Continuacion: Estructura de las Células.

RIBOSOMAS 

son organelos contenidos dentro del retículo endoplásmico rugoso, aunque también pueden observarse de manera libre. Están constituidos por dos subunidades de diferente tamaño cuyas proporciones varían según la clase de célula, para células procariontes la porción mayor es de (50S) y la porción menor (30S). El ribosoma integro (70S), y para eucariontes el ribosoma integro es de (80S). Contiene 35% de proteínas y el resto de ARN, en ellos se sintetizan las proteínas que después son transportadas a diferentes partes y sitios de la célula, o incluso enviadas a través de la membrana celular y liberadas fuera de ella. Las proteínas que se forman en los ribosomas libres van directamente al citoplasma. La porción pequeña de estos ribosomas se forma cuando determinadas proteínas ribosomales llegan al nucléolo, donde previamente se a realizado una síntesis de ARN ribosomal (ARNr). Esta porción pequeña se desplaza al citoplasma para unirse con el ARN mensajero (ARNm) ahí localizado, y poco después ocurre la unión de las dos subunidades del ribosoma. Estructuras para el almacenamiento de las proteínas Dentro de los organelos que almacenan materiales están el complejo de Golgi, las vacuolas y los lisosomas.

COMPLEJO DE GOLGI.

Fue descubierto en 1898 por Camilo Golgi, se origina a partir del retículo endoplásmico, consiste en pilas de cisternas, las cuales son sacos aplanados llenos de líquido y sustancias disueltas o suspendidas (Fig. 2.15). Con frecuencia las pilas de cisternas están asociadas con un sistema periférico detúbulos y una variedad de vesículas cubiertas y no cubiertas de diferente tamaño. Generalmente las cisternas están organizadas en pilas llamadas dictiosomas. Por lo común un dictiosoma consiste en cinco a ocho cisternas apiladas una sobre otra como platos, pero no es raro encontrar treinta cisternas en un dictiosoma de invertebrados y otros organismos. Un solo aparato de Golgi puede estar compuesto de uno y más dictiosomas. “La función del complejo de Golgi es aceptar vesículas del retículo endoplásmico, modificar las membranas y los contenidos de las mismas e incorporar los productos terminados en vesículas de transporte que los llevan a otras partes de las células y, especialmente, a la superficie celular. Así, los complejos de Golgi sirven como centros de

compactación y distribución. Se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Las células animales contienen habitualmente de 10 a 20 complejos de Golgi, excepto en los espermatozoides maduros y los glóbulos rojos, las células vegetales pueden tener varias centenas. Complejo de Golgi. El complejo de Golgi es una pila de sacos membranosos aplanados del retículo endoplásmico. Las vesículas que constantemente se fusionan y se liberan del complejo de Golgi y el RE,transportan material en varias direcciones: del RE hacia el complejo de Golgi y de regreso nuevamente, y del mismo hacia la membrana plasmática, los lisosomas y algunas vesículas. 

Los lípidos y proteínas de membrana, sintetizados en el retículo endoplásmico,son enviados al complejo de Golgi en vesículas que se fusionan con él. Dentro de las cisternas del complejo de Golgi, ocurre la asociación final de carbohidratos con proteínas (para formar glucoproteínas) y con lípidos para formar (glucolípidos); estas combinaciones de carbohidrato encontradas en las superficies de las membranas celulares, desempeñan, según se cree, papeles centrales en la función de la membrana. La evidencia actual indica que las diferentes etapas de este procesamiento químico ocurren en diferentes cisternas del complejo de Golgi y que los materiales son transportados de una cisterna a la siguiente por medio de las vesículas. Después de completarse el procesamiento químico, el nuevo material de membrana es compactado en vesículas que son enviadas a la ubicación correcta, sea ésta la membrana celular o la membrana de un orgánulo determinado. En las células vegetales, los complejos de Golgi también reúnen parte de los componentes de las paredes celulares y los exportan a la superficie de la célula, donde ellos son ensamblados. Además de su función en la organización de las membranas celulares, los complejos de Golgi tienen una función similar en el procesamiento y compactación de materiales que son liberados fuera de la célula. 

