TEMA III
CELULA INTERFASICA
TEORIA CELULAR
Esta dada por el conjunto de conocimientos que resumen las investigaciones sobre los seres vivos realizados hasta fines del siglo XIX.
Fue enunciada por Schleiden (Botánico) y Schwann (Zoólogo), es una consecuencia del conocimiento y estudio de la célula, realizado por muchos biólogos. Los eventos más importantes en la historia son:
1590 Zacarías Jansen Primer microscopio compuesto
1665 Robert Hooke Primera descripción de células
1831 Robert Brown Descubre el núcleo celular
1838 Johannes Purkinje Concepto de protoplasma
1838 Mathias Schleiden Estudio sobre células vegetales
1839 Theodor Schwann Estudio sobre células animales
1858 Rudolph Virchow Reproducción Celular
1898 Camilo Golgi Descripción de mitocondria y
Aparato de Golgi
Postulados de la Teoría Celular:
Todos los seres vivos están constituidos por una o varias células
Las células son las unidades de estructura y función de los seres vivos
La vida de los seres vivos depende de la actividad coordinada de sus células
Toda célula proviene siempre de otra célula preexistente.
CONCEPTO DE CELULA
Es la unidad básica de todo ser vivo.
Unidad Vital: Por ser la estructura biológica más pequeña capaz de permanecer con vida
Unidad Morfológica: Porque forma la estructura de todo ser vivo
Unidad Fisiológica: Al realizar todas las funciones de un ser vivo (nutrición, relación y reproducción)
Unidad Genética: Por almacenar, conservar y transmitir de célula a célula el material hereditario.
Unidad Patológica: la lesión en una célula , determina una enfermedad en el ser vivo
Unidad Trófica: Por ser la unidad de alimentación de un ser vivo.
CARACTERISTICAS DE UNA CELULA
Todas las células presentan características comunes, aunque hay variedad de tamaños, formas y estructuras internas.
Estado: Las células tienen una naturaleza coloidal.
Tamaño: Las dimensiones de una célula varían con relación a las funciones que cumplen. Han sido clasificadas en dos grupos:
-Microscópicas: Cuyo tamaño es menor a 100um. Son visibles sólo al microscopio. La mayoría de las células animales y vegetales son microscópicas. La célula animal en promedio mide unos 15 um y una célula vegetal promedio mide unos 40 um. Las células más pequeñas son las de las bacterias micoplasma que miden 0,2 um.
-Macroscópicas: Tienen tamaños mayores a 100um, se les observa a simple vista, las células animales más grandes son la yema de los huevos de ave y las células vegetales más grandes son los tubos laticíferos de las euforbiáceas de varios metros de largo.
Forma: Esta depende de muchos factores como: Tensión superficial, viscosidad del protoplasma, acción mecánica que ejercen las células vecinas, consistencia de la membrana plasmática, orientación de microtúbulos y microfilamentos del citoesqueleto, pero fundamentalmente de la función celular.
Las células suelen tener formas definidas: Neuronas, óvulos, espermatozoides, células epiteliales, etc. Algunas cambian constantemente de forma como las amebas, glóbulos blancos, macrófagos.
POR SU ESTRUCTURA Y COMPLEJIDAD:
Procarióticas: (Pro = antes de; Karión = núcleo; Teca = envoltura) Células sin núcleo, con sólo un organelo, los ribosomas (70 S). El material Genético (ADN) se encuentra libre y disperso en el citoplasma, denominándose a esa región “Nucleoide”.
Son aquellas células que se caracterizan por que contienen un único cromosoma, compuesto de una gran molécula de ADN, no encerrada en un núcleo limitado por membrana, sino que se encuentra en una región nuclear o nucleoide
La estructura de sus células es muy simple y no tienen organelos limitados por doble membrana ( ejemplo: las mitocondrias, cloroplastos, etc.) son frecuentes en cambio las invaginaciones de la membrana plasmática llamadas mesosomas alrededor de los cuales se encuentran muchas enzimas y sobre las que se desarrolla la mayoría de los procesos metabólicos. Presentan este tipo de célula: Bacterias y Cianofitas
Eucarióticas: (Eu = verdadero; Karión = núcleo; Teka = envoltura) Células con núcleo y una cantidad de organelos. Con un sistema de endomembrana. Varias moléculas de ADN asociadas con proteínas básicas denominadas histonas, formando la cromatina. Presentan este tipo de células los protozoos, las protofitas, los hongos, las plantas y los animales.
