Biología I
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"ORGANELOS CELULARES. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN"
La matriz citoplasmática o citoplasma es la parte que se encuentra entre la membrana celular y el núcleo. Está formada por una fase acuosa o hialoplasma (contiene 85% de agua y proteínas, lípidos y ácidos nucleicos como el ARN. Es similar a un gel). El citoesqueleto (presente en todas las células eucariontes y esta formado por filamentos proteicos) cuya función es mantener la forma de la célula. y los organelos o componentes celulares. Describiremos ahora con más detalle la estructura y función de los organelos de las células eucariontes.
Pared celular está presente en las células vegetales y no en las animales. Su función es proteger y dar soporte a la célula; está formada principalmente por celulosa, que es un carbohidrato y por pectina, que es una proteína.
Membrana celular, también llamada plasmática, es una delgada capa que sólo tiene dos moléculas de ancho y unos 3 a 4 nm de espesor; sin embargo, tiene una importancia crucial en el desarrollo de los procesos de la vida, si su estructura se altera, o destruye la célula pierde su funcionalidad. Se puede decir que la carta de presentación de una célula se encuentra en su membrana plasmática. De ella depende que sea reconocida como propia o extraña. Que se adhiera a otras células en la formación de tejidos, que se comunique con otras células a través de canales especiales y que realice el intercambio de materiales, en cuanto a estructura química, la membrana celular contiene tres componentes principales:
-Fosfolípidos.- forman una bicapa, es decir una doble capa. Como recordaras los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera, y las colas enfrentadas hacia dentro, es decir los grupos hidrófilos se dirigen hacia el agua (hacia el interior y exterior de la célula), y la parte media de la membrana tiene consistencia grasosa.
-Proteínas.- se encuentran insertadas en la membrana y se acomodan de diversas formas. Algunas son transmembranales o integrales porque atraviesan toda la membrana, y otras, las periféricas, solo se encuentran en una de las superficies, ya sea hacia adentro o hacia fuera, y están parcialmente sumergidas en la membrana. La función de las proteínas de la membrana es transportar moléculas; algunas son receptoras de señales moleculares o participan en la comunicación celular.
-Carbohidratos.- Existen algunos carbohidratos sobre la superficie externa de la célula, llamados glucolípidos y glucoproteínas, los cuales sirven para darle identidad a la célula, de manera que cada tipo de celular, en cada individuo tiene ciertas glucoproteínas especificas (algo así como su tarjeta de identificación). Por ejemplo el tipo de sangre, y los problemas de rechazo de un injerto o transplante se deben a este tipo de moléculas que son muy específicas para cada persona. Una proteína de membrana puede moverse en ella y cambiar su ubicación a esto se le conoce como modelo de mosaico fluido.
Retículo endoplásmico.- es un sistema de canales, sacos aplanados y tubos derivados de la membrana plasmática e interconectados entre sí, por los que pueden circular las moléculas que se van sintetizando. Existen dos tipos de retículo endoplásmico:
-retículo endoplásmico liso (REL), en el se sintetizan y transportan fosfolípidos, colesterol y hormonas esteroides. Interviene en la eliminación de sustancias tóxicas.
-retículo endoplásmico rugoso (RER), se encuentra asociado a los ribosomas, que son los que le dan la apariencia rugosa. Su función es almacenar y transportar las proteínas que se sintetizan en los ribosomas, que son pequeñas fabricas de proteínas. Se conectan con la membrana nuclear y con el REL.
Aparato de Golgi.- Esta formado por una serie de sacos aplanados y apilados llamados cisternas, localizados cerca del núcleo celular, se comunican entre sí y con el retículo endoplásmico. Su función es darle el toque final a las proteínas y lípidos que se han sintetizado en la célula; se puede decir que los etiqueta y envuelve. O sea modifica químicamente, clasifica y empaqueta las biomoléculas que van a ser secretadas o enviadas al exterior de la célula.