Vacuolas y almacenamiento

 “Las células tienen espacios especiales, llamados vacuolas, que sirven para el almacenamiento temporal de materiales. Una vacuola, como la que se muestra en la figura 2.17, es una bolsa de fluido rodeada por membranas. Las vacuolas almacenan alimentos, enzimas y otros materiales que la célula necesita; algunas vacuolas almacenan productos de desecho. Algunos animales poseen una vacuola especializada que se encarga de recoger el exceso de agua y sacarla de la célula. Las células de las plantas tienen una única vacuola muy grande”, que está llena de “savia celular”, que puede cambiar de volumen por ósmosis. De hecho, la presión de la vacuola hinchada empuja la membrana plasmática contra la pared celular, lo que provoca que el tejido de la planta sea firme. La planta se marchita cuando no hay suficiente líquido para mantener sus enormes vacuolas llenas. Aparte del agua, la savia de la vacuola puede contener azúcares, proteínas, pigmentos y ácidos orgánicos, sales, gases (oxígeno, CO2). En ocasiones, algunos solutos pueden cristalizar dentro de las vacuolas.

LISOSOMAS Y RECICLAJE. 

Son organelos membranosos generalmente esféricos con estructura y dimensiones variables, parecen existir en todas las células eucariontes, ya que se encontraron en las células de plantas, hongos y protozoarios además de las células animales, donde fueron descubiertos. Su principal función es la digestión celular pues contienen numerosas enzimas hidrolíticas “que facilitan el rompimiento de moléculas grandes, como almidones, lípidos y proteínas, en otras más pequeñas. También son capaces de digerir partículas extrañas que entran a la célula, como las bacterias causantes de enfermedades. Otra función de los lisosomas es destruir partes gastadas de la célula; los productos de esta digestión pueden ser reutilizada por ella”, también destruyen ciertas estructuras durante el proceso de desarrollo. “Durante la metamorfosis de la rana, las enzimas lisosomales ayudan a destruir las estructuras del renacuajo que ya no serán útiles en la fase madura. Luego, las materias primas resultantes de la degración de estructuras como la cola se usan para la formación de órganos más maduros. En algunas ocasiones la membrana que rodea al lisosoma puede romperse lo que hace que la célula se digiera a sí misma por lo que el bioquímico belga Cristian de Duve les llamó sacos suicidas. Dentro de las teorías sobre la vejez, una de ellas plantea que a medida que avanzamos en edad la célula se va llenando de lisosomas y se preparan para desintegrarla.

Transformados de energía

Cada célula tiene una gran necesidad de energía para fabricar materiales, tomar cosas del medio y eliminar otras así como para moverse y reproducirse. Las estructuras que proporcionan esta energía son las mitocondrias y los cloroplastos en muchos aspectos son parecidos, se piensa que evolucionaron de bacterias que se instalaron hace mucho tiempo dentro de una célula eucarionte.

Esta hipótesis endosimbiótica fue propuesta por Lynn Margulis. Los cloroplastos captan la energía de la luz solar durante la fotosíntesis y la almacenan en un azúcar, mientras que las mitocondrias convierten la energía de la luz en ATP para su uso en la célula.

ENERGÍA Y MITOCONDRIAS

Son organelos membranosos (de doble membrana), “cuya capa externa lisa sirve de límite exterior, mientras que la interna aparece plegada una y otra vez en placas o láminas paralelas que se extienden por el centro de la cavidad de la mitocondria (figura 2.19) pudiendo encontrarse y fusionarse con pliegues procedentes del lado opuesto. Cada membrana constituye una unidad de membrana y consta de una capa media doble

de moléculas de fosfolípido con una capa de moléculas de proteína en cada lado. Los pliegues internos en forma de anaquel o entrepaño, llamados crestas contienen las enzimas del sistema de transporte de electrones, de primera importancia en la transformación de la energía potencial de los alimentos en energía biológicamente útil para las actividades celulares. El material semilíquido del compartimiento interior, la matriz, contiene las enzimas del ciclo del ácido cítrico de Krebs. Las mitocondrias cuya función primordial es la liberación de energía han sido atinadamente denominadas la central eléctrica de la célula.