POR SU NUTRICIÓN:
Autótrofas: (Auto = a sí mismo; Trofos = Alimento) Son células con capacidad para elaborar su propio alimento (moléculas orgánicas. Ej.: Algas y Plantas
Heterótrofas: (Hetero = diferente; Trofos = Alimento) Células incapaces de elaborar su propio alimento (moléculas orgánicas) Obtienen energía a partir de moléculas prefabricadas. Ej.: Protozoos, Hongos y Animales.
Mixotrofas: (Mixo = Mixto; Trofos = Alimento) Células que alternan su nutrición autótrofa y heterótrofa. Ej.: Euglenas
ESTRUCTURA CELULAR
La estructura celular presenta cuatro partes: envoltura celular, membrana celular, citoplasma y núcleo
1.-Envoltura celular: Pared Celular (Vegetales) y Glucocálix (Animales)
2.-Membrana Celular: Teorías
3.-Citoplasma:
Matriz citoplasmática
Sistema de endomembranas
Organelos
Organoides
Inclusiones Citoplasmáticas
4.-Núcleo:
- Membrana Nuclear
- Jugo Nuclear
- Nucleolos
- Cromatina
ENVOLTURA CELULAR
Estructura secretada por el aparato de Golgi y de naturaleza principalmente glucosídica.
En células vegetales se denomina pared celular, mientras que en los animales se le conoce como glucocalix.
PARED CELULAR: Envoltura compuesta principalmente por celulosa. Representa una especie de exoesqueleto que protege y le da sostén mecánico a la célula.
Pared Primaria: Esta compuesta principalmente por hemicelulosa
Pared secundaria: Se encuentra debajo de la pared primaria. Es la capa más gruesa de la pared celular y esta compuesta principalmente por celulosa.
Lámina media: Es la estructura más externa, ubicadas entre las paredes primarias de la células vecinas. Esta constituida por pectatos de Ca y Mg.
Función:
Es responsable de la forma de las células y por tanto de las plantas
Controla el crecimiento celular
Es una barrera física que se opone a la penetración de organismos patógenos
Proporciona resistencia mecánica
GLUCOCALIX: Envoltura compuesta de glucoproteínas y polisacáridos que cubren la membrana celular de células animales y protozoarios
Función: Reconocimiento molecular (enzimas y antígenos, fundamentales para la asociación celular de un tejido).
Regular la absorción celular (diálisis y filtración)
Crear un microambiente para la célula
MEMBRANA CELULAR O PLASMALEMA
Envoltura de naturaleza lipoproteica que se encuentra rodeando al citoplasma. Se le denomina también plasmalema.
Es porosa
Es elástica
Posee permeabilidad selectiva
Es muy delgada, su espesor es de 75 A° (unidad de membrana)
Composición química:
Proteínas (60%): Globulares, que por su función pueden ser: receptoras, de reconocimiento y transportadoras.
Por su ubicación son: Intrínsecas y extrínsecas.
Lípidos (35%): Los mas abundantes son los fosfolípidos, también se encuentran glucolípidos y esteroides (colesterol en células animales y ergosterol en células vegetales)
El colesterol hace que la membrana sea más fuerte y flexible pero menos fluida y permeable.
Carbohidratos (5%): Hexosas, hexosamina, fucosa y ácido siálico unidos a proteínas formando glucoproteinas.
Estructura:
La forma como están distribuidos los componentes moleculares de las membranas tiene como base el modelo de mosaico fluido propuesto por SINGER y NICHOLSON (1972), que se caracteriza por ser un modelo asimétrico y que goza de una fluidez de membrana.
