04 La célula
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Este documento proporciona una introducción a la estructura y función celular. Resume la teoría celular, las características generales de las células, y describe varios tipos de células como las procariotas, eucariotas, vegetales y animales. También describe varios orgánulos celulares clave como la membrana celular, el retículo endoplasmático, las mitocondrias y los cloroplastos. El documento ofrece una visión general de la compleja naturaleza interna de las células.
04 La célula
- 2. ÍNDICE: Teoría celular. Características. Tipos. Los virus. Las bacterias. Membrana celular. Pared vegetal. Retículo endoplasmático. Aparato de Golgi. Vacuolas y lisosomas. Mitocondrias. Cloroplastos. Ribosomas. Citoesqueleto. Estructuras microtubulares. Núcleo. Peroxisomas y glioxisomas. Complejos proteicos. Bibliografía.
- 3. La teoría celular. Se enunció por primera vez en la segunda mitad del siglo XIX. La palabra “célula” fue utilizada por primera vez por Robert Hook en 1665, para designar las primeras “cámaras” que había observado al estudiar al microscopio delgadas láminas de corcho. En 1831 Robert Brown estudió un tipo de células y observó la existencia del núcleo. Matt Schleiden y Theodor Schwann afirmaron en 1838 y 1839 que tanto los tejidos vegetales como los animales están formados por células. ÍNDICE
- 4. La teoría celular. Se enunció por primera vez en la segunda mitad del siglo XIX. En 1858 Rudolf Virchow dijo que toda célula existente proviene de otra anterior. Por último, en 1879, Walther Fleming estudió el proceso de mitosis (división celular) y los cromosomas.
- 5. Así, actualmente, la teoría celular la podemos resumir en cuatro principios o postulados: 1) Todos los seres vivos están formados por células. 2) Todas las células provienen de otra que ya existía anteriormente. 3) Dentro de las células tienen lugar las reacciones metabólicas y las funciones vitales de los organismos. 4) Las células contienen el material hereditario necesario para el desarrollo de un organismo. La teoría celular. Se enunció por primera vez en la segunda mitad del siglo XIX. “La célula es la unidad estructural de la materia viva”.
- 6. Características generales de la célula. A la célula se le define como la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Todos los organismos están formados por ellas, y pueden ser: Formados por más de una célula. Formados por una sola célula. ÍNDICE
- 7. Además, todas las células realizan las mismas funciones generales que los seres vivos: Nacen > Crecen > Se reproducen > Mueren La reproducción y muerte de una, y el nacimiento de otra ocurre en un proceso denominado “mitosis” en el cual, a través de varios procesos, una célula madre se divide dando lugar dos hijas. Características generales de la célula. “Nacimiento” Desarrollo de la célula. Inicio de la mitosis. Fin de la mitosis.
- 8. La forma de las células depende de la función que vayan a ejercer, ya que dependiendo de ésta su estructura puede variar. La función también depende de qué tipo de célula sea y donde se encuentre. Características generales de la célula. (Bacterias)
- 9. Respecto al tamaño, la mayoría son microscópicas, por ejemplo en un milímetro cúbico de sangre se pueden llegar a encontrar unos cinco millones de células. A pesar de esto, su tamaño puede ser muy variable, y también se pueden encontrar células visibles: los huevos de aves. - Célula más pequeña encontrada: “Mycoplasma genitalium”, de unas 0,2 micras. - Célula más grande encontrada: Huevo de avestruz, de alrededor de 7 cm. Características generales de la célula.
- 10. Las células pueden clasificarse en dos grandes grupos. Tipos de células. PROCARIOTAS. Son mucho más sencillas y algo más pequeñas. No presentan núcleo, por lo que tienen el ADN disperso en el citoplasma, y tan solo tiene algunos ribosomas. EUCARIOTAS. Son más complejas y recientes. El ADN se encuentra dentro de un núcleo y tiene numerosos orgánulos en el citoplasma. Se dividen en ANIMALES.VEGETALES. ÍNDICE
- 11. Células Procariotas. Eucariotas. VEGETALES. A diferencia de las animales, contienen cloroplastos (lo que permite que sean autótrofos), vacuolas muy grandes y escasas, y una pared celular que hace que sean rígidas . ANIMALES. Carecen de pared celular rígida, por lo que pueden adoptar varias formas. A diferencia de las vegetales, sus vacuolas son pequeñas y abundantes. Tipos de células.
