número de cromosomas.
El proceso consta de dos mitosis consecutivas, una primera mitosis reduccional en la que se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la madre, en esta mitosis los cromosomas iguales intercambian material genético. Seguida de una mitosis normal en donde las dos células se dividen de manera normal.
células procariotas
Las células procariotas estructuralmente son las más simples y pequeñas. Como toda célula, están delimitadas por una membrana plasmática que contiene pliegues hacia el interior (invaginaciones) algunos de los cuales son denominados laminillas y otro es denominado mesosoma y está relacionado con la división de la célula. La célula procariota por fuera de la membrana está rodeada por una celular que le brinda . El interior de la célula se denomina citoplasma. En el centro es posible hallar una más densa, nucleoide, donde se encuentra el material genético o ADN. Es decir que el ADN no está separado del resto del citoplasma y está asociado al mesosoma. En el citoplasma también hay ribosomas, que son estructuras que tienen la función de fabricar proteínas. Pueden estar libres o formando conjuntos denominados poli ribosomas. Las células procariotas pueden tener distintas estructuras que le permiten la locomoción, como por ejemplo las cilias (que parecen pelitos) o flagelos (filamentos más largos que las cilias).
Esquema de célula procariota. Las bacterias son los organismos que poseen una organización celular de este tipo. La zona sombreada en el citoplasma representa el nucleoide, zona más densa donde se encuentra el ADN bacteriano y no está físicamente separado del resto de las estructuras citoplasmáticas.
Componentes de la célula procariota:
Introducción. Las células procariotas son unas 10 veces más pequeñas que las eucarióticas. Su estructura es muy sencilla: sin núcleo definido en su interior y la mayoría sin compartimentos internos delimitados por membranas. Esta simplicidad no significa que las procariotas sean inferiores a las células eucarióticas. Hay tres formas básicas muy comunes en las bacterias.
- Coco: forma esférica u ovalada.
- Bacilo: forma alargada o cilíndrica.
- Espirilo: forma espiral.
Pared: Gram + y Gram -.
En la mayoría de estas células, una pared celular rígida, permeable, rodea por fuera a la membrana plasmática, ayudando a mantener la forma de la célula y a resistir la presión interna que puede causar la entrada de por osmosis. En las bacterias más típicas, la pared tiene como compuesto representativo un peptidoglucano como la muerina. La y composición de la pared se utiliza para identificar bacterias. Un método muy utilizado en la Tinción de Gram.
- Gram +: La pared es muy ancha y esta formada por numerosas capas de peptidoglicano, reforzadas por moléculas de ácido teicoico (compuesto complejo que incluye azucares, fosfatos y animoácidos).
- Gram -: Es más estrecha y compleja, ya que hay una sola capa de peptidoglicano y, por fuera de ella, hay una bicapa lipídica que forma una membrana externa muy permeable, pues posee numerosas porinas, proteínas que forman amplios canales acuosos.
Membranas de Gram + y Gram -.
Fuera de la pared suele haber una capa pegajosa o Glicocálix, con polisacáridos, proteínas o mezclas de ambos compuestos. Cuando tiene una estructura muy organizada y está unida firmemente a la pared se llama Cápsula. Estos materiales ayudan a las bacterias a adherirse a diferentes superficies (dientes, células, rocas, etc.) y las hacen más virulentas al protegerlas, a modo de coraza, del ataque de otras células.
Membrana plasmática.
Esta formada al igual que en las células eucariotas, a excepción de las arqueobacterias, por una bicapa de lípidos con proteínas, pero más fluida y permeable por no tener colesterol. Asociadas a la membrana se encuentran muchas enzimas, como las que intervienen en los procesos de utilización deloxígeno. Cuando las bacterias realizan la respiración celular necesitan aumentar la superficie de su membrana, por lo que presentan invaginaciones hacia el interior, los mesosomas. En las células procarióticas fotosintéticas hay invaginaciones asociadas a la presencia de las moléculas que aprovechan la luz, son los llamados cromatóforos, que se utilizan para llevar a cabo la fotosíntesis y se componen de pigmentos de bacterioclorofila y carotenoides.
