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Biología 2º Bachillerato
BLOQUE II. ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LAS
CÉLULAS? ORGANIZACIÓN Y FISIOLOGÍA CELULAR
CONTENIDOS
1. Teoría celular.
2. Célula procariótica y eucariótica. Diversidad celular. Origen evolutivo de las células.
3. Célula eucariótica. Componentes
compartimentación celular.
estructurales
y
funciones.
Importancia
de
la
3.1. Membranas celulares: composición, estructura y funciones.
3.2. Pared celular en células vegetales.
3.3. Citosol y ribosomas. Citoesqueleto. Centrosoma. Cilios y flagelos.
3.4. Orgánulos celulares: mitocondrias, peroxisomas, cloroplastos, retículo endoplasmático,
Complejo de Golgi, lisosomas y vacuolas.
3.5. Núcleo: envoltura nuclear, nucleoplasma, cromatina y nucleolo. Niveles de organización
y compactación del ADN.
ORIENTACIONES
1. Describir los principios fundamentales de la Teoría Celular como modelo universal de la
organización morfofuncional de los seres vivos.
2. Describir y diferenciar los dos tipos de organización celular.
3. Comparar las características de las células vegetales y animales.
4. Exponer la teoría endosimbiótica del origen evolutivo de la célula eucariota y explicar la
diversidad de células en un organismo pluricelular.
5. Describir, localizar e identificar los componentes de la célula procariótica en relación con
su estructura y función.
6. Describir, localizar e identificar los componentes de la célula eucariótica en relación con su
estructura y función.
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Organización y fisiología celular
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1. TEORÍA CELULAR
El término célula (del latín cellula = celdilla) fue acuñado en 1665 por el científico
Robert Hooke al observar, con ayuda de un microscopio rudimentario, láminas
finas de corcho que recordaban a las celdillas de un panal de abejas. Lo que vio fue
las paredes celulósicas de células vegetales muertas, vacías y llenas de aire.
Los descubrimientos que permitieron establecer la teoría celular fueron los
siguientes:
 Todos los seres vivos están formados por células, tanto vegetales
(Schleiden, 1838) como los animales (Schwann, 1839).
 Las células se originan por división de otras células preexistentes
(Virchow, 1855).
 La Teoría neuronal (Santiago Ramón y Cajal, 1889). Universalizó o
generalizó la teoría celular.
 Teoría cromosómica de la herencia (Sutton y Boveri, 1902). Los
factores hereditarios o genes se localizan en los cromosomas.
La Teoría celular postula que la célula es la unidad vital en todos los seres
vivos, tanto en los organismos unicelulares como en los pluricelulares. Los postulados o
principios fundamentales de la Teoría celular son (orientación 1):
1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos ya que todos los seres vivos
están formados por una o más células. Cuando un ser vivo está formado por una célula
(o un solo tipo de célula) hablamos de ser vivo unicelular y cuando está formado por
muchas células hablamos de ser vivo pluricelular.
2. La célula es la unidad funcional o fisiológica de los seres vivos ya que las células
realizan todas las reacciones químicas necesarias para el mantenimiento de la vida.
3. Toda célula procede de otra ya existente por un proceso de división celular.
4. La célula es la unidad genética de los seres vivos ya que poseen la información
genética, la cual se transmite de la célula madre a las células hijas.
2. CÉLULA PROCARIÓTICA Y EUCARIÓTICA. DIVERSIDAD CELULAR.
ORIGEN EVOLUTIVO DE LAS CÉLULAS
Hay dos tipos de organización celular:
 Organización procariota, característica de los seres vivos del Reino Monera: bacterias y
cianobacterias. Las bacterias son los procariotas mejor estudiados.
 Organización eucariota, característica de los seres vivos del resto de los reinos.
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Organización y fisiología celular
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Existen unas estructuras sin organización celular que no son consideradas seres vivos pero
tampoco seres inertes. Se llaman formas acelulares y son los virus, viroides y priones. Las
estudiaremos en el bloque temático IV (Microbiología).
2.1. Organización procariota (griego pro, antes, karion, núcleo)
Las principales características de las células procariotas son las siguientes:





De menor tamaño (diámetro = 1 – 10 µm) y con una estructura más sencilla.
Presenta dos componentes fundamentales: membrana plasmática y citoplasma.
Con una pared celular por fuera de la membrana plasmática.
Sin compartimentación celular u orgánulos membranosos.
Sin núcleo definido ya que el material genético (MG) se encuentra libre en el citoplasma,
es decir, no está separado del citoplasma por una membrana. Por ello se dice que son
células que carecen de núcleo verdadero.
En la estructura de una célula procariota diferenciamos:
1. Membrana plasmática que delimita el citoplasma celular y cuya función es regular los
intercambios de sustancias entre el exterior e interior celular. Responde al modelo de bicapa
lipídica de eucariotas.
2. Mesosomas, invaginaciones de la membrana plasmática de forma variable, que aumentan la
superficie celular y presentan enzimas que intervienen en diferentes procesos como la
respiración celular, duplicación del ADN, fotosíntesis...
3. Pared celular rígida que rodea la membrana. Sus funciones son mantener la forma celular y
controlar la presión osmótica (la cél procariota se encuentra en un medio hipotónico).
4. Citoplasma, con ribosomas 70s (semejantes a los de las mitocondrias y cloroplastos),
inclusiones o gránulos con sustancias de reserva y material genético.
5. Nucleoide, zona donde se encuentra el MG no rodeado de membrana. Formado por un solo
cromosoma o molécula de ADN bicatenario circular (semejante al de las mitocondrias y
cloroplastos).
Algunas células procariotas, como las bacterias, presentan también:
-
-
-
-
Cápsula (puede faltar). Compuesta por
polisacáridos. Funciones relacionadas
con la resistencia a la desecación y al
ataque de células fagocíticas y
anticuerpos, por lo que las bacterias
con cápsula suelen ser más patógenas.
Flagelo. Prolongación filiforme de
longitud variable, que sirve para el
movimiento de la célula en medio
líquido.
Pelos o fimbrias. Son filamentos
superficiales, abundantes y huecos. Su
misión es la fijación a los sustratos, intercambio de moléculas y de información genética,
participando en el proceso de apareamiento de las bacterias o conjugación.