Protege y limita al protoplasma celular
Permite el transporte de sustancias al interior o exterior de las células
Se encarga de la recepción de señales químicas
Ayuda a conservar la estructura y forma de las células
Transporte de sustancias:
Es el proceso mediante el cual la célula intercambia sustancias con el medio extracelular, a través de la membrana celular. Dicho transporte puede ser pasivo o activo.
Transporte pasivo: Es el transporte basado en la energía cinética de las moléculas. El movimiento es a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una mayor concentración a una menor concentración.
Se movilizan sin que la membrana consuma energía cinética (ATP)
Difusión: Es el movimiento continuo de iones, moléculas o partículas coloidales (solutos) que se desplazan a favor de la gradiente de concentración, presión o carga eléctrica. Se puede dar por:
Difusión simple: Es la difusión del agua, gases disueltos (O2, CO2) como moléculas liposolubles a través de la bicapa fosfolipídica de una membrana.
Difusión facilitada: Difusión de moléculas (generalmente solubles en agua) a través de una membrana.
Los iones como Na+, K+, Ca++ se mueven por las proteínas poro-canal; en cambio, aminoácidos, proteínas pequeñas y los monosacáridos como la glucosa lo hacen por proteínas carrier.
-Osmosis: Es la difusión del agua a través de una membrana con permeabilidad diferencial. Esto es una membrana que es más permeable al agua que a los solutos disueltos. Ej.: absorción del agua por las raíces de una planta.
Es el movimiento de los iones y de ciertas sustancias en contra de la gradiente de concentración con gasto de energía. La fuente de energía metabólica que impulsa el transporte activo es el ATP. Hay 2 tipos de transporte activo: mediante bombas y en masa.
Transporte mediante bombas: Utilizado fundamentalmente para el transporte de iones. Requiere la presencia de un tipo de proteínas integrales de la membrana. Los ejemplos más conocidos son: Bomba de Na+ y K+; bomba de Ca++ y bomba de H+.
Transporte en masa: Utilizado para sustancias que por su tamaño no pueden atravesar la membrana. De acuerdo al sentido del transporte puede ser:
Endocitosis: Es la entrada de sustancias o partículas desde el exterior de la célula al interior de la misma. Puede ser:
Fagocitosis: (comer celular) Si es que ingresan partículas sólidas o microorganismos.
Pinocitosis: (beber celular) Si ingresan sustancias líquidas.
Exocitosis o emecitosis: (vómito celular) Proceso por el cual se eliminan hacia el exterior partículas de gran tamaño como materia de secreción por ejemplo.
Modificaciones de la membrana celular:
La superficie de las células que están relacionadas con la protección del citoplasma, el transporte de sustancias y otros procesos fisiológicos, presentan modificaciones o especializaciones para cumplir ciertas actividades especializadas, así tenemos:
Microvellosidades: Son prolongaciones citoplasmáticas cubiertas poro membranas celular. Por su aspecto y longitud, las células de la mucosa duodenal presentan microvellosidades denominadas chapa estriada. En cambio en las células del túbulo contorneado proximal de la nefrona, sus microvellosidades toman el nombre de ribete de cepillo. Las microvellosidades tienen por función la absorción de gran cantidad de sustancias.
Uniones estrechas: (Uniones oclusivas, Zónula Ocludens). Son uniones formadas en la membrana de contacto sellando ambas membranas con filamentos proteicos.
Función: Separar espacios intercelulares en las regiones apical y basolateral de la célula.
Desmosomas en cinturón: ( Uniones intermedias, Zónulas Adherens). Se encuentran debajo de las uniones estrechas.
Función: Adhesión mecánica.
Desmosomas puntiformes: (Mácula Adherens). Son áreas circulares entre dos membranas celulares, donde convergen numerosos tonofilamentos.
Función: Adhesión mecánica.
Uniones de hendidura: Son uniones donde hay canales de unión, cuya unidad de hendidura se llama conexón.
Función; Intercambio de sustancias y comunicación intercelular.
Plasmodesmos: Presente sólo en células vegetales. Se localiza en los poros coincidentes de la pared celular de dos células vegetales vecinas.
Función: Intercambio de sustancias.