Ribosomas, flagelos y Pili bacterianos.
En el interior celular, dispersos por el citoplasma, se encuentran una gran cantidad de ribosomas, un poco más pequeños que los ribosomas eucarióticos (70S en lugar de 80S), pero con la misma configuración general. Algunas bacterias tienen uno o más flagelos bacterianos que sirven para elmovimiento de la célula. Su disposición es característica en cada especie y resulta útil para identificarlas. Su estructura y modo de actuar son muy diferentes a los de los flagelos de las células eucarióticas. No están rodeados por la membrana celular, sino que constan de una sola estructura alargada, formada por la proteína flagelina, anclada mediante anillos en la membrana. Mueven la célula girando, como si fueran las hélices de un motor. Muchas especies tienen también fimbrias o Pili (pelos), proteínas filamentosas cortas que se proyectan por fuera de la pared celular. Algunos Pili ayudan a las bacterias a adherirse a superficies, otros facilitan la unión a otras bacterias para que se pueda producir la conjugación, esto es, una transmisión de genes entre ellas.
Fig. 20: Flagelos y Pilis bacterianos.
Material genético bacteriano
El nucleoide o zona en que está situado el cromosoma bacteriano está formado por una única molécula de ADN circular de doble cadena, asociada con unas pocas proteínas no histónicas. Esta molécula permanece anclada en un punto de la membrana plasmática.
Las bacterias pueden tener uno o más plásmidos, son moléculas de ADN extra cromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras pequeños círculos auto replicante de ADN que tienen unos pocos genes. Hay algunos plásmidos integrativos, vale decir tienen la capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano. Digamos que rompe el cromosoma y se sitúa en medio, con lo cual, automáticamente la maquinaria celular también reproduce el plásmido. Cuando ese plásmido se ha insertado se les da el nombre de episomas.
Fig. 21: Plásmido bacteriano
Según el Sistema de tres dominios los grupos procariotas principales son Archaea y Bacteria. La diferencia más importante que sustentó en un inicio la diferencia entre estos dos grupos está en la secuencia de bases nitrogenadas de las fracciones del ARN ribosomal 16S.
- Arqueas son microorganismos unicelulares muy primitivos. Al igual que las bacterias, las archaea carecen de núcleo y son por tanto procariontes. Sin embargo, las diferencias a nivel molecular entre archaeas y bacterias son tan fundamentales que se las clasifica en grupos distintos. De hecho, estas diferencias son mayores de las que hay, por ejemplo, entre una planta y un animal. Actualmente se considera que las archaea están filogenéticamente más próximas a los eucariontes que a las bacterias. Las archaea fueron descubiertas originariamente en ambientes extremos, pero desde entonces se las ha hallado en todo tipo de hábitats.
- Metanógenos son microorganismos procariontes que viven en medios estrictamente anaerobios y que obtienen energía mediante la producción de gas natural, el metano (CH4). Gracias a esta característica, este tipo de organismo tiene una gran importancia ecológica, ya que interviene en la degradación de la materia orgánica en la naturaleza, y en el ciclo del carbono. Además, son un grupo filogenéticamente heterogéneo en dónde el factor común que las une es la producción de gas metano y sus cofactores únicos. Las podemos encontrar en nuestro intestino.
- Halófilas: Viven en ambientes extremadamente salinos. Halococcus y Halobacterium solo viven en medios con más del 12% de sal (mucho más salado que el agua de mar).
- Las hipertermófilas viven y desarrollan en condiciones de temperaturas extremas y pH extremos en sitios con actividad volcánica (como géiseres) en las dorsales oceánicas, donde la mayoría de seres vivos serían incapaces de sobrevivir. Existe la teoría de que fueran posiblemente las primeras células simples.
