La Célula: Estructura, Funciones y Procesos Celulares

Membrana Plasmática

Es la envoltura presente en todos los tipos celulares que rodea, protege, individualiza y separa del medio externo a la célula. Regula el paso de sustancias hacia el interior y hacia el exterior de la célula.

Estructura

Está formada por lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Al microscopio se aprecian en ella dos líneas paralelas separadas por un claro espacio y sus caras externas e internas se muestran continuas y lisas, salpicadas por partículas. Presentan fluidez e impermeabilidad para aislar a la célula del medio y realizar sus funciones. Es una membrana asimétrica, la cara extracelular está cubierta por azúcares del glucocálix, y la cara intracelular no tiene glucocálix, pero posee una red de proteínas fibrosas que refuerzan la membrana (citoesqueleto).

Composición

El modelo de mosaico fluido considera que está formada por lípidos, fundamentalmente fosfolípidos gracias a su carácter anfipático, en el que los fosfolípidos se disponen en una bicapa en la que las cabezas hidrofílicas quedan hacia el exterior y las colas hidrofóbicas hacia el interior, y colesterol, que se intercala en la bicapa de fosfolípidos. También está formada por proteínas, que suelen tener un carácter anfipático y que les permite integrarse en zonas de la bicapa lipídica, y por hidratos de carbono, fundamentalmente oligosacáridos unidos por enlace covalente a los lípidos o a las proteínas de la membrana, formando glucolípidos y glucoproteínas. Los hidratos de carbono, a veces hay muchos en la parte externa de la membrana plasmática, y aparece recubierta de carbohidratos (glucocálix).

Funciones

Gracias a la bicapa lipídica, la membrana plasmática actúa de barrera selectiva por su gran impermeabilidad a sustancias hidrosolubles. Por ejemplo, es permeable a O₂, CO₂, H₂O, etc., y es impermeable a Na⁺, glucosa, aminoácidos, etc. Las proteínas ayudan a transportar moléculas específicas e iones a uno u otro lado de la membrana. Gracias al glucocálix se produce el anclaje y reconocimiento de sustancias.

La Fluidez de la Estructura

El modelo del mosaico fluido considera que la bicapa lipídica se comporta como un fluido en el que los lípidos y las proteínas pueden moverse en direcciones laterales y rotar sobre su eje, incluso pasar de una monocapa a otra (slip-flop).

¿De qué depende la fluidez de la membrana?

1) La longitud de las cadenas hidrocarbonadas: cuanto menor es esta más débiles son las interacciones entre ellas. Las membranas formadas por fosfolípidos con cadenas cortas son menos rígidas y más fluidas.
2) La presencia de instauraciones: hacen que las moléculas estén menos apretadas y se muevan mejor. Cuanto mayor es el grado de instauración, mayor es la fluidez de la membrana.
3) La proporción de colesterol: el colesterol se sitúa en la bicapa lipídica y la hace menos fluida y permeable.
4) La Temperatura: a medida que baja la temperatura, menos fluidez.

Transporte a través de la Membrana

1) Sin Deformación de la Membrana

Las moléculas pequeñas o los iones pueden atravesar la membrana plasmática sin necesidad de que se produzca una alteración en su estructura. Puede ser por:

Transporte Pasivo

La dirección del transporte pasivo viene determinada por las concentraciones relativas de la molécula o del ion dentro y fuera de la célula, y se produce siempre a favor de su gradiente de concentración.

Tipos:

Difusión simple: es el mecanismo de transporte más sencillo y menos selectivo, porque cualquier molécula hidrofóbica, pequeña y sin carga puede difundirse a través de la bicapa sin necesidad de un transportador.
Difusión facilitada por proteínas transmembrana: transporta moléculas grandes. Estas proteínas pueden ser:
a) Proteínas transportadoras (Carriers): experimentan un cambio conformacional que libera la molécula al otro lado.
b) Proteínas canal: forman un canal a través de la membrana y se abre para que puedan pasar las moléculas cuyo tamaño y carga sean apropiados.