Las bacterias suelen presentar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que
confieren propiedades específicas como la resistencia a antibióticos.
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2.2. Organización eucariota (griego eu, verdadero, karion, núcleo)
Las principales características de las células eucariotas son las siguientes:
 De mayor tamaño (diámetro = 10 – 30 µm) y una estructura más compleja.
 Presenta 3 componentes fundamentales: membrana plasmática, citoplasma y núcleo.
 Con compartimentación celular, lo que significa que presenta diferentes compartimentos
u orgánulos celulares, delimitados por membranas, que realizan determinadas funciones
en la célula.
 Con núcleo definido ya que el MG está rodeado por una membrana que lo separa del
citoplasma. Se dice que son células con núcleo verdadero.
En la estructura de una célula eucariota diferenciamos:
1. Membrana plasmática que delimita el citoplasma celular y cuya función es regular los
intercambios de sustancias entre el exterior e interior celular. En células vegetales y algunos
hongos está rodeada por una pared celular rígida.
2. Citoplasma, con ribosomas 80s y orgánulos celulares que realizan diferentes funciones
(retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias, cloroplastos, vacuolas, inclusiones
de reserva y lisosomas).
3. Núcleo, donde se encuentra el MG separado del citoplasma por una doble membrana
llamada membrana nuclear. El MG formado por varios cromosomas, cada uno de los cuales
está constituido por una molécula de ADN bicatenario lineal unida a unas proteínas llamadas
histonas.
4. Citoesqueleto, formado por una red de filamentos proteicos que mantienen la forma celular e
intervienen en diversos procesos celulares (contracción celular, división celular…).
Hay dos tipos de células eucariotas, animales y vegetales, con las siguientes diferencias:
-
las células vegetales de mayor tamaño y con pared celular
las vacuolas muy desarrolladas en vegetales, suele ser una sóla y grande mientras que
en animales son pequeñas y numerosas
los plastos son exclusivos de células vegetales
los centriolos exclusivos de células animales
Célula vegetal
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Célula animal
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Diferencias entre las células procariotas y eucariotas
CÉLULA PROCARIOTA
CÉLULA EUCARIOTA
Organismos
Característica de bacterias y cianobacterias
Característica de protoctistas, hongos,
vegetales y animales
Tamaño
Células de menor tamaño
Células de mayor tamaño
Membrana
plasmática
Sin esteroles en la membrana plasmática
Con esteroles en la m. plasmática (colesterol
en animales y estigmasterol en vegetales)
Sin citoesqueleto ni compartimentación celular
Con citoesqueleto y compartimentación
celular
Como orgánulos presenta sólo ribosomas e
inclusiones de reserva
Como orgánulos presenta RE, aparato de
Golgi, mitocondrias, cloroplastos, ribosomas,
lisosomas, inclusiones de reserva
Ribosomas 70s
Ribosomas 80s
Enzimas relacionados con la respiración
celular localizados en los mesosomas
Enzimas relacionados con la respiración
celular localizados en las mitocondrias
Sin núcleo definido, es decir, el MG en
contacto con el citoplasma
Con núcleo definido
ADN prácticamente no asociado a proteínas
ADN asociado a proteinas o histonas
Un sólo cromosoma bicatenario circular
Varios cromosomas bicatenarios lineales
División simple por bipartición
División mitótica
Citoplasma
Núcleo
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2.3. Origen evolutivo de las células y diversidad celular en un
organismo pluricelular
Vamos a realizar un pequeño desarrollo histórico sobre las principales teorías que explican
el origen de la vida y destacamos tres:
1. Creacionismo. Implica la existencia de un Creador responsable del primer destello de vida y
de la diversidad de formas vivientes.
2. Teoría de la generación espontánea. Según esta teoría los seres vivos surgen
espontáneamente de la materia orgánica en descomposición o incluso de la materia mineral.
En realidad, el sentido común respalda esta afirmación ya que todo el mundo conoce que de
la carne en descomposición se forman gusanos, de la basura escarabajos... Con una lupa se
observa que lo que ocurre en realidad es que en estos lugares se depositan huevos, de
donde nacerán nuevas generaciones de seres vivos. Los experimentos que demostraron que
esta teoría era errónea fueron dos:
 En el siglo XVII, Francesco Redi, colocó trozos de carne en varios frascos, tapando algunos de
ellos con una gasa y dejando al aire los demás. Al cabo de unos días, en los frascos sin tapar
aparecían abundantes gusanos pero no así en los tapados. Redi señaló que podían verse moscas
depositando huevos sobre las gasas, pero sólo cuando éstos caen sobre la carne se desarrollan
los gusanos.
 Con el descubrimiento de los microorganismos o microbios aumentó el interés por la teoría de la
generación espontánea ya que estos microorganismos aparecían en muchos lugares (agua,
materia orgánica en descomposición, alimentos en malas condiciones...) y en el seno de estos
materiales tenía lugar la formación de seres vivos. En el siglo XIX, Louis Pasteur, demostró que
los microorgs aparecen como contaminantes del aire y no por generación espontánea, para lo cual
utilizó matraces de cuello largo y doblados en S junto con matraces normales esterilizados, ambos
contenían un líquido o caldo de cultivo. Los matraces normales se contaminaban con
microorganismos del aire pero no los otros ya que los microorganismos quedaban retenidos en el
cuello y no llegaban al caldo de cultivo. Pero, al inclinarse ligeramente el matraz, el caldo se
ladeaba hacia el cuello y al cabo del tiempo se contaminaba.
Experimento de Francesco Redi
Experimento de Louis Pasteur
A partir de los trabajos de Pasteur quedó demostrado que “todo ser vivo, por pequeño que sea,
procede siempre de otro semejante”.
…¿Y el primer ser vivo?
3. Teoría de la panspermia. Según la cual la vida llegó a la Tierra procedente de otros lugares
del Universo, mediante esporas, semejantes a las de los microorganismos, que se
propagaron por el espacio.
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A. ¿Qué condiciones fueron necesarias para el inicio de la vida?