- Bacterias son organismos microscópicos formados por células procariotas más evolucionadas. Las cianobacterias, también conocidas como algas verdeazules, son eubacterias fotosintéticas y coloniales que han estado viviendo sobre nuestro planeta por más de 3 mil millones de años. Esta bacteria crece en esteras y montículos en las partes menos profundas del océano. Hoy en día sólo las hay en algunas regiones, pero hace miles de millones de años las había en tan gran número, que eran capaces de añadir, a través de la fotosíntesis, suficiente oxígeno a la primitiva atmósfera de la Tierra, como para que los animales que necesitaban oxígeno pudieran sobrevivir.
Célula eucariota
Las células eucariotas son generalmente mayores y con una estructura más compleja que las células procariotas. La morfología de estos organismos puede incluir apéndices, pared celular, membrana y varias estructuras internas.
Están presentes en células que forman parte de los tejidos de organismos pluricelulares, que pertenecen a los reinos fungi, metazoo y metafíta.
Célula eucariota
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Se caracterizan por tener un núcleo delimitado por una doble membrana (membrana nuclear), que lo separa del resto del citoplasma, donde se almacena el material genético; poseen además organelos membranosos (mitocondrias, lisosomas, cloroplastos, etc).
Poseen formas y tamaños muy variados, de acuerdo a la función que cumpla la célula eucarionte en el organismo.
Las células eucariontes poseen más DNA (ácido desoxirribonucleico) que las células procariontes. El DNA eucarionte se une a proteínas, constituyendo los cromosomas.
Además poseen complejos supramoleculares muy importantes, como es el caso del citoesqueleto, el cual es un verdadero esqueleto interno.
Citoesqueleto
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El citoesqueleto celular consiste en una malla tridimensional de filamentos proteicos cuyas principales funciones son:
• proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos celulares
• proporcionar el medio para el movimiento intracelular de organelas y otros componentes del citosol
• proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo
Hay que tener presente que no todas las células eucariontes presentan los mismos organelos. En las células vegetales y animales es donde se producen las mayores diferencias.
Cilios y flagelos
Algunas células tienen proyecciones del citoesqueleto que sobresalen de la membrana plasmática. Si las proyecciones son pocas y muy largas, reciben el nombre de flagelos.
Espermatozoides
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El único ejemplo de célula humana dotada de flagelo es el espermatozoide que lo utiliza para desplazarse.
Si las proyecciones son muchas y cortas, se denominan cilios. El ejemplo más típico son las células del tracto respiratorio cuyos cilios tienen la misión de atrapar las partículas del aire.
Al igual que las bacterias, muchas células eucariotas poseen estas estructuras para la locomoción.
Los cilios de las eucariotas son idénticos a los flagelos de las procariotas en estructura, aunque son más cortos y numerosos. Su estructura es más compleja que la de las procariotas, están compuestos por microtúbulos, 9 pares que rodean un par central todo ello rodeado por una membrana.
El flagelo de las eucariotas se mueve como un látigo al contrario de las procariotas que lo hacen rotando como un sacacorchos.
Pared celular
Plantas, algas y hongos poseen pared celular mientras que el resto de las eucariotas no la poseen. La pared celular mantiene la forma celular y previene de la presión osmótica.
La pared celular de las plantas, algas y hongos son distintas a la de las bacterias en cuanto a su composición y estructura física. Por ejemplo, la pared celular de eucariotas no contiene peptidoglucano.
En plantas está compuesta de polisacáridos como la celulosa y pectina. La de los hongos filamentosos contiene quitina y celulosa y en levaduras manano. En las algas existe celulosa, otros polisacáridos y carbonato cálcico.
Membrana citoplásmica o citiplasmática
Independientemente de que la célula eucariota posea o no pared celular, posee membrana citoplasmática que rodea a la parte principal de la célula.
La membrana semipermeable es una bicapa lipídica que posee insertadas proteínas. Algunas de estas proteínas atraviesan enteramente la membrana creando poros a través de los cuales los nutrientes entran dentro de la célula. A estas proteínas se las denomina permeasas.