Transporte Activo

Es el transporte de iones y moléculas en contra de su gradiente de concentración. Las células lo realizan para mantener su composición y requiere un aporte de energía (ATP). Estas proteínas transportadoras suelen llamarse bombas, como por ejemplo: la bomba sodio-potasio, cuyo objetivo es mantener el potencial de membrana en las células nerviosas para facilitar el impulso nervioso.

2) Con Deformación de la Membrana

El gran tamaño de los materiales que captan y expulsan las células eucariotas impide su paso a través de la bicapa de lípidos o a través de canales formados por las proteínas de la membrana. Este tipo de transporte requiere que la membrana se deforme.

a) Endocitosis (Entrada de materia a la célula)

Es el mecanismo por el cual la célula puede tomar partículas del medio en que vive, rodeándolas por una porción de membrana plasmática.

Pasos:

• Las partículas se fijan en zonas de la membrana.
• Se deforma la membrana hacia el interior (invaginación) que engloba esas partículas.
• Se separa la invaginación y se forma una vesícula que pasa al citoplasma.
• Una vez digeridas o liberadas las sustancias al interior, la membrana de la vesícula puede volver a incorporarse a la superficie celular.

Tipos:

Fagocitosis (partícula sólida): es el mecanismo por el que se capturan partículas de gran tamaño, como bacterias, desechos celulares o células enteras. El contacto de estas partículas con los receptores de la membrana provoca la formación de pseudópodos, que rodean la partícula formando una vesícula por fusión de sus membranas. Esta vesícula intracelular (fagosoma) se fusiona con uno o más lisosomas y origina un fagolisosoma. Es una forma de alimentación para muchos microorganismos, o de defensa contra agentes patógenos (ej: glóbulos blancos).
Pinocitosis (partícula líquida): es similar a la fagocitosis, salvo que el material que se captura es líquido y contiene macromoléculas.

b) Exocitosis (Salida de materia de la célula)

Es el proceso que permite a la célula expulsar materiales de gran tamaño que suelen viajar a través del citoplasma en el interior de vesículas de naturaleza membranosa, que se producen por gemación en la red trans del aparato de Golgi y que acaban fusionándose con la membrana plasmática y vaciando su contenido al exterior.

c) Transcitosis (Entrada y salida de materia de la célula)

Constituye un sistema de transporte a través del citoplasma según el cual, las vesículas formadas por pinocitosis no se quedan en el interior de la célula, sino que se dirigen al extremo opuesto de esta y liberan en él su contenido al exterior, por exocitosis. Es típico de las células endoteliales, en las que determinadas sustancias tienen que atravesar dicha pared.

Núcleo

Es la estructura celular principal de la célula eucariota, que contiene el genoma celular y en el que se produce la replicación del ADN y la síntesis del ARN. Es un orgánulo rodeado por una membrana doble con poros, a través de las cuales pasan las moléculas desde y hacia el citoplasma. Contiene la información genética de la célula. En él se distingue un nucléolo. En las células vegetales, el núcleo ocupa una posición excéntrica por el empuje de las vacuolas. Según la teoría endosimbiótica, se originó por plegamiento de la membrana plasmática de una célula procariota. Las células tienen un solo núcleo, aunque algunas pueden carecer de él. El núcleo puede estar en dos estados diferentes: núcleo interfase o núcleo en división.

a) Núcleo Interfásico

En la célula animal, el núcleo en reposo está en el centro, y en la vegetal, se encuentra excéntrico porque las vacuolas lo desplazan junto a la pared celular. Su tamaño depende de la actividad de la célula y de la cantidad de ADN.

Partes:

Membrana nuclear: es doble y tiene poros nucleares:
- Membrana nuclear externa: tiene ribosomas porque es continua con el RE rugoso o liso. Hay una comunicación entre el espacio perinuclear y la luz del RE.
- Membrana nuclear interna: su cara nuclear está cubierta por una red de fibras proteicas (lámina nuclear), y ahí se ancla la cromatina.
Nucleoplasma: red de fibras que ocupa todo el interior del núcleo y le proporciona soporte estructural. En él se encuentra la cromatina, los sistemas enzimáticos y moléculas e iones.
Cromatina: es el material genético del núcleo interfásico. Se presenta en forma de grumos y fibrillas. Las proteínas principales asociadas a la cromatina son las histonas, que son las responsables del empaquetamiento del ADN.
Tipos:
- Heterocromatina: es más condensada y transcripcionalmente inactiva.
- Eucromatina: es más extendida y transcripcionalmente activa. Es la más abundante en la interfase.
Nucléolo: estructura esférica que carece de membrana y destaca en el núcleo interfásico. Son como gránulos y pequeñas fibras. Es donde se forma el ARN ribosómico. Suele haber uno o dos por núcleo.