Lo seres vivos están formados por moléculas orgánicas, por lo que es lógico pensar que la etapa
inicial debió ser la formación de este tipo de moléculas a partir de los materiales existentes en la
Tierra primitiva. Por ello, nos fijamos en la composición de la atmósfera primitiva, una mezcla de
gases rica en metano (CH4), amoníaco (NH3), hidrógeno (H2) y vapor de agua. Al irse enfriando la
superficie terrestre, la condensación del vapor de agua daría lugar a los océanos primitivos. Como
puede apreciarse se trataba de una atmósfera reductora en lugar de oxidante (con oxígeno) como
la actual.
B. ¿Cómo tuvo lugar el origen de la vida?
Hace unos 4500 millones de años, la Tierra era un planeta en formación sometido a cambios
geológicos, descargas eléctricas y bombardeo de meteoritos. Se piensa que los primeros seres
vivos se originaron en un medio acuoso y anaerobio (en ausencia de oxígeno), donde habría una
alta concentración de moléculas orgánicas: “la sopa primitiva”.
En el origen de la vida o aparición de las primeras células y primeros seres vivos podemos
diferenciar las siguientes etapas:
1. Las moléculas inorgánicas, presentes en la atmósfera primitiva, dieron lugar a las primeras
moléculas orgánicas sencillas (MOS) como los aminoácidos, azúcares y bases
nitrogenadas, y la energía necesaria procedía de las radiaciones solares, descargas
eléctricas, relámpagos y rayos que se piensa abundaban en la Tierra primitiva. A
continuación, se combinaron las MOS para dar lugar a moléculas orgánicas complejas
(MOC) como los AN, proteínas, glúcidos y lípidos, que irían almacenándose en los océanos
constituyendo la sopa o caldo orgánico primitivo.
CH4, NH3, H2Ov, H2
Gases en la atmósfera primitiva
Radiaciones solares, energía eléctrica…
Aminoácidos, azúcares y
bases nitrogenadas
PROTEÍNAS, POLISACÁRIDOS,
LÍPIDOS y ÁCIDOS NUCLEICOS
Moléculas orgánicas simples (MOS)
Moléculas orgánicas complejas (MOC)
Esta teoría sobre el origen de la
vida fue propuesta en 1938 por
Alexander Oparin y comprobada
en 1953 gracias al experimento de
Stanley Miller, en el cual a partir de
una mezcla de gases (metano,
vapor de agua, hidrógeno y
amoniaco), sometida a descargas
eléctricas,
se
formaron
aminoácidos.
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La primera MOC tenía que tener 2 características: capacidad para hacer copias de sí misma y
capacidad para evolucionar, para llegar a la complejidad de los actuales seres vivos.
Posiblemente sería el ARN y después aparecerían el ADN y proteínas.
2. A continuación, las MOC se rodearían de una membrana y establecieron el control de su
propia replicación dando lugar a las primeras células vivas.
Los primeros seres vivos tuvieron que ser procariotas, concretamente bacterias, ya que presentan una
estructura más simple, y como el ambiente era anaerobio, obtendrían la energía de las moléculas de la sopa
primitiva mediante procesos fermentativos. Después aparecieron los primeros organismos fotosintéticos que
empezaron a enriquecer la atmósfera en oxígeno y con ello aparecieron las células aerobias, que obtenían la
energía de las moléculas mediante respiración aerobia, proceso que era mucho más eficiente que los
procesos fermentativos.
Organismos procariotas anaerobios
Organismos procariotas fotosintéticos
Obtienen energía por procesos fermentativos
Enriquecen la atmósfera en oxígeno
Organismos procariotas aerobios
Obtienen la energía por respiración aerobia
(proceso más eficaz)
Organismos eucariotas aerobios
C. Origen de las células eucariotas (orientación 4)
La Teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis en 1970, es la teoría actualmente más
aceptada que explica el origen de las células eucariotas. Según esta teoría, las primeras células
eucariotas surgieron de la fusión o simbiosis de organismos procariotas o bacterias:
Teoría de la Endosimbiosis Seriada (SET):
1. Alguna célula procariota primitiva perdió su pared celular rígida quedando rodeada por la
membrana plasmática que al presentar una estructura más flexible fue replegándose
aumentando de esta manera su superficie membranosa con el consecuente aumento del
tamaño de la célula. A esta célula procariota de mayor tamaño y carente de pared celular se le
llamó Urcariota.
2. De acuerdo con esta teoría, la célula urcariota por el mecanismo de fagocitosis ingirió pero
no digirió otras células procariotas de menor tamaño tipo bacteria con las cuales estableció una
relación de mutua colaboración llamada endosimbiosis (vivir juntas dentro)
3. Una de estas asociaciones fue la que se estableció entre la célula urcariota y algunas
bacterias aerobias en donde la célula urcariota anaerobia heterótrofa suministraba a la bacteria
aerobia algunos componentes orgánicos para su nutrición y la bacteria aerobia a su vez
permitió a la urcariota utilizar el oxígeno y realizar la respiración aerobia o metabolismo
oxidativo.
Por tanto, las mitocondrias y cloroplastos proceden de organismos procariotas que establecieron
simbiosis con células eucariotas primitivas. A favor de esta teoría hay una serie de EVIDENCIAS:
 El parecido entre las mitocondrias, los cloroplastos y los organismos procariotas: doble
membrana, ADN circular, ribosomas 70s y crestas mitocondriales parecidas a los
mesosomas
 Las mitocondrias y cloroplastos con cierta autonomía (con ADN y ribosomas, por lo que
son capaces de sintetizar algunas de sus proteínas) y pueden dividirse.
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D. Diversidad celular en un organismo pluricelular (orientación 4)
Las células eucariotas empezaron a asociarse unas con otras dando lugar a la formación de
colonias, especializándose cada célula y diferenciándose así de cualquier otra del grupo. De esta
forma apareció la pluricelularidad u organismos pluricelulares.
¿A qué se debe la diversidad celular en un ser vivo pluricelular?
Un ser vivo pluricelular presenta diferentes tipos de células (célula muscular, célula hepática,
célula renal...) y cada tipo celular realiza unas funciones determinadas en el organismo; sin
embargo, todas las células presentan el mismo material genético ¿cómo puede explicarse que
cada tipo celular realice unas funciones determinadas?
Se debe al proceso de diferenciación celular, proceso mediante el cual las células, en las
primeras etapas del desarrollo embrionario, adquieren una forma y una función determinada,
dando lugar a un tipo celular. En este proceso el material genético no se modifica pero se activan
e inhiben diferentes genes en cada tipo celular lo que le confiere una función determinada en el
organismo.