Las diferencias existentes entre la membrana de eucariotas y procariotas son:
• Los eucariotas contienen esteroles (fundamentalmente colesterol) que le confieren rigidez a la membrana.
• En aquellos eucariotas que no poseen pared celular, la membrana está reforzada por microtúbulos de las proteínas actina y miosina.
• Los eucariotas no localizan los enzimas implicados en la generación de energía metabólica en su membrana.
Las diferencias existentes entre la membrana de eucariotas y procariotas son:
• Los eucariotas contienen esteroles (fundamentalmente colesterol) que le confieren rigidez a la membrana.
• En aquellos eucariotas que no poseen pared celular, la membrana está reforzada por microtúbulos de las proteínas actina y miosina.
• Los eucariotas no localizan los enzimas implicados en la generación de energía metabólica en su membrana.
Organelos o argánulos celulares
Dentro de la membrana citoplásmica está el protoplasma que se divide en carioplasma y citoplasma.
El carioplasma es el material que hay dentro de la membrana nuclear, mientras que el citoplasma es el material existente entre la membrana nuclear y la membrana citoplásmica.
En el citoplasma es donde se encuentran los organelos u orgánulos celulares (verdaderas fábricas en miniatura) que son estructuras rodeadas de membrana que realizan funciones especiales, tales como la fotosíntesis y respiración.
Al contrario que las procariotas, el citoplasma de las eucariotas posee una extensa red de microtúbulos y estructuras proteicas que constituyen el citoesqueleto de la célula. Este citoesqueleto genera la forma de la célula y a través de él se mueven los organelos u orgánulos en el citoplasma.
Los organelos u argánulos son:
Núcleo
El núcleo de las eucariotas se caracteriza por su membrana nuclear; es una doble membrana la cual se asemeja a dos membranas citoplasmáticas juntas, que contiene muchos poros grandes a través de los cuales pasan sustancias como proteínas y RNA. Normalmente posee forma esférica u oval.
El núcleo contiene la información hereditaria de la célula en la forma de DNA. En el carioplasma que no se está dividiendo el DNA está combinado con proteínas como las histonas, dándole una apariencia fibrilar. Esta combinación de DNA y proteínas se llama cromatina. Durante la división celular la cromatina se condensa en cromosomas.
Dentro del carioplasma se encuentra el nucléolo, el cual aparece más oscuro con el microscopio electrónico. Alrededor del cinco al diez por ciento del nucléolo es RNA, siendo el resto proteína. Esta estructura es el lugar de síntesis del RNA ribosomal y de los componentes esenciales del ribosoma.
Dentro del carioplasma se encuentra el nucléolo, el cual aparece más oscuro con el microscopio electrónico. Alrededor del cinco al diez por ciento del nucléolo es RNA, siendo el resto proteína. Esta estructura es el lugar de síntesis del RNA ribosomal y de los componentes esenciales del ribosoma.
Los componentes proteicos de los ribosomas sintetizados en el citoplasma entran en el núcleo a través de los poros nucleares para combinarse con el RNA ribosomal recién sintetizado. Tanto las proteínas como el RNA forman las dos subunidades de los ribosomas que salen del carioplasma a través de los poros y se convierten en funcionales en el citoplasma.
Los ribosomas de eucariotas son mayores que los de procariotas.
Retículo endoplásmico
El retículo endoplásmico es una red membranosa de sacos y túbulos que a menudo están conectados a la membrana nuclear y citoplásmica.
En esquema, arriba derecha y abajo izquierda, retículos endoplasmáticos
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Existen dos formas de retículo endoplásmico: el rugoso y el liso.
El rugoso posee ribosomas y el liso no. Las proteínas sintetizadas en el rugoso son liberadas en el citoplasma o pasan a través de su membrana dentro de los canales por donde son distribuidas a distintas partes de la célula.