Vacuolas.- Tienen forma de una bolsa rodeada por una sola membrana. Son de mayor tamaño y proporción en las células vegetales, y pueden ocupar hasta el 90% del volumen de este tipo de células. En la célula vegetal pueden almacenar agua o productos -elaborados con almidón, aceites esenciales, pigmentos y moléculas toxicas. Los pigmentos hacen que una flor sea roja o violeta., y por ejemplo las sustancias tóxicas protegen a la planta de los animales herbívoros. En células animales como las de los protozoarios pueden funcionar como vacuolas contráctiles que bombean el exceso de agua hacia el exterior, o bien ser vacuolas digestivas que contienen productos ingeridos por la célula.
Vesículas.- son diminutos sacos membranosos que se desplazan sobre el citoplasma; se forman a partir de la membrana plasmática. Algunas engloban biomoléculas y partículas atrapadas en el medio externo. A esto se llama endocitosis, permite a la célula alimentarse, o atrapar partículas extrañas que luego son digeridas en el interior de la célula. Un ejemplo de esto es cuando los glóbulos blancos atrapan a algunos microorganismos invasores. El fenómeno opuesto se llama secreción o exocitosis es la fusión de las vesículas internas con la membrana plasmática seguida de la liberación de su contenido al medio externo. En este caso las vesículas están asociadas al aparato de golgi.
El núcleo es la estructura más notoria de la célula eucarionte, es el centro que dirige las actividades de la célula, ocupa aproximadamente 10% del volumen celular. Y esta constituido por:
Pared celular está presente en las células vegetales y no en las animales. Su función es proteger y dar soporte a la célula; está formada principalmente por celulosa, que es un carbohidrato y por pectina, que es una proteína.
Membrana celular, también llamada plasmática, es una delgada capa que sólo tiene dos moléculas de ancho y unos 3 a 4 nm de espesor; sin embargo, tiene una importancia crucial en el desarrollo de los procesos de la vida, si su estructura se altera, o destruye la célula pierde su funcionalidad. Se puede decir que la carta de presentación de una célula se encuentra en su membrana plasmática. De ella depende que sea reconocida como propia o extraña. Que se adhiera a otras células en la formación de tejidos, que se comunique con otras células a través de canales especiales y que realice el intercambio de materiales, en cuanto a estructura química, la membrana celular contiene tres componentes principales:
-Fosfolípidos.- forman una bicapa, es decir una doble capa. Como recordaras los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera, y las colas enfrentadas hacia dentro, es decir los grupos hidrófilos se dirigen hacia el agua (hacia el interior y exterior de la célula), y la parte media de la membrana tiene consistencia grasosa.
-Proteínas.- se encuentran insertadas en la membrana y se acomodan de diversas formas. Algunas son transmembranales o integrales porque atraviesan toda la membrana, y otras, las periféricas, solo se encuentran en una de las superficies, ya sea hacia adentro o hacia fuera, y están parcialmente sumergidas en la membrana. La función de las proteínas de la membrana es transportar moléculas; algunas son receptoras de señales moleculares o participan en la comunicación celular.
-Carbohidratos.- Existen algunos carbohidratos sobre la superficie externa de la célula, llamados glucolípidos y glucoproteínas, los cuales sirven para darle identidad a la célula, de manera que cada tipo de celular, en cada individuo tiene ciertas glucoproteínas especificas (algo así como su tarjeta de identificación). Por ejemplo el tipo de sangre, y los problemas de rechazo de un injerto o transplante se deben a este tipo de moléculas que son muy específicas para cada persona. Una proteína de membrana puede moverse en ella y cambiar su ubicación a esto se le conoce como modelo de mosaico fluido.