- 12. Los virus. Los virus son agentes infecciosos microscópicos y acelulares (es decir, no están formados por células, y por lo tanto no se consideran seres vivos), que se multiplican dentro de las células de otros organismos. Formados por Ácido nucleico (se encuentra en el interior, y contiene el genoma viral, que puede ser ADN o ARN) La cápside es una cubierta proteica que envuelve al núcleo. La envoltura sólo se da en algunos tipos de virus más complejos y está formada por lípidos y glicoproteínas. ÍNDICE Proteínas.
- 13. El ciclo de multiplicación viral se divide en: - Ciclo lisogénico, en el que interactúan el ADN viral con el celular. - Ciclo lítico, en el que se forman nuevos virus en el interior de la célula y se liberan cuando ésta se rompe. Los virus. Las cápsides pueden presentar simetría icosaédrica, o simetría helicoidal, si tiene una forma esférica. Su clasificación se hace en base a su morfología, composición química y modo de replicación, y se agrupan en familias.
- 14. Las bacterias son microorganismos unicelulares de un tamaño de entre 0’5 y 5 micras, y que pueden presentar diversas formas (ver diap. 8). Son los organismos más simples y abundantes de la Tierra, por lo que tienen una gran importancia tanto en la naturaleza como en nuestra vida. Al ser procariotas, presentan una estructura diferente, más sencilla, que las células eucariotas: Tienen una pared bacteriana que rodea al citoplasma, que regula los cambios de presión osmótica, le da cierta flexibilidad y determina la forma de la bacteria. Las bacterias. ÍNDICE En el citoplasma presentan una región de forma irregular en la que se encuentra disperso el material genético, a la que se le conoce como nucleoide. También se encuentran plásmidos, que son fragmentos circulares de ADN que se replican independientemente.
- 15. Las bacterias. Otra parte importante de las bacterias son los flagelos: estructuras hechas de filamentos que sirven para impulsarla y facilitar su movimiento. El número de flagelos es variable dependiendo de qué tipo de bacteria se trate. Además, algunas bacterias se encuentran rodeadas por una cápsula, normalmente de una textura viscosa, que protege a la célula. La mayoría de las bacterias presentan fimbrias (o pili), unos apéndices proteínicos más pequeños que los flagelos, que sirven para adherirse a superficies o a otras células. Una bacteria puede tener unas 1000 fimbrias que pueden estar repartidas uniformemente por toda la superficie o colocadas en los polos. Fimbrias. Bacteria encapsulada.
- 16. Membrana celular. La membrana celular (o plasmática) es una bicapa lipídica que rodea, limita y da forma a todas las células. Ayuda a mantener el equilibrio entre el medio intracelular y extracelular, y regula la entrada y salida de sustancias entre el citoplasma y el medio. Está compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos (en menor proporción). Respecto a su estructura, actualmente se sigue el modelo de Singer & Nicholson de 1972, al que se le conoce comúnmente como “modelo del mosaico fluido”. ÍNDICE - Se considera un mosaico fluido en el que la bicapa funciona como un mecanismo de unión, en el que están concentradas las proteínas y donde, tanto éstas como los lípidos se pueden mover lateralmente. - Confirma que la membrana es asimétrica respecto a la disposición de sus componentes.
- 17. Composición: lípidos. Los lípidos que se encuentran en las membranas plasmáticas son de 3 tipos: fosfolípidos (los más abundantes), glucolípidos (contienen oligosacáridos y se encuentran en la parte externa) y esteroles (derivados del colesterol). Todos ellos son anfipáticos y su distribución en la célula es irregular. La membrana además tiene cierta fluidez, los movimientos que pueden realizar los lípidos son: Membrana celular. - Rotación: giro de la molécula en torno a su eje. - Difusión lateral o flexión: se pueden mover libremente de manera lateral dentro de la bicapa. - Flip-flop: movimiento de una molécula de una monocapa a otra. Gasta mucha energía y es poco frecuente.
- 18. Las proteínas le dan sus funciones específicas a la membrana, la mayoría tienen una estructura globular y se pueden clasificar en: - Integrales. Se observan a ambos lados de la bicapa, y se unen a ella a través de enlaces hidrófobos, por lo que no se pueden separar de ella a no ser que se destruya. - Periféricas. No atraviesan la bicapa, sino que se encuentran en el interior o en el exterior. Se unen a la membrana mediante enlaces covalentes fáciles de destruir. Membrana celular. Composición: proteínas.
- 19. Los glúcidos más abundantes son los oligosacáridos, que se unen a las partes externas de las proteínas y los lípidos mediante enlaces covalentes formando así glucoproteínas y glucolípidos. Forman la cubierta celular o “glucocálix”, que protege a la célula, le da la capacidad de deslizarse y moverse, y contribuye al reconocimiento y fijación de moléculas que posteriormente entran al interior celular, entre otras funciones. Membrana celular. Composición: glúcidos.