El retículo endoplásmico liso está implicado en la síntesis de glucógeno, lípidos y esteroides. Los canales del retículo endoplásmico liso también sirven para la distribución de las sustancias sintetizadas en él.
Aparato de Golgi (o complejo de Golgi)
Está compuesto de sacos membranosos que tienen vesículas esféricas en sus extremos. Fue descrito por primera vez por Camillo Golgi en 1898.
Aparato de Golgi
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Es el centro de empaquetamiento de las células eucariotas, responsable del transporte seguro de los compuestos sintetizados al exterior de la célula.
El aparato de Golgi está conectado a la membrana citoplasmática donde se fusiona y así poder excretar el contenido fuera de la célula, proceso que se llama exocitosis.
Otra función es la de empaquetar ciertos enzimas sintetizados en el retículo endoplásmico rugoso en unos orgánulos llamados lisosomas.
Estos enzimas catalizan reacciones hidrolíticas incluyendo proteasas, nucleasas, glicosidasas, sulfatasas, lipasas y fosfatasas.
El contenido de los lisosomas no se excreta sino que permanece en el citoplasma y participa en la digestión citoplásmica de los materiales ingeridos o absorbidos por la célula.
El que los enzimas hidrolíticos permanezcan dentro del lisosoma protege a la célula de la acción lítica de estos enzimas. En adicción, el aparato de Golgi contiene glicosiltransferasas que unen moléculas de carbohidrato a proteínas para formar glicoproteínas.
Mitocondria
Es un orgánulo citoplásmico donde se generan las moléculas de ATP durante la respiración aeróbica. La membrana interna está muy invaginada y es donde tiene lugar la conversión de energía.
Mitocondria
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Aunque las mitocondrias son orgánulos de células eucariotas se parecen a las células procariotas; contienen sus propios ribosomas, su propio DNA el cual es una única molécula circular que contiene la información genética necesaria para la síntesis de un limitado número de proteínas cuya síntesis tiene lugar en los propios ribosomas de las mitocondrias.
Finalmente, las mitocondrias se dividen para formar nuevas mitocondrias de forma parecida a como lo hacen los procariotas e independientemente del núcleo celular; sin embargo, no se pueden dividir si se sacan del citoplasma.
Cloroplastos
Es el lugar donde ocurren las reacciones fotosintéticas, donde se utiliza la luz como fuente de energía para convertir el CO2 en azúcar y los átomos de O2 del H2O en moléculas de O2gaseoso.
El cloroplasto es una estructura rodeada por una doble membrana cuyo interior se denomina estroma.
La membrana interna se pliega en el estroma formando sacos en forma de discos llamados tilacoides, los cuales contienen la clorofila y los carotenos que intervienen en la fotosíntesis.
Cloroplasto
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Cada conjunto de tilacoides se llama grano.
Algunos tilacoides se unen a otros de otro grano formando una red.
Los cloroplastos poseen las mismas características que las mitocondrias (ribosomas 70 S, DNA circular, fisión binaria).
La similitud de las mitocondrias y los cloroplastos con los microorganismos procariotas dio base a la teoría endosimbiótica del origen de estos orgánulos.
Permeabilidad selectiva
- Capacidad para meter o sacar sustancias
- impide que sustancias de gran peso molecular entren a la celula (Lipidos , proteina )
- Liposolubles : se vuelben solubles en lipidos
- Tamaño : Moleculas de gran tamaño no pasan atraves de esta
- Carga : Moleculas cargadas y los Ioones no pasan atraves de esta
Mecanismo de transporte de membrana
- No requiere consumo de energia
- Por diferencias en las concentraciones y cargas electricas
- Tenemos los siguientes mecanismos
Difucion simple
- Movimiento de las moleculas que se dan atraves de la membrana
- De alta a baja concentracion
- Mayor dioxido , mayor difucion .
Osmosis
Difusion facilitada
- Las moleculas por su gran tamaño no atraviesan la membrana
- Necesitan canales transmembranales ( proteinas para que las sustancias grandes puedan pasar ( glucosa - iones )
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