Es el protoplasma comprendido entre la membrana celular y la membrana nuclear; es la región fundamental de la célula donde se llevan a cabo las principales reacciones bioquímicas de los seres vivos.
Es de aspecto hialino y translúcido.
A microscopía óptica (M/O) se aprecian tres regiones: Ectoplasma, tonoplasma y endoplasma.
Mientras que a microscopía electrónica (M/E) se ven dos regiones: Hialoplasma y morfoplasma.
Presenta la siguiente organización:
Matriz citoplasmática
Sistema de endomembranas
Organelos
Organoides
Inclusiones Citoplasmáticas
MATRIZ CITOPLASMÁTICA: (Citosol o Hialoplasma). Es el coloide celular constituido por un solvente, el agua y un soluto con sales minerales, proteínas, carbohidratos y lípidos.
Las proteínas son el componente más abundante de la matriz y constituyen el citoesqueleto o sostén interno de la célula. El citoesqueleto está constituido de:
Microtúbulos: Constituida por la proteína Tubulina. Son importantes en el mantenimiento y control de la forma celular, en el movimiento de los cromosomas, organelos, cilios y flagelos.
Filamentos intermedios: Integrada por 5 proteínas diferentes, principalmente Queratina. Se encarga del mantenimiento de la forma celular, del soporte de axones y dendritas, de la adhesión celular en desmosomas.
Microfilamentos: Formados por Actina mayormente y la miosina. Son importantes en la contracción muscular, en las corrientes citoplasmáticas (ciclosis) y en el movimiento celular por pseudópodos.
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: También es denominado sistema vacuolar citoplasmático.
Está constituido por:
Retículo endoplasmático: complejo membranoso conformado por canales ramificados, comunicados entre sí y con la membrana celular. Existen de dos formas:
R. E. Rugoso: (Ergastoplasma). Presenta riboforinas en su membrana que permiten la adhesión de ribosomas; por lo que presenta un aspecto granulado. Abundante en células que sintetizan proteínas de secreción (Células del Páncreas, Glándula Tiroides, Hepáticas, Sebáceas, etc.).
Función:
Sintetizan proteínas de “exportación (secreción celular) como hormonas, enzimas.
Origina organelos: Aparato de Golgi, R. E. L.
En la división celular: permite la reaparición de la membrana nuclear
R. E. Liso: Carece de ribosomas, tiene conexión con el R.E.R.
Función:
Glucogenólisis
Síntesis de lípidos (esteroides, fosfolípidos) y carbohidratos
Detoxificación celular de algunos venenos y fármacos
Degradación de hormonas
En las fibras musculares (retículo sarcoplásmico) acumula calcio que se libera para iniciar la contracción muscular.
Aparato de Golgi: Complejo membranoso formado por pilas de sáculos aplanados que se agrupan unos sobre otros constituyendo un dictiosoma; además presenta estructuras grandes y pequeñas denominadas macrovesículas y microvesículas. Abunda en células de activa secreción de sustancias (Células caliciformes).
Función:
Concentra y empaca productos de secreción para su posterior secreción
Origina al acrosoma en los espermatozoides (enzima hialuronidasa)
Origina citosomas y vacuolas
En las células interviene en la formación de la pared celular, produciendo vesículas con celulosa
Síntesis y secreción de glucoproteínas (Células caliciformes)
Glucosidación de lípidos y proteínas.
ORGANELOS: Son estructuras citoplasmáticas de forma definida con membrana propia y con funciones específicas. Son los siguientes:
MITOCONDRIAS (mito = Hilo) Son organelos presentes en células animales y vegetales (excepto en bacterias, cianofíceas y hematíes). Forma variable, tienen movimientos activos y pasivos, cambian de forma y volumen. Su número depende de las necesidades energéticas de las células (1000 en hepatocitos y fibras musculares), a M/E están formadas por dos membranas: La externa lisa y la membrana interna emite prolongaciones hacia el interior de la mitocondria, llamada cresta mitocondrial donde se realiza la cadena respiratoria. El interior de la mitocondria presenta una cavidad central llamada matriz mitocondrial ocupado por un líquido rico en proteína y enzimas del Ciclo de Krebs, ribosomas, ADN circular. En las crestas mitocondriales encontramos oxisomas o partículas F1 ( contiene ATP- sintetasa )
Función:
*Obtención y liberación de Energía por medio del ciclo de Krebs y cadena respiratoria (respiración celular) degradando moléculas
*Autoduplicación, debido a su propio ADN
PLASTIDIOS: Son corpúsculos presentes en células vegetales relacionadas con la síntesis de alimento y almacenamiento de sustancias. Puede ser:
Cloroplastos: Plastidios que contienen clorofila y carotenoide, constituido por una membrana externa y estroma que contiene membranas internas (Tilacoides) y enzimas.