- 20. Pared vegetal. ÍNDICE Esta pared sufre dos tipos de modificaciones que afectan a sus propiedades físicas y químicas: A. Incrustación. Consiste en la intercalación de nuevas partículas para aumentar la resistencia de la célula (lignina) o endurecerlas (compuestos minerales). B. Adcrustación. Consiste en la acumulación de sustancias adicionales sobre la pared. Se puede encontrar calosa (aísla a la célula temporalmente), cutina y suberina (le dan impermeabilidad), y esporopolenina (le da resistencia química). Las células vegetales, además de la membrana plasmática presentan una “pared celular” que se caracteriza por tener un alto contenido en celulosa, lo que hace que sea rígida, gruesa y organizada.
- 21. Pared vegetal. Lámina media. Es la más externa y puede ser compartida por varias células. Se forma en el momento de la división celular. Pared primaria. Algo más gruesa que la lámina media y se forma inmediatamente después. Pared secundaria. No aparece en todas las células. Se subdivide en otras tres capas. Estructura y composición:
- 22. Retículo endoplasmático. ÍNDICE Su estructura consiste en una red de cisternas (sáculos aplanados), vesículas (sáculos globosos) y túbulos conectados entre sí, que se extienden por el citoplasma y están unidos al núcleo. Dentro de estos sacos existe un espacio llamado “lumen” en el que se almacenan sustancias. Hay dos tipos. Es un sistema endomembranoso que interviene en funciones relacionadas con la síntesis de proteínas, el metabolismo de lípidos y el transporte intracelular. Retículo endoplasmático rugoso. Retículo endoplasmático liso.
- 23. Rugoso. Se encarga de la síntesis y el transporte de proteínas. Está formado por una serie de canales que se encuentran distribuidos por todo el citoplasma, y se le denomina ‘rugoso’ ya que aparece con numerosos ribosomas adheridos a su superficie. Retículo endoplasmático. Liso. Participa en el movimiento celular, en la síntesis de lípidos y en la destoxificación (transformación de metabolitos y drogas en compuestos hidrosolubles). Al no tener ribosomas su membrana es lisa y no puede participar en la síntesis de proteínas.
- 24. Aparato de Golgi. Es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Está formado por sáculos agrupados conectados entre sí por túbulos que permiten el paso de las sustancias a través de las cisternas. Se puede dividir en tres regiones: - R. Cis-Golgi. Es la más interna. Recibe las vesículas de transición del RER, que llevan las proteínas que acaba de sintetizar y las transportan hasta la parte más externa del aparato. - R. medial. Es la zona intermedia, la de transición. - R. Trans-Golgi. Es la más cercana a la membrana plasmática. Empaqueta las vesículas y las envía a donde les corresponda. ÍNDICE
- 25. El aparato de Golgi tiene diversas funciones, todas ellas importante, pero una de las más importantes consiste en modificar las sustancias sintetizadas en el retículo endoplasmático anteriormente, “etiquetarlas” y enviarlas donde sea necesario. Aparato de Golgi.
- 26. Vacuolas y lisosomas. ÍNDICE En las células animales normalmente se encuentran las llamadas “vacuolas contráctiles” que se encargan de eliminar el exceso de agua. En las células vegetales pueden tener funciones muy diversas: almacenan reservas, se encargan de la homeostasis, permiten el movimiento de algunos órganos, etc. Las vacuolas son unos sacos llenos de agua y limitados por una membrana, que contienen azúcares, sales, proteínas y otras sustancias disueltas. En las células vegetales pueden ocupar entre un 5 y un 80% de la célula, haciendo que el citoplasma quede concentrado en finos hilos.
- 27. Vacuolas y lisosomas. Al formarse, se cargan con enzimas de función hidrolítica (lisosoma primario) y tiene una apariencia homogénea en su interior (1). Después se encarga de catabolizar la mayoría de los tipos de moléculas bioquímicas de la célula (lisosomas secundarios, heterogéneos) (2 y 3). Las demás figuras, también heterogéneas (4, 5 y 6) se producen al almacenar sustancias que no se pueden degradar más, o por la transformación de otros orgánulos en lisosomas. Los lisosomas son unos orgánulos esféricos que se encuentran dispersos en el citoplasma, cerrados por una membrana y con una cavidad (lumen) en su interior. (Flechas rojas). 1 2 3 4 5 6
- 28. Mitocondrias. ÍNDICE Estos orgánulos se encuentran en casi todas las células eucariotas. Ce caracterizan por su “peculiar” estructura, ya que presenta una forma alargada, y dos membranas: una externa y otra interna muy replegada. Mide entre 0’5 y 1 micrómetro. En la matriz hay una gran cantidad de enzimas y es donde se encuentra el ADN mitocondrial, que contiene información para sintetizar proteínas. Entre las dos membranas hay una película líquida, y los pliegues de la interna forman crestas.