Las mitocondrias constan de un par de membranas que rodean dos compartimientos líquidos, el compartimiento intermembranoso entre las membranas externa e interna y la de la matriz, dentro de la membrana interna. La membrana externa es lisa, pero la interna se pliega y forma estructuras profundas, llamadas crestas. Las mitocondrias son el sitio del metabolismo aeróbico.  Las mitocondrias (y los cloroplastos) son peculiares por cuanto se hallan bajo control de dos sistemas genéticos diferentes. El ADN existente en la mitocondria proporciona el código genético para el 10%, aproximadamente de la proteína mitocondrial, especialmente los polipéptidos hidrófobos de la membrana mitocondrial interna. El ADN nuclear proporciona el código genético para el resto de las proteínas mitocondriales, que son sintetizadas, como otras proteínas, sobre los ribosomas, fuera de las mitocondrias, y más tarde son captados por las

mitocondrias e incorporadas a las mismas.” Las células necesitan energía para realizar los siguientes trabajos:

1. “Sintetizar y degradar moléculas
2. Transportar solutos en contra de gradientes electroquímicos a través de sus
3. membranas (transporte activo)
4. Incorporar macromoléculas y partículas desde el exterior (endocitosis)
5. Secretar macromoléculas al medio extracelular (exocitosis)
6. Trasladarse (Migración celular) o contraerse (las células musculares)
7. Desplazar sus propios componentes (Organoides, macromoléculas, etc)
8. Multiplicarse (mitosis, meiosis)
9. Recibir señales del exterior y conducirlos hasta los sitios celulares adecuados”

CLOROPLASTOS Y ENERGÍA 

Las células vegetales contienen organelos membranosos llamados plástidos, son estructuras que contienen una doble membrana y un genoma propio. Los plástidos maduros son de tres tipos:

• Cloroplastos
• Cromoplastos
• Leucoplastos.

Cloroplastos “son los plástidos más comunes y los de mayor importancia biológica. Por el proceso de fotosíntesis producen oxígeno y la mayor parte de la energía química que es utilizada por los organismos vivientes. La vida se mantiene gracias a los cloroplastos. Sin ellos no habría plantas ni animales, ya que éstos se alimentan de lo producido por los vegetales, y puede decirse que cada molécula de oxígeno usada en la respiración y cada átomo de carbono presente en sus cuerpos pasaron alguna vez por un cloroplasto. Se localizan principalmente en las células del mesófilo, tejido que se encuentra en las hojas de las plantas superiores y en las algas. El cloroplasto está constituido por las siguientes estructuras: (Fig. 2.20) 

• La Envoltura
• La Estroma
• Los Tilacoides

La envoltura de los cloroplastos presenta dos membranas, una externa y otra interna, a través Figura: 2.20 Esquema de un cloroplasto de vegetal superior. De las cuales se producen los intercambios moleculares con el citosol. En el cloroplasto maduro no se observa continuidad de la membrana interna con los tilacoides. Ambas membranas carecen de clorofila, pero tienen un color amarillo por la presencia de pigmentos carotenoides. Contienen solamente el 2% de la proteína total del cloroplasto. La estroma representa la mayor parte del cloroplasto y en ella se encuentran inmersos los tilacoides. Está compuesta principalmente por proteínas. Contiene ADN y también ARN, que intervienen en la síntesis de algunas de las proteínas estructurales y enzimáticas del cloroplasto. Es en la estroma donde se produce la fijación del CO2. Los tilacoides constituyen sacos aplanados agrupados como pilas de monedas. Cada pila de tilacoides lleva el nombre de granum (plural: grana). Pero además, hay tilacoides que atraviesan la estroma y que parecen conectar entre sí a dos tilacoides pertenecientes a otros tantos grana. A los elementos individuales situados en las pilas se los llama tilacoides de los grana, mientras que a los conectores se les denomina tilacoides de la estroma”18 Cada célula tiene de 20 a 100 cloroplastos de forma esférica, ovoide o discoidal y que contienen el pigmento verde llamado clorofila. 