Funciones:

Se sintetizan todos los tipos de ARN ribosómico, y se forman las subunidades de los ribosomas.

b) Núcleo en División

Durante la mitosis se produce la desorganización del núcleo, y los filamentos de cromatina sufren enrollamientos sucesivos para formar cromosomas. Al condensarse se forman estructuras gruesas, densas y cortas.

Estructura de los Cromosomas:

Presentan:
- Dos cromátidas: son las dos mitades longitudinales del cromosoma, cada una de ellas formada por una molécula de ADN. Son simétricas, paralelas e iguales. Están unidas por un estrechamiento (centrómero).
- Centrómero: punto de unión entre dos cromátidas que ocupa una posición variable y divide al cromosoma en dos brazos.
- Brazos: son cada una de las porciones, de misma o distinta longitud, en que el centrómero divide al cromosoma.
- Cinetocoros: son discos proteicos que se sitúan a ambos lados del centrómero en cada cromátida.
- Satélite: porción esférica de un extremo del cromosoma y separada del resto por constricción secundaria, y que aparece a veces.
- Telómero: extremos del cromosoma.
- Bandas: segmentos del cromosoma que aparecen como bandas anchas, claras y oscuras.

Clasificación:

- Metacéntricos: el centrómero está en la mitad del cromosoma y los brazos tienen la misma longitud.
- Submetacéntricos: el centrómero ocupa una posición submedial. La longitud de un brazo es algo mayor que la del otro.
- Acrocéntricos: el centrómero está muy cerca del extremo del cromosoma. Los brazos tienen una longitud muy diferente.
- Telocéntricos: el centrómero está en el extremo del cromosoma y presenta un único brazo distinguible.

Glucólisis

Es el proceso por el que una molécula de glucosa se degrada a dos de ácido pirúvico, liberando energía y formando dos ATP y dos NADH.

Fórmula:

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD⁺ = 2 ácido pirúvico + 2 ATP + 2NADH + 2H⁺

Características:

La glucólisis se localiza en el citoplasma celular. El ATP se produce por un mecanismo llamado síntesis a nivel de sustrato, en el que para transferir el grupo fosfato hasta el ADP y originar ATP, se utiliza la energía liberada en la hidrólisis de compuestos fosforilados de alta energía.

Respiración Celular

Es el proceso por el que una molécula de glucosa se oxida hasta CO₂ y H₂O con intervención de O₂.

1) Descarboxilación Oxidativa del Ácido Pirúvico a AcetilCoA

Etapa de la respiración celular en la que las dos moléculas de ácido pirúvico procedentes de la glucólisis, ingresan en la matriz mitocondrial donde sufre una descarboxilación, liberando una molécula de CO₂, y se forma NADH. Se forma un grupo acetilo, que es activado por el coenzima A, y produce acetilCoA. Por molécula de glucosa se forman: dos moléculas de acetilCoA, dos NADH y dos CO₂.

2) Ciclo de Krebs, del Ácido Cítrico o de los Ácidos Tricarboxílicos

Etapa de la respiración celular. Es una ruta cíclica que se localiza en la matriz mitocondrial, en la que se oxida el acetilCoA a moléculas de CO₂ y H⁺, y que son capturadas por el NAD⁺ y el FAD. Fórmula de una vuelta: AcetilCoA + ADP + Pi + 3NAD⁺ + FAD = 2CO₂ + CoA-SH + ATP + 3NADH + 2H⁺ + FADH₂. El ciclo se inicia cuando un grupo acetilo (acetilCoA) con una molécula de 4C (oxalacetato) forma un compuesto de 6C (citrato). Se eliminan dos C en forma de CO₂, y se regenera el oxalacetato en condiciones de aceptar otra molécula de acetilCoA. En este ciclo se produce muy poca energía (dos ATP) que queda contenida en los electrones y protones de los coenzimas reducidos (NADH y FADH₂), que en la siguiente etapa irán hasta el O₂ a través de la cadena respiratoria, donde se generará la mayor energía de la respiración celular. El esqueleto carbonado de la glucosa (grupos acetilo), se ha degradado a CO₂. En dos vueltas de ciclo se obtienen dos GTP, seis NADH y dos FADH₂.