Por tanto, todas las células
expresan un mismo conjunto
de genes que dan lugar a un
conjunto de proteínas comunes
(que llevarán a cabo las
funciones generales de la
célula), y además, en cada tipo
celular
se
inhibirán
y
expresarán genes específicos
que dan lugar a proteínas
específicas, lo que le confiere
su especialización.
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3. CÉLULA EUCARIÓTICA. COMPONENTES ESTRUCTURALES Y
FUNCIONES.
IMPORTANCIA DE
LA COMPARTIMENTACIÓN
CELULAR
La compartimentación celular consiste en la presencia de diversos compartimentos u orgánulos
celulares delimitados por membranas en el interior de la célula en los que se llevan a cabo
distintas funciones celulares. Su importancia radica en dos aspectos:
 Reparto de las funciones de la célula entre los diferentes orgánulos celulares.
 Las enzimas implicadas en algunos procesos metabólicos (ciclo de krebs, cadena de
transporte electrónico, ciclo de Calvin...) se localizan juntas en estructuras
membranosas del citoplasma. Gracias a ello se encuentran en mayor concentración que
si estuviesen dispersas por el citoplasma y se asegura el mantenimiento de unas
condiciones ambientales de pH, concentración de iones... adecuadas para la actividad
de dichas enzimas.
3.1. Membranas celulares: composición, estructura y funciones
Concepto
La membrana plasmática es una delgada envoltura que recubre el citoplasma, permitiendo que el
interior celular tenga una composición diferente a la del medio y al no ser rígida permite
movimientos y deformaciones de la célula.
Composición
 Lípidos: fosfolípidos (más abundantes), esfingolípidos y colesterol (en células animales).

Proteínas: según su grado de asociación a lípidos hay dos tipos:
 Proteínas integrales o intrínsecas (70%), íntimamente asociadas a lípidos, por lo
que son difíciles de aislar. Pueden formar glucoproteínas.
 Proteínas periféricas o extrínsecas (30%), débilmente asociadas a lípidos, por lo
que son fáciles de aislar por procedimientos suaves.

Glúcidos, unidos a lípidos y proteínas formando glucolípidos y glucoproteínas. Se localizan
en la superficie externa de la membrana, formando la cubierta celular o glucocálix. Sus
funciones son la comunicación y reconocimiento celular (muchos receptores de membrana
son glucoproteínas), y protectora.
Estructura. MODELO MOSAICO FLUIDO (Singer y Nicholson, 1972)
En la estructura diferenciamos la organización de los lípidos, proteínas y glúcidos.
Organización de los lípidos: los fosfolípidos son sustancias anfipáticas que se disponen en doble
capa o bicapa lipídica (las cabezas polares en la cara externa e interna, y las partes apolares el
interior de la bicapa). En las células animales el colesterol entre las moléculas de fosfolípidos.
Esta bicapa le confiere 2 propiedades a la membrana:
- Impermeable a la mayoría de biomoléculas, las cuales son muy solubles en agua. Por
tanto, actúa de barrera célula-medio.
- Fluidez de la membrana, debido a que las moléculas de lípidos, al igual que las
proteínas, pueden desplazarse libremente en la bicapa (difusión lateral)
Organización de proteínas: modelo mosaico molecular. Las membranas formadas por una
bicapa lipídica fluida con las proteínas intrínsecas dispersas atravesando total o parcialmente la
bicapa, con una disposición en mosaico. Las proteínas extrínsecas en la superficie interna y
externa de la membrana.
Organización de los glúcidos: en la superficie externa de la membrana unidos a lípidos
(glucolípidos) y proteínas (glucoproteínas), constituyendo el glucocálix.
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Propiedades
a. DISCONTINUA (la bicapa lipídica no es continua ya que presenta proteínas integrales incrustadas
total o parcialmente).
b. IMPERMEABLE a la mayoría de biomoléculas que son solubles en agua (debido a su parte
central hidrocarbonada, por lo que actúa de barrera célula-medio).
c. FLUIDEZ de la membrana, ya que los lípidos y proteínas se desplazan libremente dentro
de la bicapa por difusión lateral. La fluidez depende del colesterol (disminuye la fluidez) y del
grado de insaturación de los AG (a mayor insaturación, mayor fluidez).
d. DINÁMICAS Y EN RENOVACIÓN CONSTANTE.
Diferenciaciones de la membrana plasmática
Aparecen en células animales y no en vegetales ya que presentan pared celular. Hay 2 tipos:

Microvellosidades: prolongaciones del citoplasma recubiertas de membrana y su función
es aumentar la superficie celular. Ejemplo: células del epitelio del intestino delgado,
aumentando la superficie de absorción de nutrientes.

Invaginaciones

Estereocilios (convierten la vibración en señales eléctricas)

Uniones intercelulares, para mantener unidas a las células o comunicadas.

Uniones adherentes como los desmosomas de los tejidos epiteliales (esfuerzo mecánico)
 Uniones estrechas o impermeables, donde no existe espacio intercelular por lo que se
impide el paso de sustancias por las superficies laterales. Ejemplo: células intestinales y
endotelio vascular.
 Uniones tipo GAP, que son canales de comunicación entre células
adyacentes (parecido a los plasmodesmos de células vegetales) que permiten
el paso de iones o pequeñas moléculas. Ejemplo: sinapsis química.
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Funciones
1. Barrera de permeabilidad selectiva, manteniendo estable el medio intracelular, ya que
regula el paso de agua, elementos y moléculas a través de la membrana.
* Ver transporte de moléculas a través de la membrana en tema siguiente
2. Intervenir en procesos celulares como la fagocitosis, exocitosis y división celular.
3. Las proteínas desarrollan la mayoría de las funciones o actividades: transporte de
sustancias, receptores de membrana, función enzimática...
4. Mantener la diferencia de potencial iónico, haciendo que el medio interno esté cargado
negativamente.
3.2. Pared celular en células vegetales
Concepto
La pared celular es una cubierta gruesa y rígida, exclusiva de células vegetales, que rodea a la
membrana plasmática.
Composición y estructura
La pared tiene dos componentes diferenciados: la matriz (formada por pectinas y hemicelulosa heteropolisacáridos) y las fibras de celulosa, intercaladas en la matriz.