Al igual que las mitocondrias contienen ADN y ribosomas.
Los tilacoides (membranas internas) pueden estar apilados (forman una grana) o no apilados.
Los tilacoides forman pigmentos fotosintéticos como: clorofila, carotenoide, plastoquinona, plastocianina.
Estos pigmentos están agrupados en fotosistemas (PSI y PIS)
Función: Absorber y transformar la energía lumínica en energía química para obtener su alimento; proceso denominado fotosíntesis.
Cromoplastos: Plastidios que contienen pigmentos (excepto clorofila) responsables de los diferentes colores (excepto verde) que presenta un vegetal. Los pigmentos de los cromoplastos son: Xantofila, caroteno, licopeno, antocianina. Abundan en pétalos, frutas y raíces de plantas superiores.
Leucoplastos: Plastidios que carecen de pigmentos y se encargan de sintetizar y almacenar diversas sustancias. Pueden ser:
Amiloplastos (almidón)
Oleoplastos (grasas)
Proteoplastos (proteínas)
NOTA: Los cloroplastos y demás plastidios tienen su origen en los protoplastidios
CITOSOMAS: Son organelos de una membrana que contienen en su interior diferentes tipos de enzima. Se clasifican en:
Lisosomas
Peroxisomas
Glioxisomas
Lisosomas: (estructuras suicidas) Lisis = destrucción.
Organelos pequeños, membranosos y muy estables en la vida celular, presentes en células animales. Internamente contiene entre 40 – 50 enzimas hidrolíticas que generalmente actúan a un pH ácido. Se caracterizan por presentar un polimorfismo considerable.
Lisosoma primario: Son los que se forman en el aparato de Golgi.
Lisosoma secundario: Resulta de la asociación de lisosomas primarios con vacuolas que contienen material fagocitado (heterofagosoma). En casos especiales se forma la vacuola autofágica (autofagosoma) en el que se digieren partes de la célula. En ocasiones aparecen cuerpos residuales. Abundan en células de la defensa del cuerpo.
Función:
Defensa celular
Interviene en la digestión celular
Peroxisomas: Son organelos de pequeño diámetro limitados por una membrana. Presentes en células animales. Contiene enzimas oxidantes para degradar ácidos grasos; estas reacciones producen H2O2 (oxidante mortal para las células) que también es degradado por la catalasa de los peroxisomas.
Función:
Degradar ácidos grasos
Degradar H2O2
Detoxificación de etanol (alcohol de bebidas alcohólicas)
Presente en células vegetales, coopera con los cloroplastos y mitocondrias en los procesos de fotorrespiración dependientes de la luz. La fotorrespiración ocurre en las hojas de muchos tipos de plantas. También es importante en las plántulas que todavía no son capaces de fotosintetizar.
Función:
Convertir ácidos grasos almacenados en semilla, en carbohidratos (ciclo glioxilato)
Vacuola: (vacuoma) Son organelos en forma de sacos llenos de un líquido acuoso y limitado por una membrana. Son comunes en las células vegetales y en algunos protozoarios. Contienen sales minerales, moléculas orgánicas, algunas enzimas, pigmentos. Las células vegetales maduras tienen una gran vacuola denominada Vacuoma.
Función:
Mantener la forma y rigidez de las células
Aumentar el volumen de las células (absorber CO2, luz, H2O y sales minerales
Regular la presión de turgencia en las células
ORGANOIDES: Son estructuras supramoleculares, que carecen de membrana pero que cumplen una función específica.