3) Transporte de Electrones y Fosforilación Oxidativa

• Los electrones de las moléculas de NADH y FADH₂ son transportados por una cadena de transporte electrónico hasta el O₂, que se reduce a H₂O.
• La cadena de transporte electrónico está constituida por cuatro complejos de proteínas transportadoras y coenzimas.
• Los electrones fluyen por la cadena por reacciones de oxidación-reducción, pasando de los compuestos de mayor a menor nivel energético, hasta que los electrones llegan al O₂.
• Según la Hipótesis Quimiosmótica (elaborada por Mitchell), la energía liberada por los electrones desde el NADH y el FADH₂ hasta el O₂, es utilizada por algunos componentes de la cadena respiratoria para translocar protones desde la matriz hasta el espacio intermembrana, lo que genera un gradiente electroquímico en la membrana mitocondrial interna.
• Este gradiente hace que los protones tiendan a volver de nuevo a la matriz a favor de gradiente a través de la ATP sintetasa. La energía liberada por los protones en la ATP sintetasa es aprovechada para fosforilar ADP y generar ATP.

Fermentación

Proceso metabólico catabólico que tiene lugar en el citoplasma, por el que las células obtienen energía en condiciones anaerobias, por oxidación parcial de la glucosa y de otros combustibles orgánicos.

Características:

• El aceptor final es una molécula orgánica que se reduce y origina el producto final.
• La degradación de la glucosa no es completa, y el producto final es otra molécula orgánica.
• El rendimiento energético es de dos moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Fermentación Láctica

El ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas, se convierte en ácido láctico. El ácido pirúvico acepta los electrones del NADH producidos en la glucólisis y se reduce a ácido láctico, en una reacción catalizada por el enzima lactato deshidrogenasa.

Fórmula:

Glucosa + 2ADP + Pi = 2 ácido láctico + 2ATP

Células que realizan la fermentación láctica:

• La realizan muchos microorganismos, como las de los géneros Lactobacillus, y son las responsables de la obtención industrial de sus derivados: quesos, yogures,…
• Se produce también en las células del músculo esquelético durante ejercicios cortos e intensos, en los que el aporte de O₂ es insuficiente para oxidar la glucosa por vía aerobia (el ácido láctico que se acumula en los músculos produce las agujetas).

Fermentación Alcohólica

El ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas, se convierte en etanol. El piruvato se descarboxila y pierde una molécula de CO₂, y se transforma en acetaldehído, que es reducido a etanol por el NADH obtenido en la glucólisis.

Fórmula:

Glucosa + 2ADP + 2Pi = 2 etanol + 2CO₂ + 2ATP

Células que realizan la fermentación alcohólica:

• La realizan las levaduras del género Saccharomyces, que dependiendo de sus condiciones de fermentación, originan bebidas alcohólicas.
• También se utiliza para elaborar el pan. El CO₂ y el alcohol se eliminarán en la cocción.

Procesos Catabólicos: Células y Aceptores de Electrones

La degradación de los combustibles orgánicos se produce por reacciones exergónicas de oxidación-reducción en las que los electrones son transferidos de una molécula rica en energía a un aceptor final con un nivel energético inferior. En función del aceptor final de electrones utilizado, las células se clasifican en:

• Aerobias: son la mayoría de las células. Utilizan el oxígeno molecular como aceptor final de electrones para oxidar las moléculas orgánicas que utilizan como nutrientes.
• Anaerobias: utilizan una molécula orgánica o inorgánica como aceptor final de electrones en lugar de oxígeno.
• Facultativas: utilizan el O₂ como aceptor final, pero cuando este escasea, oxidan las moléculas orgánicas.