En las células diferenciadas o adultas, la pared celular aparece como una estructura gruesa
compuesta por tres capas que se van depositando a medida que madura la célula. Desde el
exterior hacia el interior celular son las siguientes:
 Lámina media o sustancia intercelular:
cemento que une las paredes de células
adyacentes de un tejido y formada por
pectinas.
 Pared celular primaria: formada por fibras de
celulosa, que se entrecruzan irregularmente en
todas direcciones, y permite el crecimiento
celular.
 Pared celular secundaria: formada por mayor
cantidad de fibras de celulosa, dispuestas
ordenadamente, y que no permite el crecimiento celular.
Célula vegetal en crecimiento
Se forma en la superficie interna de la pared celular
Sin la pared celular secundaria
primaria (entre membrana plasmática y pared celular 1ª) y
aparece cuando la célula se hace adulta, es decir, cuando ha finalizado su crecimiento. Su
función es de sostén.
En ocasiones, formada la pared celular
secundaria,
puede
impregnarse
de
sustancias como
 lignina, que le da mayor rigidez sin
alterar la permeabilidad. Ej: tejidos
conductores
 cutina o suberina, que impermeabilizan.
Ejemplos. cutina en superficie externa
de células epidérmicas y suberina en
corcho.
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Diferenciaciones de la pared celular
La LM y PC 1ª son permeables al agua y moléculas pequeñas, y el paso de sustancias está
facilitado por:
 Punteaduras:
interrupciones de la PC 2ª y
generalmente las punteaduras de células contiguas
se corresponden.
 Plasmodesmos: finos canales entre células vecinas
que afectan a la LM y PC 1ª, y suelen encontrarse
en las punteaduras.
Funciones
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Funciones de protección y de sostén, concretamente, la PC 2ª
Dar forma a la célula
Controlar la presión osmótica (la cél vegetal se encuentra en un medio hipotónico, por tanto...)
Intercambio de fluidos y comunicación celular (debido a las diferenciaciones)
Resistencia mecánica: proporciona al vegetal resistencia contra los daños físicos.
Proporciona rigidez: a los tejidos y células, determinando el crecimiento de las plantas.
3.2. Citoplasma: citosol y citoesqueleto
Es la región comprendida entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, y está constituida
por el hialoplasma o "jugo celular" y los orgánulos citoplasmáticos, mantenidos e interconectados
por una red de filamentos y túbulos que forman el citoesqueleto o esqueleto celular.
Citosol o hialoplasma
Líquido acuoso donde se encuentran inmersos el citoesqueleto, los orgánulos celulares y muchas
sustancias disueltas (glucosa, aminoácidos, enzimas...).
Composición química:
Representa entre el 50 y el 80 % del volumen celular, es un medio acuoso (contiene de un 70 a un
80% de agua) en el cual están disueltas gran cantidad de moléculas formando una disolución
coloidal (proteínas, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos, sales minerales e iones.
Estructura:
No en todos los sitios presenta la misma composición, presenta dos estados físicos el de gel
(viscoso) y el de sol (fluido).
Funciones:
1. Medio donde se mueven los orgánulos celulares.
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2. Lugar donde ocurren muchas reacciones químicas (glucólisis, glucogenosíntesis...).
3. Almacenamiento de sustancias en forma de inclusiones (glucógeno, grasa...).
4. Trasladarse y fijarse. Algunas células pueden emitir prolongaciones del citoplasma
(pseudopodos) debido a los movimientos internos o ciclosis.
Citoesqueleto
Red de filamentos proteicos repartidos por todo el citoplasma y sirven de soporte interno de la
célula.
FUNCIONES
El citoesqueleto presenta dos funciones generales en la célula:
 Estructural, ya que mantiene la forma celular.
 Dinámica, ya que interviene en diferentes procesos celulares como la contracción muscular,
emisión de pseudópodos y organización de los orgánulos.
LOS FILAMENTOS SON DE TRES TIPOS:
A) Microfilamentos. Filamentos delgados (Ø = 50100 A) cuyas funciones son estructural y dinámica
(interviene en la contracción muscular, emisión de
pseudópodos y formación del anillo contráctil en la
citocinesis). Los más característicos son los de
actina. Son dos cadenas de proteínas globulares
enrolladas en hélice.
B) Microtúbulos. Cilindros huecos (Ø = 250 A),
formados por una proteína llamada tubulina y se
originan a partir de un centro organizador de
microtúbulos. Proteína de forma esférica en forma
de dímeros. Funciones:
- estructural, ya que mantiene la forma celular, y forma el huso mitótico y los centriolos
- dinámica, ya que interviene en el transporte intracelular de orgánulos y en el movimiento de
cromosomas en la división celular.
C) Filamentos intermedios. Con un diámetro intermedio entre los dos anteriores. Su función es
estructural. Ejemplo: neurofilamentos de los axones de las neuronas.
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3.4. Citoplasma: orgánulos celulares
3.4.1. EXCLUSIVOS DE CÉLULAS ANIMALES: ORGÁNULOS MICROTUBULARES
A. Centriolos
Cilindro formado por 9 tripletes de microtúbulos dispuestos en círculo: 9
(3). Los tripletes se unen por conexiones proteicas, la nexina. Se originan
por duplicación de los centriolos.
(Áster)
Matriz o material
pericentriolar
Las células presentan 2 centriolos en ángulo recto, rodeados de un material denso: material
pericentriolar o matriz, de donde parten microtúbulos en todas direcciones que forman el áster. Al
conjunto se le denomina centrosoma (dos centriolos + matriz + áster).
FUNCIONES: dar lugar a estructuras formadas por microtúbulos como el huso mitótico (que son
estructuras temporales), los cilios y los flagelos (que son estructuras estables)
B. Cilios y flagelos
Apéndices móviles que se encuentran en la superficie de algunas células. Los cilios son cortos y
numerosos y los flagelos largos y escasos.
FUNCIONES:
1. Desplazamiento de la célula. Es el caso de los organismos unicelulares y algunos gametos
de organismos pluricelulares (espermatozoides)
2. Movimiento del líquido extracelular que se encuentra alrededor de la superficie de la célula
(arrastran partículas circundantes).
Ejemplo: células epiteliales ciliadas de las vías
respiratorias.
