Download Documento Teórico La Célula Para comenzar a hablar de células

Documento Teórico
La Célula
Para comenzar a hablar de células debemos plantear uno de los
fundamentos de la Biología Moderna, la Teoría Celular la cual afirma:
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Todos los organismos vivos están compuestos por una o mas células;
Las reacciones químicas de un organismo vivo, incluidos los procesos
que liberan energía y las reacciones biosinteticas, ocurren dentro de
las células;
Las células se originan de otras células;
Las células contienen la información hereditaria de los organismos de
los cuales son parte, y esta información pasa de células progenitoras
a células hijas.
Existen dos tipos fundamentalmente distintos de células: las procariontes y
los eucariontes.
En las células procariontes (“antes de un núcleo), el material genético es
una molécula grande y circular de DNA a la que están débilmente asociadas
diversas proteínas. Está ubicado en una región definida llamada nucleoide y
carece de una membrana que lo rodee.
En las células eucariontes por el contrario, el ADN es lineal y está
fuertemente unido a proteínas. Esta rodeado por una doble membrana, la
envoltura nuclear, que lo separa de los otros contenidos celulares en un
núcleo bien definido.
El citoplasma contiene una enorme variedad de moléculas y complejos
moleculares especializados en distintas funciones celulares. En las células
eucariontes, varias funciones se llevan a cabo en diversas estructuras
rodeadas por membranas-las organelas – que constituyen distintos
compartimientos dentro del citoplasma.
Alguna de las organelas presentes en las células eucariotas tienen un origen
el cual puede ser explicado a través de la teoría endosimbiotica, por un lado
es sugestivo encontrar que las mitocondrias posean DNA propio y diferente
del DNA nuclear, una única molécula continua o circular, semejante al DNA
de las bacterias. Además las mitocondrias solo son producidas por otras
mitocondrias, que se dividen dentro de la célula hospedadora.
Membranas biológicas
Las membranas biológicas son organizaciones supramacromoleculares
flexibles y fluidas que delimitan las células del medio circundante
(membrana plasmática), o constituyen el sistema de endomembranas
característico de las células eucariotas y que condiciona la
compartimentación de estas; además, las membranas delimitan a muchos
organelas citoplasmáticos.
Componentes moleculares de las membranas
Los lípidos y las proteínas son los componentes fundamentales que se
encuentran en proporciones variables según el tipo de membranas; posee
además glúcidos en pequeñas cantidades.
Modelo del mosaico fluido:
El modelo de membrana de mosaico fluido fue propuesto por Singer y
Nicolson, este es capaz de explicar numerosas propiedades físicas, químicas
y biológicas de las membranas; se acepta universalmente como la
organización estructural mas probable de los componentes de las
membranas biológicas.
Se considera que las proteínas forman un mosaico dentro de la bicapa
lipidica, que constituye la estructura básica; además, las proteínas
experimentan movimientos laterales. En este modelo puede observarse la
disposición de los glúcidos en la cara no citoplasmática; las proteínas
periféricas se localizan hacia ambos lados, y el conjunto adopta una
estructura tridimensional compacta y flexible.
El grado de fluidez de una membrana influye en sus funciones, si aumenta
su fluidez se incrementa su permeabilidad al agua y a otras moléculas e
iones, en tanto que se obtiene un efecto contrario si disminuye la fluidez.
Resumiendo, el modelo del mosaico fluido considera:
1. Los lípidos y proteínas organizados en forma de mosaico
2. Las membranas son estructuras fluidas donde los lípidos y proteínas
pueden efectuar movimientos de traslación dentro de la misma capa.
3. Asimetría en la disposición de los lípidos, las proteínas y
especialmente los glúcidos.
Transporte de sustancias a través de las membranas
Por su naturaleza apolar la bacapa lipidica e la membrana plasmática actúa
como barrera impermeable para los iones y las moléculas polares con
excepción del agua.
Existen mecanismos diferentes relacionados con el transporte de sustancias
a través de las membranas; en algunos casos el paso se produce sin la
intervención de transportador alguno (difusión simple y osmosis), en otros,
el paso ocurre con la participación de alguna proteína transportadora
(transporte pasivo y activo) o que delimita un espacio por donde pasa la
sustancia (poros o canales); y en otras ocasiones el paso ocurre por
movimientos de la membrana que incluye a la sustancia que se debe
transportar (endocitosis o exocitosis).
Organelas membranosas intracelulares
Entre las características que distinguen a una célula eucariotica típica, junto
con la presencia del núcleo bien delimitado, se encuentra el hecho de que
estas células poseen, además de la membrana plasmática, un complejo
sistema de membranas internas denominadas sistemas de endomembranas.
El sistema de endomembranas está ausente en las pequeñas células
procarioticas.
La extensión del sistema de endomembranas se deduce cuando se conoce
que, en las células eucarioticas típicas, estas endomembranas representan
del 95 al 98 % de todas las membranas celulares, de modo que las
membranas plasmáticas que rodea a la célula solo es una pequeña fracción
del total de ellas.