Rutas Metabólicas

Organización en secuencias de las reacciones químicas que tienen lugar en las células y en el que el producto de la reacción es el sustrato del siguiente.

Mecanismos de Síntesis de ATP:

1) Síntesis a nivel de sustrato: para transferir el grupo fosfato hasta el ADP y originar ATP, se utiliza la energía liberada en la hidrólisis de compuestos fosforilados de alta energía.
2) Fosforilación acoplada al transporte de electrones: la síntesis de ATP está acoplada al transporte de electrones a través de las cadenas respiratorias y fotosintética (cadenas formadas por proteínas y coenzimas transportadores de electrones en las que se producen sucesivas reacciones redox). A medida que los electrones circulan por las cadenas, pierden energía, que es utilizada por un enzima, la ATP sintetasa, para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi. Según la Hipótesis Quimiosmótica (elaborada por Mitchell), la energía liberada por los electrones desde el NADH y el FADH₂ hasta el O₂, es utilizada por algunos componentes de la cadena respiratoria para translocar protones desde la matriz hasta el espacio intermembrana, lo que genera un gradiente electroquímico en la membrana mitocondrial interna. Este gradiente hace que los protones tiendan a volver de nuevo a la matriz a favor de gradiente a través de la ATP sintetasa. La energía liberada por los protones en la ATP sintetasa es aprovechada para fosforilar ADP y generar ATP. Si la fosforilación sucede en la mitocondria se llama fosforilación oxidativa, y si ocurre en el cloroplasto, fotofosforilación.

Metabolismo

Es el conjunto de reacciones químicas catalizadas por enzimas que se desarrollan en los seres vivos, fundamentalmente en el interior de la célula, cuyos objetivos son producir energía y fabricar compuestos químicos necesarios para reponer las moléculas y estructuras que se van degradando. El metabolismo celular comprende dos tipos de procesos: anabolismo y catabolismo. Estos dos procesos no ocurren ni de forma simultánea, ni en el mismo lugar de la célula, pero están acoplados, y las transferencias energéticas se producen mediante intermediarios metabólicos. Las reacciones del metabolismo que son procesos de oxidación-reducción, están encadenadas en rutas metabólicas.

Anabolismo

Es la fase constructiva (biosíntesis) del metabolismo, en la que las moléculas sencillas y oxidadas son utilizadas para construir moléculas complejas y reducidas. Presenta las siguientes características: son reacciones de reducción, son divergentes, es decir, se forman productos a partir de pocos sustratos se obtienen muchos productos, y son procesos endergónicos, por lo que se consume energía (ATP).

Catabolismo

Es la fase degradativa del metabolismo en la que las moléculas complejas y reducidas son degradadas a compuestos más sencillos y oxidados. Presenta las siguientes características: son reacciones de oxidación, son convergentes, pues a partir de un número de compuestos iniciales se forman pocos productos, y son procesos exergónicos, pues se libera energía (ATP).

Plastos

Son orgánulos celulares membranosos, y son exclusivos de las células vegetales.

Tipos:

1) Cromoplastos: almacenan pigmentos como la clorofila (proporcionan color verde) o los carotenos (color amarillo, naranja).
2) Leucoplastos: son incoloros y almacenan sustancias que se utilizan, como los amiloplastos (almacenan almidón).

Características de los Cloroplastos

Se localizan en las células vegetales fotosintéticas y buscan la cara de la célula donde incide la luz. Su forma es ovoide o lenticular. El número varía, hay de 20 a 40 cloroplastos. Muchas algas solo tienen un cloroplasto.

Estructura

Presenta una doble membrana (interna y externa) con un espacio intermembrana. La membrana interna no tiene crestas y delimitan un espacio central (estroma). La membrana tilacoidal forma la pared de unos discos aplanados (tilacoides). Estos tilacoides están dispuestos en pilas o montones (grana). El espacio interno de cada tilacoide se llama espacio tilacoidal.

Funciones

Son responsables de la fotosíntesis, por el que las células obtienen energía de la luz solar y la utilizan para sintetizar glucosa a partir de CO₂ y H₂O, y liberan O₂. Generan energía metabólica (ATP), que tiene lugar en la membrana de los tilacoides: CO₂ + H₂O = C₆H₁₂O₆ + O₂. En el estroma se utiliza la energía producida para formar la materia orgánica en inorgánica.