Retículo endoplásmico.- es un sistema de canales, sacos aplanados y tubos derivados de la membrana plasmática e interconectados entre sí, por los que pueden circular las moléculas que se van sintetizando. Existen dos tipos de retículo endoplásmico:
-retículo endoplásmico liso (REL), en el se sintetizan y transportan fosfolípidos, colesterol y hormonas esteroides. Interviene en la eliminación de sustancias tóxicas.
-retículo endoplásmico rugoso (RER), se encuentra asociado a los ribosomas, que son los que le dan la apariencia rugosa. Su función es almacenar y transportar las proteínas que se sintetizan en los ribosomas, que son pequeñas fabricas de proteínas. Se conectan con la membrana nuclear y con el REL.
Aparato de Golgi.- Esta formado por una serie de sacos aplanados y apilados llamados cisternas, localizados cerca del núcleo celular, se comunican entre sí y con el retículo endoplásmico. Su función es darle el toque final a las proteínas y lípidos que se han sintetizado en la célula; se puede decir que los etiqueta y envuelve. O sea modifica químicamente, clasifica y empaqueta las biomoléculas que van a ser secretadas o enviadas al exterior de la célula.
Vacuolas.- Tienen forma de una bolsa rodeada por una sola membrana. Son de mayor tamaño y proporción en las células vegetales, y pueden ocupar hasta el 90% del volumen de este tipo de células. En la célula vegetal pueden almacenar agua o productos -elaborados con almidón, aceites esenciales, pigmentos y moléculas toxicas. Los pigmentos hacen que una flor sea roja o violeta., y por ejemplo las sustancias tóxicas protegen a la planta de los animales herbívoros. En células animales como las de los protozoarios pueden funcionar como vacuolas contráctiles que bombean el exceso de agua hacia el exterior, o bien ser vacuolas digestivas que contienen productos ingeridos por la célula.
Vesículas.- son diminutos sacos membranosos que se desplazan sobre el citoplasma; se forman a partir de la membrana plasmática. Algunas engloban biomoléculas y partículas atrapadas en el medio externo. A esto se llama endocitosis, permite a la célula alimentarse, o atrapar partículas extrañas que luego son digeridas en el interior de la célula. Un ejemplo de esto es cuando los glóbulos blancos atrapan a algunos microorganismos invasores. El fenómeno opuesto se llama secreción o exocitosis es la fusión de las vesículas internas con la membrana plasmática seguida de la liberación de su contenido al medio externo. En este caso las vesículas están asociadas al aparato de golgi.
El núcleo es la estructura más notoria de la célula eucarionte, es el centro que dirige las actividades de la célula, ocupa aproximadamente 10% del volumen celular. Y esta constituido por:
| Envoltura nuclear | Constituida por dos membranas, tiene poros que comunican el interior con el citoplasma celular, a través de ellos se transportan biomoléculas, en la etapa de reproducción celular la envoltura desaparece y deja su contenido libre en el citoplasma. |
| Nucleoplasma | Es la porción interior líquida del núcleo. Contiene la cromatina, |
| Cromatina y cromosomas | La cromatina es el conjunto total del ADN con sus proteínas asociadas. Cuando la célula se va a reproducir, la cromatina, transparente y poco visible, se transforma en estructuras compactas y visibles al microscopio llamadas cromosomas. Una vez concluida la reproducción celular, los cromosomas se vuelven a convertir en delgado filamentos de cromatina. |
| nucleolo | Es el sitio de construcción donde se producen las subunidades de los ribosomas, organelos encargados de llevar a cabo la síntesis de proteínas, contienen una elevada proporción de ARN y proteínas. |
Nucleoide.- como se mencionó anteriormente el nucleoide es el espacio donde se localiza el material genético (el cromosoma) de la células procariontes. No está delimitado por una membrana celular y es característico de las bacterias y arqueobacterias. El material genético de este tipo de células consiste en un solo cromosomas de forma circular enrollado apretadamente el cual lleva a cabo sus procesos de replicación y transcripción en el citoplasma celular.