Cromoplastos (cromo significa “color”) contienen pigmentos coloreados amarillos, anaranjados y rojos, que son responsables de la coloración de las estructuras florales y las frutas.

Leucoplastos (leuco significa “blanco”), generalmente de mayor tamaño que los cloroplastos. Su función principal es la acumulación de sustancias de reserva, como proteínas, lípidos o almidón. Los leucoplastos más característicos son los que contienen almidón, y se llaman amiloplastos

.

Centro de control de la célula

El ácido desoxirribonucleico (DNA) es el material genético de las células vivas. El DNA de una célula contiene la información para dirigir las reacciones químicas necesarias para la vida y la reproducción. En las células eucariontes, el DNA se encuentra dentro del núcleo, siendo una de las características distintivas de este tipo de células.

Núcleo: fue descrito por primera vez en 1700 por Antony Van Leevwenhoeck, cuando realizaba estudios en eritrocitos de salmón. Posteriormente fue observado por Fontana (1781) y descubierto en plantas fanerógamas por Brown (1831), quien lo describió “como un corpúsculo constante en cada célula”. En la mayoría de las células hay un solo núcleo, aunque puede haber dos en algunas células del hígado, epitelio de las vías urinarias y células de Purkinje del corazón. Las células multinucleadas son raras. Las mejor conocidas son los osteoclastos, fibras musculares esqueléticas y los epitelios de algunos invertebrados. La forma nuclear se adapta a la configuración de la célula: es redondo en células embrionarias, contorneado en leucocitos, ramificados en las células de Sertoli del testículo de mamíferos. La posición del núcleo en la célula es generalmente central, pero puede variar debido a la influencia de otros componentes, por ejemplo en las células secretoras el núcleo se localiza en la base. El núcleo propiamente dicho (núcleo; interfásico por oposición a núcleo en mitosis o en división) consta de trescomponentes morfológicamente bien distinguibles:

• Membrana nuclear (también llamada envoltura nuclear)
• Cromatina
• Nucleolo

La membrana nuclear es una diferenciación especializada del retículo endoplásmica está formado por una membrana doble (cada una de estructura trilaminar y de origen lipoproteico, similar a la membrana plasmática), la membrana externa de la envoltura nuclear se continua con el retículo endoplásmico, por lo que pasa a formar parte del sistema de unidad de membranas y la interna queda en contacto con la cromatina. Entre las dos hojas de la membrana nuclear queda un pequeño espacio perinuclear. Esta membrana posee grandes y numerosos poros (Fig. 2.21). Los poros tienen forma redonda y de “estructuras complejas que contienen por lo menos ocho subunidades proteicas con un canal pequeño en el centro. El agua, los iones y las moléculas pequeñas como el ATP pueden pasar libremente por el canal central, pero éste regula el paso de moléculas mayores, en especial de proteínas y de RNA, probablemente conforme se mueven las unidades proteicas ya sea para agrandar o restringir el acceso al canal. De este modo los poros ayudan a controlar el flujo de información. Los poros se encuentran distribuidos uniformemente, estableciendo comunicación entre el interior del núcleo y el citoplasma.

La cromatina está compuesta de DNA y proteínas. Estas sustancias, se condensan durante el proceso de división celular formando los cromosomas, estructuras filamentosas que contienen a los genes. Los cromosomas están constituidos por cinco tipos, distintos de proteínas llamadas histonas. Las histonas tienen como función envolver al ADN compactándolo en unidades llamadas nucleosomas. La combinación de tres o cuatro nucleosomas constituyen un gen. El nucléolo es un cuerpo esférico que se encuentra en el interior del núcleo, puede ser único o múltiple, están formados RNA ribosomal, ribosomas, proteínas y DNA.