ESTRUCTURA. Diferenciamos tres partes del exterior al interior:
 Tallo o axonema: zona más larga rodeada de membrana plasmática, formada por nueve
pares de microtúbulos alrededor de 2 microtúbulos centrales (9 (2) + 2).
 Zona de transición: base del cilio o flagelo en la que se encuentra la placa basal, de la que
se originan los 2 microtúbulos centrales.
 Cuerpo basal: en el citoplasma y con la misma constitución que un centriolo (9 x 3), y de
hecho, procede de un centriolo.
Bloque II
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Biología 2º Bachillerato
El movimiento ciliar o flagelar se debe al deslizamiento de los dobletes de microtúbulos unos
sobre otros.
3.4.2. COMUNES A CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES
A. Ribosomas
Orgánulos no membranosos que pueden presentarse libres, unidos al RER, membrana nuclear o
agrupados formando polisomas o polirribosomas (asociados al ARNm para traducirlo o leerlo
varias veces), los hay también en mitocondrias y cloroplastos.
ESTRUCTURA
Formado por 2 subunidades separadas por un espacio donde se coloca el ARNm.
Los ribosomas de organismos procariotas, mitocondrias y cloroplastos son 70s (formados por una
subunidad 50s y otra 30s). Los ribosomas de organismos eucariotas son 80s (formados por una
subunidad 60s y otra 40s). Las 2 subunidades se originan, por separado, en el nucleolo, pasando
al citoplasma donde se unen para realizar la síntesis de proteínas.
Por tanto, el tamaño de los ribosomas procariotas es menor que el de eucariotas.
COMPOSICIÓN: agua (70%), ARNr (15%) y proteínas (15%).
FUNCIÓN: síntesis de proteínas, las cuales quedan libres en el citosol o en el lumen del RE
Bloque II
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B. Retículo endoplasmático
Conjunto de cavidades de forma irregular, rodeados de
membrana, comunicadas entre sí y que delimitan un espacio
interno llamado lumen. Hay dos tipos:
 RE Rugoso: cerca del núcleo y con ribosomas
adheridos a su membrana
 RE liso: más alejado del núcleo y sin ribosomas
FUNCIONES
1. Síntesis de proteínas en el RER, que se almacenan
en el lumen.
2. Modificación de proteínas en el RER, como añadirle
un glúcido o un lípido, formando una glucoproteína o
lipoproteína respectivamente.
3. Detoxicación en el RER. Comienza aquí. Sustancias tóxicas del exterior.
4. Secreción de las proteínas en el RER.
5. Síntesis de lípidos en el REL, concretamente lípidos de membrana (fosfolípidos y colesterol)
y hormonas esteroideas.
6. Detoxificación en el REL: las sustancias tóxicas liposolubles (medicamentos, drogas...) se
transforman en sustancias menos tóxicas e hidrosolubles (fáciles de eliminar). Se realiza
en las células hepáticas.
7. Sostén adicional para el citoplasma
8. Sistema de transporte intracelular de sustancias.
9. Contracción muscular.
C. Aparato de Golgi
El AG está formado por un conjunto de unidades denominadas dictiosomas, cada una de las
cuales está formada de 4 a 8 cavidades o cisternas membranosas independientes (no unidas).
Suelen estar cerca del núcleo y hay unos 20 dictiosomas/célula.
ESTRUCTURA DE UN DICTIOSOMA
En los dictiosomas diferenciamos tres elementos: vesículas de transición (Vt), cisternas y
vesículas de secreción (Vs). Las vesículas son medios de transporte.
En su estructura hay dos zonas:
 Cara cis o de formación, cerca del núcleo, y con Vt y cisternas cis.
 Cara trans o de maduración, más alejada del núcleo, y con cisternas trans y Vs. Entre las
dos caras hay cisternas medianas y Vt
Bloque II
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FUNCIONES
En el AG hay un tránsito continuo de sustancias (RER → Vt → cisternas → Vs). El proceso tiene
lugar de la siguiente forma:
-
las proteínas del RER se encapsulan en Vt que se desplazan al AG, uniéndose a las cisternas cis
A medida que van atravesando el dictiosoma, las proteínas de las Vt son modificadas
en las cisternas trans, las proteínas ya modificadas se empaquetan en Vs cuyo destino es: formar
lisosomas primarios, producir glucocálix, pared celular o intervenir en procesos de exocitosis.
Por tanto, las funciones del aparato de golgi son:
1. Modificación de proteínas (glicosilación) sintetizadas en el RER y de lípidos.
2. Formación de lisosomas primarios.
3. Producción de glucocálix y pared celular: las Vs se unen a la membrana plasmática y se
incorporan a ella (glucocálix en células animales y pared celular en vegetales).
4. Intervenir en procesos de exocitosis: fusión de las Vs y la membrana plasmática,
expulsándose las sustancias fuera de la célula.
D. Lisosomas
Vesículas membranosas con enzimas hidrolíticos o hidrolasas, capaces de digerir
macromoléculas. Son los basureros del mundo celular. Presentan una capa de
glicoproteínas en la cara interna de la membrana que las hace resistentes a sus
enzimas.
Son de dos tipos:
 Lisosomas primarios: lisosomas de reciente fabricación en el aparato de Golgi y sólo
presentan enzimas, sin sustancias en vías de digestión.
 Lisosomas secundarios: con enzimas y con sustancias en vías de digestión.
FUNCIÓN: Digestión de sustancias, que puede ser:
1. Digestión extracelular: por exocitosis. La membrana lisosomal y plasmática se fusionan,
liberándose enzimas al medio y la digestión ocurre fuera de la célula.
2. Digestión intracelular de:
 MATERIAL EXÓGENO: para la nutrición y defensa frente a microorganismos
bacterias).
-
(virus y
Al proceso se le denomina heterofagia:
Entrada en la célula de partículas sólidas, bacterias… por endocitosis.
Fusión de la vesícula endocítica o fagosoma con un lisosoma primario formando la
vacuola heterofágica.
Digestión. Los productos de la digestión los aprovecha la célula, pero los restos sin
digerir son eliminados por exocitosis o se quedan en la célula como cuerpo residual.
 MATERIAL ENDÓGENO: para el recambio de componentes celulares y nutrición en
ayunas (consumo de sus propios materiales). Al proceso se le llama autofagia:
-
Bloque II
Los orgánulos celulares viejos o defectuosos se rodean de una membrana del REL.