Ribosomas.- Son pequeñas partículas compuestas de ARN ribosomal y proteínas, están dispersos en el citoplasma, y asociados al retículo endoplásmico rugoso, en ellos se lleva a cabo la síntesis de proteínas.
Lisosomas.- son bolsitas que provienen del aparato del Golgi. Su función es la digestión celular. Contiene enzimas que digieren macromoléculas y otras partículas incorporadas del medio extracelular. Cuando la célula ingiere alimentos o se come una partícula invasora para defenderse, los envuelve en una vesícula. Entonces los lisosomas se unen a esta y liberan sus enzimas y digieren las partículas contenidas en ella. Participan también en los procesos de autodestrucción de las células llamados apoptosis o muerte celular programada., a este proceso de debe el envejecimiento. Pero también gracias a la apoptosis se destruyen posibles células cancerosas que podrían llegar a formar un tumor.
Mitocondria.- Son organelos de gran importancia, en ellos se genera la energía necesaria para que se puedan llevar a cabo las actividades celulares. Las mitocondrias tienen un sistema de doble membrana la externa es lisa, y la interna tiene gran cantidad de pliegues llamados crestas. En ellas se encuentran las enzimas que participan en el proceso de respiración celular encargado de liberar la energía de los alimentos en forma de una molécula llamada ATP. En el interior de la mitocondria hay un espacio lleno de líquido llamado matriz mitocondrial. La mitocondria se parece a las bacterias por su tamaño, forma y estructura ya que contiene ADN y se reproduce de manera independiente al resto de la célula, al dividirse en dos. Esto fortalece la teoría endosimbiótica que propone el origen de este organelo a partir de bacterias ancestrales.
Cloroplastos.- Los cloroplastos sólo están presentes en las células vegetales también son llamados plástidos, se especializan en la fotosíntesis y el almacenamiento. Existen tres tipos de plástidos: los cloroplastos, cromoplastos y amiloplastos.
Los cloroplastos llevan a cabo el proceso de fotosíntesis es decir captan la luz del sol y producen azúcares a partir de agua y bióxido de carbono. Al hacerlo transforman la energía luminosa en energía química, estos tienen color verde y son los responsables del color de las plantas. Su forma es oval y tienen dos membranas: la exterior es lisa y la interior se dobla formando una serie de discos aplanados llamados tilacoides (parecidos a pilas de monedas), el conjunto de tilacoides se conoce como grana, los cloroplastos tienen su propio ADN por lo cual se multiplican de manera independiente al resto de la célula, lo cual hace pensar que se originaron a partir de bacterias fotosintéticas.
Los cromoplastos carecen de clorofila, pero tiene otros pigmentos como carotenoides y licopenos que dan color naranja a las zanahorias, amarillo a las flores, rojo a los tomates. Los amiloplastos carecen de pigmento son de color blanco y almacenan gránulos de almidón, abundan en papas y semillas.
Centriolos.-Durante el proceso de división de la célula, los centríolos se desplazan hasta colocarse a lados opuestos de la célula, es entonces cuando de cada uno surge un racimo de filamentos radiales al que se le denomina áster. Posteriormente, se forma un huso entre ambos centríolos por medio de los filamentos. Estos filamentos están compuestos de proteína y por cantidades mínimas de ácido ribonucleico. Los cromosomas se adhieren a estos filamentos por el centrómero y entonces son empujadas unas a un lado de la célula, y otras al lado contrario.
PARA PODER VER LAS PRESENTACIONES EN POWER POINT DE LOS TEMAS VISTOS EN CLASE, VE HA DESCARGAS
-Alonso, E. 2004. Biología, un enfoque integrador. Pearson. México
-García, H, F. Martínez, P,M. González, M,T. 2007. Biología I. Editorial Santillana. México.
-Vazquez,C,R. 2008. Biología I. Editorial Patria. México.
-Velazquéz, O. M. 2009. Biología 1. ST Editorial. México.
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