- 29. La principal función de las mitocondrias es generar energía para mantener la actividad celular. En este video se explica de forma resumida cómo se consigue ATP (energía) a través de los diferentes procesos de la respiración celular (glucólisis, ciclo de Krebs y cadena de transferencia de electrones), que se desarrolla en su mayor parte dentro de las mitocondrias. Mitocondrias. (Click sobre la imagen para acceder al vídeo)
- 30. Cloroplastos. ÍNDICE Estos orgánulos se encuentran únicamente en las células vegetales. Su estructura es aún más compleja que la de las mitocondrias, ya que además de las dos membranas, presenta numerosos sacos (formados por membrana) internos que “encierran” colorofila. Se encuentran en mayor cantidad en las células de las hojas, ya que así pueden captar mejor la luz, pero puede haber entre 40 y 50 por célula. A esos sacos se los denomina tilacoides, y a las agrupaciones de estas estructuras se las conoce como grana. Tienen forma de disco y miden entre 4 y 6 micrómetros de diámetro, y 10 o más de longitud.
- 31. Su función es, desde el punto de vista de la vida, aún más importante que la de las mitocondrias, ya que en ellos tiene lugar la fotosíntesis. Este proceso se divide en dos etapas, de las cuales la primera se desarrolla en los cloroplastos. En el vídeo se explica brevemente cómo se produce. Cloroplastos. (Click sobre la imagen para acceder al vídeo)
- 32. Ribosomas. ÍNDICE Miden unos 20 nanómetros, están estructurados en dos subunidades que se forman por separado en el nucleolo, y solo son funcionales cuando éstas se unen en el citoplasma. Son unas pequeñas estructuras globulares distribuidas por el citoplasma de todas las células, ya sean procariotas o eucariotas. También están concentrados en la membrana del RER, en la membrana nuclear, en las mitocondrias y en los cloroplastos. Es el orgánulo más abundante, se pueden encontrar millones de ellos en cada célula.
- 33. Se encarga del proceso de traducción, es decir, sintetiza proteínas. Su función es leer el ARN mensajero y “acoplar” los aminoácidos correspondientes que formen las proteínas. Ribosomas.
- 34. Citoesqueleto. ÍNDICE Se divide en Está formado por proteínas del citoplasma que se polimerizan en estructuras filamentosas. Le da la forma a la célula y hace que tanto ésta como el resto de los orgánulos en el citoplasma puedan moverse. - Microfilamentos. Están formados por actina. Se encuentran bajo la membrana plasmática. Al unirse con la miosina son los encargados de la contracción muscular. - Filamentos intermedios. Se clasifican dependiendo de la proteína que los forme. Algunos de los más conocidos son la quitina o los neurofilamentos. Se encuentran próximos al núcleo. - Microtúbulos. Están formados por tubulina. Hay varios tipos.
- 35. ÍNDICE Centriolos. Estructuras microtubulares. Su función es formar y organizar los filamentos que forman el huso en la mitosis, es decir, tienen función estructural. Son unos cilindros huecos y alargados que parecen próximos al núcleo en las células animales y algunas vegetales, y que tienen una gran importancia en la división celular. Primero, en la interfase, los centriolos se duplican para poder migrar a los polos de la célula (como en la imagen) en la profase, donde forman el huso mitótico para que los cromosomas puedan dividirse.
- 36. Estructuras microtubulares. Cilios y flagelos. Son estructuras que se extienden hacia fueran en algunas células para darles movimiento. Los flagelos son más grandes y largos, y se suele presentar un número pequeño. En cambio, los cilios, más finos y pequeños, funcionan como si fuesen “pelillos” y se presentan en gran cantidad. Para producir el movimiento se flexionan utlizando la energia liberada al hidrolizar el ATP. Están formados por subunidades de microtúbulos que forman una estructura similar a la rueda de una bicicleta.