Se fusiona con el lisosoma primario dando una vacuola autofágica.
Digestión. A veces, se forman cuerpos residuales.
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Un
ejemplo
de
acción lisosomal es
el
caso
de
estructuras que han
crecido mucho y
después tiene que
desaparecer
o
volver a su tamaño
normal.
Ejemplo:
cola de renacuajo,
útero tras el parto.
E. Peroxisomas
Orgánulos esféricos con membrana que proceden del RE y con enzimas oxidativas: oxidasas y
catalasa. Su FUNCIÓN es oxidar sustancias (como aa y AG) y eliminar sustancias tóxicas para la
célula, como alcoholes y peróxido de hidrógeno.

Las oxidasas utilizan O2 para oxidar aminoácidos, AG y purinas.
oxidasas
RH2 + O2
R + H2O2
RH2: sustrato reducido
R: sustrato oxidado
H2O2: peróxido de hidrógeno o agua oxigenada
 A continuación, la catalasa utiliza el peróxido de hidrógeno para oxidar otras sustancias como
alcoholes. Si se produce un exceso de H2O2, al ser dañino para la célula, es transformado por la
catalasa en agua y oxígeno.
catalasa
H2O2+ AH2
2H2O + A
catalasa
2 H2O2
AH2: sustrato reducido, como un alcohol
A: sustrato oxidado
2H2O + O
Son los peroxisomas de las células renales y hepáticas los que intervienen en la
eliminación de sustancias tóxicas (destoxificación) como el etanol ingerido. En células
vegetales se llaman glioxisomas e intervienen en la ruta del glioxilato y la fotorrespiración.
Bloque II
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F. Mitocondrias
Orgánulos alargados rodeados de dos membranas cuya función es la obtención de energía. Su
número depende del tipo celular y estado funcional (abundantes en las células con una elevada
demanda de energía).
ESTRUCTURA
a. Membrana mitocondrial externa: muy permeable.
b. Membrana mitocondrial interna:
- impermeable o permeabilidad muy selectiva, por lo que
regula el intercambio de sustancias
- con crestas mitocondriales (pliegues) donde se localizan
los enzimas de la CTE (cadena de transporte electrónico)
y las partículas F1 (intervienen en la fosforilación oxidativa o
síntesis de ATP)
c. Espacio intermembranoso: entre las dos membranas.
d. Matriz mitocondrial: con una molécula de ADN circular, ribosomas 70s
y enzimas que intervienen en la oxidación de AG, descarboxilación del
piruvato y ciclo de Krebs.
FUNCIÓN
Oxidación de materia orgánica para obtener energía que se almacena en
forma de ATP (son las centrales energéticas de la célula). Para ello tienen lugar los siguientes
procesos:
 β-oxidación (oxidación de AG), descarboxilación del piruvato y CK en la matriz mitocondrial.
 CTE y FO (fosforilación oxidativa) en las crestas mitocondriales.
G. Vacuolas
Cavidades del citoplasma limitadas por una membrana y donde se almacenan agua o sustancias.
Proceden de vesículas del RE y AG. Más desarrolladas en células vegetales. Su tamaño y forma
dependen del estado de desarrollo: a medida que la célula crece las vacuolas se hacen más
grandes y se fusionan; las células adultas con un gran vacuola central.
FUNCIONES
1. Almacenar agua, por lo que regulan la presión osmótica
2. Almacenar sustancias de reserva (azúcares, proteínas), productos de desecho, sustancias
nocivas (para evitar ser devoradas por herbívoros y se liberan al lesionarse las células )...
3.3.3. EXCLUSIVOS DE CÉLULAS VEGETALES
LOS PLASTOS
Son orgánulos exclusivos de las células vegetales relacionados con funciones fundamentales. Los
proplastos son el origen de todos, tipos:
- Leucoplastos: no coloreados (sin pigmentos), almacenan sustancias de reserva;
amiloplastos, oleoplastos, etc.
- Cromoplastos: con pigmentos. Ej. rodoplastos. Un tipo muy importante los cloroplastos.
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Cloroplastos
Orgánulos alargados rodeados de dos membranas que captan la energía luminosa y fabrican
biomoléculas orgánicas mediante la FS (fotosistemas).
ESTRUCTURA
 Membrana cloroplastidial externa: muy permeable.
 Membrana cloroplastidial interna: permeabilidad selectiva.
 Espacio intermembranoso: entre las 2 membranas.
 Estroma, donde encontramos una molécula de ADN circular, ribosomas 70s, enzimas que
intervienen en la fijación del CO2 (ciclo de Calvin) y los tilacoides.
Tilacoides
- sáculos aplastados rodeados de membrana que se disponen paralelos al eje mayor
del cloroplasto; pueden presentarse agrupados en pila constituyendo una grana
(tilacoides de grana) o conectando unas granas con otras (tilacoides del estroma)
- en la membrana tilacoidal se encuentran los pigmentos fotosintéticos (clorofilas y
carotenoides), una CTE y las partículas F1
FUNCIÓN: realizar la fotosíntesis en dos fases:
 Fase luminosa. Consiste en transformar la
energía luminosa en energía química en
forma de ATP y NADPH. Tiene lugar en los
tilacoides.
 Fase oscura. Es el Ciclo de Calvin, que
consiste en la fijación del CO2 para
sintetizar materia orgánica, para lo cual se
utiliza el ATP y NADPH sintetizados en la
fase anterior. Tiene lugar en el estroma.
•
Fotorrespiración: junto a los peroxisomas.
3.5. Núcleo: envoltura nuclear, nucleoplasma, cromatina y nucleolo.
Niveles de organización y compactación del ADN
Estructura de la célula eucariota cuya función es dirigir toda la actividad celular ya que contiene
la información genética en el ADN. Según el período del ciclo celular en el que se encuentra la
célula, la constitución del núcleo será diferente:
 período de división: la célula se divide. Se habla de NÚCLEO EN DIVISIÓN
 período de interfase: la célula no se divide y realiza su actividad normal. Se habla de
NÚCLEO EN INTERFASE, en el cual hay 4 componentes: membrana nuclear,
nucleoplasma, MG y nucleolo.