Tipos de organelos membranosos internos
Los organelos membranosos internos de las células eucariotas son: retículo
endoplasmatico, aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, mitocondrias,
membrana nuclear y cloroplastos.
Estructura general de las endomembranas
Las membranas intracelulares presentan una doble capa de lípidos donde se
encuentran diferentes proteínas; estos constituyentes e mantienen unidos
mediante interacciones débiles. Algunas organelas como las mitocondrias
presentan en su estructura una doble membrana pero la mayoría posee una
sola.
Funciones generales de los organelas membranosos
Cada organela membranoso realiza funciones propias, que en conjunto
posibilitan funciones como:
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Compartimentacion: el sistema de endomembranas divide el espacio
celular en compartimientos, a su vez mantiene separadas diferentes
sustancias que participan en el metabolismo, como las enzimas, los
sustratos y los cofactores.
Establecimientos de gradientes de concentración.
Disponibilidad de áreas de superficie. Las organelas membranosos
proveen extensas superficies donde se producen diferentes
reacciones metabólicas, y a través de estas áreas se lleva a cambio el
intercambio de sustancias entre compartimientos.
Incremento de las velocidades de los procesos metabólicos. En
relación con los dos aspectos anteriores se encuentra la función
general de las endomembranas de acelerar la velocidad con que
pueden ocurrir en el interior de la célula.
Generación de nuevas membranas.
Relación entre las organelas membranosas
Las organelas membranosas establecen importantes relaciones
estructurales y funcionales entre si.
Retículo endoplasmatico
El retículo endoplasmatico es la organela membranosa más abundante en la
mayoría de las células eucariotas.
El retículo endoplasmatico rugoso se caracteriza por presentar gran
cantidad de ribosomas unidos a la cara externa de sus membranas; su
organización es en forma de sacos aplanados y apilados llamados cisternas.
El retículo endoplasmatico rugoso está presente en todas las células
nucleadas, pero es mucho más abundante en células secretoras que
sintetizan proteínas las que luego son exportadas al exterior de la célula.
El retículo endoplasmatico liso es continuación del rugoso y representa
porciones del retículo endoplasmatico desprovistas de ribosomas; se
organiza en forma de finos tubos interconectados con las cisternas del
retículo endoplasmatico rugoso; las proteínas se sintetizan en los ribosomas
que tapizan la superficie externa del retículo endoplasmatico rugoso; hoy se
sabe que los ribosomas unidos a este retículo son idénticos a los que se
encuentran libres en la celula.
Aparato de Golgi
Esta localizado cerca del núcleo celular y relacionado con los centriolos; su
aspecto es una serie de sacos aplanados de superficie lisa apilados unos
encima de otros, en grupos de 6 cisternas o mas denominadas dictiosomas.
El aparato de Golgi se considera un centro de procesamiento y distribución
de biomoleculas dentro de la célula, especialmente glicoproteínas y
glicolipidos.
El aparato de Golgi tiene una participación destacada en la preparación y
concentración de proteínas que son secretadas por la célula,
Lisosomas
Son vesículas membranosas de tamaño y forma diversos, cuya
heterogeneidad obedece a las distintas etapas evolutivas de su ciclo
funcional; constituye organelas que están implicados en la degradación de
diferentes biomoleculas, por lo cual se les compara con un aparato digestivo
intracelular. Esta función típica se realiza gracias a las enzimas hidroliticas
Las enzimas lisosomales se sintetizan en el retículo endoplasmatico, de
donde pasan al aparato de golgi. El lisosoma es una organela independiente,
se origina por evaginaciones del aparato de golgi en forma de pequeñas
vesículas que se denominan lisosomas primarios.
Los lisosomas participan en el recambio normal de los componentes
celulares y en la digestión de materiales proveniente del exterior celular.
El funcionamiento de los lisosomas primarios dan origen a diversos tipos de
lisosomas secundarios de variada morfología.
La fagocitosis y la pinocitosis son dos variantes de un proceso general
denominado endocitosis; la cual consiste en la incorporación al interior
celular de material proveniente del exterior. En el caso de la fagocitosis el
material incorporado es relativamente voluminoso (virus, bascterias, etc)
mientras que la pinocitosis se refiere a la incorporación de moléculas o
pequeñas porciones del medio extracelular.
Peroxisomas
Son pequeñas organelas membranosos de forma esférica. Se originan por
vesiulacion del retículo endoplasmatico que , en ocasiones, se les observa
unidos por porciones tubulares. Presentan enzimas qie intervienen en el
metabolismo del peróxido de hidrogeno.
Citoesqueleto
El citoesqueleto es una red compleja de filamentos y microtubulos que
atraviesan el citoplasma y determina la forma de cada celula, asi como su
organización estructural interna.
Microfilamentos:
Son estructuras que resultan de la polimerización de un tipo fundamental de
proteína: la actina. Estos filamentos tienen una existencia muy dinámica ya
que su polimerización y despolimerización permiten los movimientos de las
organelas del citoesqueleto.
Principales funciones de los microfilamentos
Existen 2 tipos clásicos de movimientos celulares en que estas estructuras
constituyen la fuerza motriz: las corrientes citoplasmáticas, conocidas como
ciclosis, y el movimiento ameboide característico de las amebas y de
muchas células libres.