Los nucleólos predominan en la interfase y al iniciarse la mitosis, ya que, durante las siguientes fases de la división celular desaparecen para formarse nuevamente al final de la telofase. El trabajo del nucleólo es sintetizar ribosomas. Una célula con crecimiento activo puede producir 10.000 ribosomas por minuto.Después de haber estudiado los componentes del núcleo podemos concluir que sus funciones principales son: 

• A través de su DNA dirige las síntesis de proteínas.
• Tiene una función importante en la división celular.
• Rige las principales funciones metabólicas de la célula.
• Transmite la información hereditaria.

Célula vegetal y animal

Las células vegetales se asemejan a los animales en innumerables mecanismos moleculares básicos, como la replicación de DNA, su transcripción en RNA, síntesis proteica, transformación de energía vía mitocondrias y estructura molecular de las membranas y de varios organelos. Sin embargo, se distinguen debido a una diversificación evolutiva y existen estructuras que son típicas de cada clase de célula. (Figura 2.22 y 2.23)

Las principales diferencias serán mencionadas a continuación:

1.-Presencia de paredes. Además de la membrana plasmática, las células de las plantas contienen una o más paredes rígidas constituidas de pequeñas fibras de celulosa unidas por una especie de cemento constituidos por polisacáridos y proteínas que les confiere una forma constante protegiendo al citoplasma contra agresiones mecánicas, acción de parásitos, etc. Las células animales no tienen pared celular; son propios de los vegetales, hongos y bacterias. En las células vegetales, la síntesis proteica así como los complejos proteína-polisacárido siguen la misma vía observada en las células animales: polirribosoma retículo endoplásmico aparato de Golgi. Sin embargo, la celulosa es sintetizada a partir de glucosa proporcionada por el citoplasma mediante un complejo enzimático unido a la membrana plasmática.

2.-Presencia de plastidios. Una de las principales características de las células de las plantas es la presencia de plastos, que son organelos mayores que las mitocondrias y como ellas, delimitados por dos unidades de membrana. Cuando estos organelos no contienen pigmentos, son llamados leucoplastos. Los que contienen pigmentos son los cromoplastos, de los cuales los más frecuentes son los cloroplastos, ricos en clorofila, principal pigmento fotosintético. Las células animales no presentan estas estructuras porque no llevan a cabo el proceso de la fotosíntesis.

3.-Vacuolas citoplasmáticas. Las células de las plantas contienen con frecuencia vacuolas citoplasmáticas mucho mayores de las que existen en el citoplasma de las células animales. Las vacuolas de las células vegetales pueden ocupar la mayor parte del volumen celular, reduciendo el citoplasma funcional a una delgada franja en la periferia de la célula. Como las vacuolas generalmente desplazan el citoplasma de la célula vegetal contra su pared, el transporte intracitoplasmático no ocurre en la célula vegetal como en la animal. Evolutivamente las células vegetales desarrollaron un proceso que genera corrientes citoplasmáticas, llamado ciclosis que se basa en la interacción de actina con la miosina presentes en el citoplasma, facilitando el transporte intracitoplasmático.

4.-Presencia de almidón. Al contrario de las células eucariontes animales, que utilizan el polisacárido glucógeno como reserva energética, las células de las plantas tienen como polisacárido de reserva al almidón.

5.-Presencia de plasmodesmos. Las células vegetales poseen tubos de 20 a 40 nm de diámetro que ligan a las células vecinas. Estas conexiones son llamadas plasmodesmos, se generan simultáneamente con la pared celular primaria recién formada al final de la división celular y establecen canales para el tránsito de moléculas. Las células animales no presentan plasmodesmos. Solamente células de ciertos tejidos se comunican por las uniones comunicantes.

6.-La división mitótica. Es diferente en las células vegetales, ya que estas células no presentan centriolos como en el caso de los animales. La mayor parte de la mitosis en los vegetales ocurre en los meristemas, regiones localizadas principalmente en el extremo de las raíces y ramas, que contienen células con una intensa actividad mitótica, responsables del crecimiento en esas regiones. La división no está restringida a las células meristemáticas y las células vegetales, al contrario de las células animales, frecuentemente pueden volver a dividirse después de su completa diferenciación.

Gracias por Leernos!!. ;)