- 37. Núcleo. ÍNDICE Es el orgánulo más grande. Se trata de un pequeño cuerpo esferoidal u ovalado ubicado en el centro o en la periferia de la célula. Todas las células de los seres vivos lo poseen, ya que es quien contiene el material genético. Estructura - Membrana. - Nucleoplasma. Medio interno semilíquido en el que se encuentra disperso el material genético. - Nucléolo. Lleva los genes necesarios para formar ARN ribunocleico. (Sólo es visible en la interfase). - Material genético (ADN). Tiene ribosomas adheridos. Interna. Externa. Protege el ADN y regula el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma. (Presenta poros). Cromatina en interfase. Cromosomas en división celular.
- 38. Dependiendo del núcleo se pueden encontrar tres tipos de organismos: Núcleo. SINCITIOS PLASMODIOS CÉLULAS UNINUCLEADAS. Con más de 1 núcleo. Células con muchos núcleos que se han formado por la fusión de varias. Con un solo núcleo. Un ejemplo es la placenta. Los mohos mucilaginosos suelen ser plasmodios. Son las más comunes. Pero también hay casos, como el de los glóbulos rojos, en el que han perdido el núcleo, por lo que no tienen material genético.
- 39. Núcleo. Material genético (ADN). Los cromosomas se clasifican en tres tipos diferentes dependiendo de su morfología: a) Acrocéntricos, uno de los brazos mucho más grande que el otro. b) Submetacéntricos, menos diferencia entre brazos. c) Metacéntricos, los dos brazos iguales. En el núcleo el material genético se encuentra disperso por el nucleoplasma. Durante la interfase está en forma de cromatina, es decir, “deshecho”, pero en el momento de la división celular éste se condensa formando los cromosomas.
- 40. Peroxisomas y glioxisomas. ÍNDICE Peroxisomas. Se pueden originar a partir del retículo endoplasmático o a partir de otro ya existente. En ellos tienen lugar reacciones metabólicas, pero en las plantas realizan la fotorrespiración y en las semillas actúan como compartimentos de reserva. Son vesículas delimitadas por una membrana, que a veces presentan inclusiones cristalinas en su interior debido a la gran cantidad de enzimas que contienen. Su nombre se debe a la peroxidasa, la primera enzima descubierta en su interior.
- 41. Son una variedad de los peroxisomas que se encuentran únicamente en las plantas. Contiene enzimas que catalizan la conversión de ácidos grasos en azúcares a través del llamado "ciclo del glioxilato". Peroxisomas y glioxisomas. Glioxisomas. - Es una ruta anabólica asimilativa. - No genera energía. - Se incorpora la utilización de compuestos orgánicos. - Fuentes de dos carbonos: Acetatos y compuestos que deriven a Acetil-CoA. - Asiste en la elaboración de carbohidratos. - Organismos que lo llevan a cabo: Bacterias, planta, protozoos, hongos e invertebrados. CARACTERÍASTICAS DEL CICLO DEL GLIOXILATO.
- 42. Complejos proteicos. Proteosomas. ÍNDICE Tienen diversas funciones, algunas de ellas son destruir proteínas que se han formado mal, regular el ciclo celular, la diferenciación celular o la defensa contra toxinas. También forman parte del sistema inmunológico, y tiene un papel regulador. Son complejos macromoleculares compuesto por 2 complejos estructurales distintos que a su vez se componen de múltiples subunidades proteicas. Mide alrededor de 15 nm de longitud y 12 nm de diámetro.
- 43. Son unos complejos proteicos que facilitan el plegamiento adecuado de las proteínas que son incapaces de alcanzar su conformación nativa por sí solas: Chaperoninas. Se unen a polipéptidos recién sintetizados en los ribosomas, a protínas que atraviesan las membranas de orgánulos o a proteínas que se han desnaturalizado. Esta unión desempeña un papel protector y evita que las proteínas alcancen un estado de agregación irreversible. Complejos proteicos.
- 44. Exosomas. Se pueden encontrar en células eucariotas y arqueas. Actualmente, se investigan los exosomas como un posible tratamiento contra el Alzheimer. (PINCHA AQUÍ para saber más). Son complejos multiproteicos capaces de degradar diversos tipos de ARNs. Complejos proteicos.
- 45. Es un complejo de ribonucleoproteínas que se forma durante los procesos de corte y empalme del ácido ribonucleico mensajero para eliminar los intrones (secuencias no codificantes) que no van a ser traducidos a proteínas. Spliceosome. Complejos proteicos.
- 46. BIBLIOGRAFÍA. http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/index.htm http://www.biologia.edu.ar/viruslocal/LosVirus.htm www.monografias.com www.profesorenlinea.cl http://www2.uah.es/biologia_celular/LaCelula/Celula. html Libro de Biología de 2º Bachillerato. Imágenes y animaciones de Google o páginas mencionadas. ÍNDICE