Ribosoma: (cuerpos de Palade) Estructuras esféricas y elípticas formado por 65% de ARN y 15% de proteínas que se originan en el núcleo (ensamblaje de subunidades). Se encuentran libres en el citoplasma ya sea aislados o asociados entre si y con el ARNm (polisomas o polirribosomas); pueden encontrarse adheridos a membranas (núcleo, R.E.R.). Están constituidos por 2 subunidades unidas por el catión Mg++. Pueden ser de dos tipos: en células eucariontes, 80S (60S y 40S) y en células procariontes, 70S (50S y 30S)
Función:
Síntesis de proteínas para uso interno (sintetizan proteínas cuando están unidas al ARNm).
Centríolo: Estructuras no membranosas, son dos formaciones cilíndricas cortas dispuestas en ángulo recto del núcleo (Diplosomas) constituidos por nueve tripletes de microtúbulos dispuestos periféricamente en forma circular (estructura 9+0). Centrosoma es la estructura formada por: diplosoma, centroesfera y ásteres.
Función:
Formar el huso acromático durante la reproducción celular
Sirven de base estructural para la formación de cilios y flagelos
Cilio – flagelo: Son prolongaciones filamentosas cubiertas por membrana, se desarrollan a partir de centríolos. Formados por un aparato ciliar: Axonema, porción móvil formado por microtúbulos unidos por la nexina. Son nueve dupletas periféricas más un par central (9+2), cuya movilidad se le atribuye a la dineina. Cuerpo basal, es un centríolo queda origen al axonema. Raíces ciliares, son microfilamentos que se originan del cuerpo basal.
INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS: Son constituyentes temporales de las células, son cúmulos de sustancias con diversa composición química, que carecen de membrana. No cumplen función específica y pueden ser clasificados en:
Inorgánicas: Como Oxalatos y carbonatos de calcio típicos en los vegetales que se cristaliza dando diversas formas: rafidios (agujas), maclas (barras) y drusas (estrellas).
Orgánicas: Como el glucógeno, melanina en animales y el almidón en vegetales.
Es la estructura fundamental de la célula, ya que toda célula sin núcleo, muere. Generalmente es de forma esférica u ovoide, situado cerca del centro de la célula.
Es el centro de la regulación celular encargado de controlar y dirigir todas las actividades de la célula, es denso, refringente; se caracteriza por tener el material genético de las células eucariontes.
Algunas células carecen de núcleo (hematíe maduro, células del cristalino), otras tienen más de un núcleo (protozoos, fibra muscular estriada).
Partes:
Membrana nuclear: (Carioteca) Es una doble unidad de membrana que envuelve el contenido del núcleo, la membrana externa lleva adherido ribosomas. La membrana interna es lisa y en su superficie interna lleva adherida la proteína lamina (fracciona la membrana nuclear en la profase). La carioteca está atravesado por un gran número de poros, que permiten el paso de sustancias.
Jugo nuclear: (Cariolinfa, carioplasma o nucleoplasma) Es el medio interno del núcleo que se encuentra en solución coloidal (gel) compuesto por: mayormente cromatina, histonas, protaminas, aminoácidos, enzimas, nucleótidos, sales minerales. Su Función es ser el medio donde se realiza la síntesis de ácidos nucleicos.
Nucleolo: Es un corpúsculo esférico con contornos definidos pero carentes de envoltura. Es una estructura reticulada constituida por fibras y gránulos de ARN, también contiene enzimas, histonas, ADN, zinc y calcio.
Función:
Síntesis de ARN a partir de ADN asociado al núcleo
Síntesis de las subunidades ribosómicas
Cromatina: Es una sustancia de gran importancia que se tiñe profundamente con colorantes. La cromatina esta formada por ADN e histonas y se le aprecia en la interfase celular. Morfológicamente hay dos tipos de cromatina: La eucromatina, es la cromatina condensada y genéticamente activa; contiene a los genes de la célula. La heterocromatina, también llamada cromatina condensada, es genéticamente inactiva.
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