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A. Membrana o envoltura nuclear
Son dos membranas concéntricas (con estructura en mosaico fluido) que derivan del RE y perforadas
en ciertos puntos denominados poros nucleares.
ESTRUCTURA


Membrana nuclear externa: conectada al RE
Membrana nuclear interna: asociada a ella
presenta la lámina nuclear (red de filamentos
intermedios)

Espacio perinuclear, continúa la luz del RE.
POROS NUCLEARES: no son simples orificios, son
zonas de fusión de membranas, que comunican el
nucleoplasma y citoplasma. Presentan una
estructura compleja, complejo del poro; un anillo
proteico exterior y una estructura proteica central. Son dinámicas (aparecen y desaparecen),
según necesidades de la célula.
FUNCIONES
1. Separar el MG del citoplasma
2. Intercambio de sustancias entre el citoplasma y el núcleo
a través de los poros nucleares. Del núcleo al citoplasma
pasan el ARNm y subunidades ribosómicas, y del
citoplasma al núcleo pasan nucleótidos, proteínas...
B. Nucleoplasma
•
Medio interno del núcleo formada fundamentalmente por
agua y enzimas que intervienen en la replicación y
transcripción, y donde se encuentra la cromatina.
•
Contiene: Cromatina, nucleolo, agua, enzimas del
metabolismo de los ácidos nucleicos: replicación del
ADN, transcripción y nucleótidos, iones, etc.
•
Funciones: Movimiento de los ARN hasta los poros, para
su salida al citoplasma.
C. Material genético: la cromatina
La cromatina está compuesta por ADN asociado a unas proteínas básicas: las histonas, cuya
función es estructural.
Composición:
–
ADN: doble hélice. El ADN está fragmentado en varias moléculas, cada una de las
cuales en división dará un cromosoma.
–
ARN: estructura monocatenaria, ARN-t y ARN-m y ARN-r (en el nucleolo).
–
Proteínas: tipos:
a) Histonas: con muchos aas básicos, esto hace que se unan al ADN (por sus cargas negativas
de los iones fosfato). Hay 5 tipos; H1, H2A, H2B, H3 y H4. Son las responsables del
empaquetamiento.
b) No histónicas: enzimáticas; implicadas en la duplicación del ADN y síntesis del ARN y las
contráctiles; implicadas en la condensación de la cromatina para dar los cromosomas.
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LA MORFOLOGÍA DE LA CROMATINA VARÍA según el período del ciclo celular:

durante la interfase presenta una forma filamentosa: es el collar de perlas. Representa el
estado activo (se duplica y transcribe para la síntesis de proteínas).

durante la división celular presenta una forma condensada: son los cromosomas.
Representan el estado pasivo y el vehículo por el que el MG se transmite a las células
hijas. Aunque los cromosomas sólo son visibles en la división celular, se mantienen
individuales durante todo el ciclo celular.
La doble hélice es muy larga (varios cms) por lo que para coger en el núcleo celular ha de
compactarse. Se habla de niveles de empaquetamiento, que son los siguientes:
a. La doble hélice adquiere una estructura arrosariada, collar de perlas o fibra de 10 nm,
formada por unas unidades repetitivas denominadas nucleosomas.
Cada nucleosoma presenta un núcleo central cilíndrico formado por 8 molécs de histonas, al cual se enrolla la
doble hélice dando 2 vueltas (146 pdb- protein data bank), y un ADN espaciador (54 pdb) con la proteína H1 que
une los nucleosomas; cada nucleosoma supone 200 pdb (146 + 54).
b. La cadena de nucleosomas se enrolla helicoidalmente formando un solenoide o fibra de 30
nm
c. Plegamientos posteriores en forma de bucles radiales o fibra de 300 nm
d. Los bucles se enrollan helicoidalmente dando lugar a la fibra de 700 nm
e. La fibra de 700 nm experimentará sucesivos grados de compactación hasta dar lugar a los
cromosomas o fibras de 1400 nm.
FUNCIONES
1. Conservar y transmitir la información genética, para lo cual es necesario el proceso de la
replicación del ADN.
2. Expresión de la información genética, para lo cual tiene lugar la transcripción o síntesis de
ARN.
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TIPOS DE CROMATINA EN EL NÚCLEO INTERFÁSICO
 Eucromatina: (90 %) cromatina laxa y
son zonas de cromatina activa, es
decir, se transcriben (ADN→ ARNm →
proteínas). Está por todo el núcleo.
 Heterocromatina: (10 %) cromatina
muy condensada y son zonas de
cromatina inactiva, es decir, que no se
transcriben. Hay dos tipos:
-
-
Constitutiva: siempre está
condensada, no se transcribe nunca.
Son secuencias repetitivas. La
misma en todos los tipos celulares.
Facultativa: puede estar condensada
o no y está implicada en
diferenciación de tipos celulares.
Varía de un tipo celular a otro y
corresponde a los genes que, de
forma específica, se inactivan en la
diferenciación celular.
D. Nucleolo
Definición: Gránulo denso en el interior del núcleo donde se sintetizan las subunidades de los
ribosomas, que pasan al citoplasma donde se unirán formando el ribosoma funcional.
Número: Hay 1 ó 2 por célula en contacto con los organizadores nucleolares, zonas específicas
de determinados cromosomas.
Localización: Desaparece en la división celular. Próximo a membrana nuclear
Tamaño: directamente proporcional a la actividad celular.
Composición: Formados por ADN, ARN y proteínas.
ESTRUCTURA
-
NUCLEOLONEMA O COMPONENTE NUCLEOLAR:
a) Zona fibrilar: en el centro y en la que se encuentra la cromatina de los organizadores
nucleolares y el ARNr.
b) Zona globular: en la periferia y es la zona en la que se encuentran las subunidades
de los ribosomas en distintas fases de maduración
- COMPONENTE NUCLEAR O CROMATINA ASOCIADA:
a) Cromatina perinucleolar
b) Cromatina intranucleolar
c) Regiones NOR: genes que codifican al nucleolo.
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FUNCIÓN:
Síntesis de las subunidades de los ribosomas. Son fábricas de ribosomas.
- Síntesis de ARNr; en la zona fibrilar.
- Formación precursores ribosomales; las proteínas ribosomales que se forman en el citoplasma
se unen dentro del nucleolo al ARN-r para formar dichos precursores, en la región granular.
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