Microtubulos
Son estructuras tubulares presentes en el citoplasma de las células
eucariotas, se distribuyen preferentemente alrededor del núcleo.
Son muy lábiles sobre todo los que forman parte del citoesqueleto, pues los
que se hallan en cilios y flagelos son más estables.
Los microtubulos son el resultado son el resultado de la polimerización de
un tipo fundamental de proteína globular: la tubulina.
Principales funciones de los microtúbulos
Los microtubulos intervienen en muchos movimientos celulares guiando
algunas corrientes citoplsmaticas, que pueden transportar granulos de
secreción hacia la superficie celular donde descargan el contenido por
exocitosis.
Filamentos intermedios
Los filamentos intermedios tienen una disposición que también parece partir
del centro de la celula, pero con recorridos menos sinuosos; se hallan
relacionados con las zonas de las células que están bajo grande presiones.
Mitocondria
Es una organela vesicular que no pertenece al sistema de las
endomembranas Consta de dos membranas, la externa que la recubre por
completo y la interna que se repliega en su interior en forma de crestas.
Entre ambas membranas hay un espacio llamado intermembranoso y el
material que queda dentro de la membrana interna se llama matriz.
La mitocondria se forma con el aporte de dos sistemas de información que
son: el genoma mitocondrial, y el del núcleo celular que contiene al resto.
La glucolisis
En la oxidación de la glucosa, los enlaces carbono-carbono, carbonohidrogeno, y oxigeno-oxigeno se cambian por enlaces carbono-oxigeno e
hidrogeno-oxigeno a medida que los átomos de oxigeno atraen y acaparan
electrones.
Glucosa + oxigeno =dióxido de carbono + agua + energía
La glucolisis es un proceso en el cual una molecula de glucosa de 6
carbonos se escinde en dos moléculas de 3 carbonos el acido piruvico.
Este proceso da como resultado un rendimiento neto de dos moléculas de
ATP y dos moléculas de NADH.
La glucolisis se lleva a cabo fuera de la mitocondria en el citoplasma
Respiración
Esta se desarrolla en dos etapas el ciclo de krebs y el transporte terminal
de electrones. En el curso de la respiración las moléculas de 3 carbonos
(acido piruvico) son degradados a moléculas de dos carbonos que luego
entran al ciclo de krebs. En el ciclo de Krebs es oxidado completamente
oxidado a dióxido de carbono.
En este ciclo los carbonos se oxidan a co2 y los electrones pasan a los
transportadores de electrones.
La etapa final de la respiración es el transporte terminal de electrones. Que
involucra a una cadena de transportadores de electrones y enzimas
embutidas en la membrana interna de la mitocondria. Esto crea un gradiente
electroquímico a través de la membrana interna de la mitocondria. Cuando
los portones pasan a través de la ATPsintetasa, a medida que vuelven a fluir
a favor del gradiente electroquímico al interior de la matriz, la energía
liberada se utiliza para formar moléculas de ATP.
Núcleo
Componentes estructurales del núcleo
1.
2.
3.
4.
Envoltura nuclear
Cromatina
Nucléolo
Nucleoplasma u jugo nuclear
Envoltura nuclear
Es lo que fundamentalmente distingue a las células como organismo
eucarionte,
La envoltura nuclear está formada por una doble membrana y queda entre
ellas un espacio perinuclear. Esta doble membrana esta atravesada por
poros que unen los espacios intranuclear (nucleoplasma) y citoplasmático
De las dos membranas que forman la envoltura nuclear tiene la que está en
contacto con el citoplasma es una continuación de las membranas del
retículo endoplasmatico rugoso. La membrana interna que esta en contacto
con el jugo nuclear tiene adosado a su cara nuclear un enrejado de
proteínas, llamado lamina nuclear organización proteínica especial formada
por dos proteínas diferentes que parecen intervenir en los mecanismos de
desagregación y re agregación de la envoltura nuclear durante la mitosis.
Nucléolo
En el nucléolo ocurre la síntesis de los ARNr ; además se lleva a cabo el
“ensamblaje” de estos con proteínas ribosomales, formando las subunidades
de los ribosomas.
Nucleoplasma
Este componente nuclear es una continuación del citoplasma; contiene un
citoesqueleto, el carioesqueleto, y en los espacios de la trama se
encuentran solubilizados todos los componentes requeridos en la síntesis y
procesamiento de los ADN, de los ARN y de todas aquellas reacciones que
ocurren en el núcleo: enzimas, sustratos, cofactores y los productos.
Cromatina
Cuando el núcleo esta en interfase, el ADN se encuentra organizado
formando complejos supramoleculares con proteínas básicas llamadas
histonas.
Estas cuentas están formadas por los nucleosomas, y las porciones entre las
cuentas están formadas por la estructura del ADN de doble banda.
El nucleosomoa esta formado por el ADN de doble banda, enrollado sobre
un octamero de proteínas básicas, las histonas.
Cromosomas
En la formación del cromosoma, la cadena del nucleosoma se enrolla y
forma una estructura en solenoide.