Composición

• El estroma contiene ADN, ribosomas, enzimas e inclusiones en forma de granos de almidón y lipídicas.
• La membrana de los tilacoides contiene muchos pigmentos.

Mitocondria

Son orgánulos celulares membranosos donde se producen reacciones químicas que suministran energía para realizar las actividades celulares. Son estructuras dinámicas, que se mueven, agrupan, se separan, se fusionan y se dividen. Al conjunto de mitocondrias se les llama condrioma. Su forma es variable, pueden ser desde casi esféricas hasta cilíndricas y alargadas. El número varía en función de los requerimientos energéticos de la célula.

Estructura

Consta de una matriz (espacio interno), una doble membrana (la externa y la interna, que está replegada de crestas que incrementan su superficie) y un espacio intermembrana (entre las dos membranas).

Composición

Contiene moléculas de ADN mitocondrial, mitorribosomas, iones, agua y gran cantidad de enzimas que intervienen en el ciclo de Krebs.

Función

Produce ATP.

Génesis de Mitocondrias y Cloroplastos

Según la teoría endosimbiótica, el origen de las mitocondrias y de los cloroplastos está en unas bacterias endocitadas y no digeridas por una célula eucariota con la que establecieron una relación simbiótica.

Los datos que apoyan esta teoría son: las mitocondrias y los cloroplastos tienen un tamaño similar al de las bacterias, se reproducen por bipartición al igual que las bacterias, disponen de su propio ADN y ribosomas. Los cloroplastos realizan la fotosíntesis de forma parecida a como lo hacen las cianobacterias.

Aparato de Golgi

Está compuesto por membranas e interviene en el transporte de proteínas y en la síntesis de lípidos. En la célula vegetal sintetiza polisacáridos, que forman la pared celular. Está formado por un conjunto de cisternas y vesículas asociadas. Las cisternas se disponen formando pilas (dictiosoma). El número de dictiosomas varía según la función que realiza la célula. Está en todas las células eucariotas menos en los glóbulos rojos, y suele estar cerca del núcleo.

Estructura

a) Cara cis: está cerca de las membranas del RE orientado hacia el núcleo. Es convexa y presenta muchas vesículas a su alrededor (vesículas de transición), que se desprenden por gemación del RE y se fusionan con la primera cisterna de la cara cis. Se produce un transporte de moléculas entre los dos orgánulos.
b) La cara trans: está cerca de la membrana plasmática. De ellas se desprenden por gemación las vesículas de secreción. En los bordes de las cisternas del centro del dictiosoma, hay muchas vesículas (vesículas de transporte), que se forman por gemación de una cisterna y se fusionan con la siguiente, trasladándose moléculas de una cisterna a otra (en dirección cis-trans).

Funciones

• Forma los lisosomas primarios.
• Síntesis de polisacáridos.
• Glucosilación: se completa la glucosilación del RE.
• Regeneración de la membrana plasmática.
• Modificación, empaquetamiento, transporte, distribución y secreción de moléculas sintetizadas en el RE. Las proteínas y los lípidos pasan del RE a las cisternas de la cara cis por las vesículas de transición. Las moléculas van pasando de una a otra cisterna a través de vesículas de transporte, y se empaquetan en vesículas de secreción, que se desprenden por gemación de las cisternas de la cara trans del dictiosoma. Las vesículas de secreción pueden acumularse en el citoplasma (lisosomas), desplazarse hasta la membrana plasmática y fusionarse liberando su contenido al exterior mediante exocitosis, o acumularse cerca de la membrana plasmática y fusionarse con ella liberando su contenido al exterior (exocitosis regulada).

Peroxisomas

Son orgánulos pequeños rodeados por una membrana simple, que contienen en su interior unos 50 enzimas de oxidación (peroxidasas y catalasas). Suelen localizarse junto al RE y presentan enzimas oxidativos. Se cree que sus membranas se forman a partir del RE.

Funciones

Oxidan moléculas (producen agua oxigenada), lo descomponen y lo convierten en agua y oxígeno. Participan en la degradación de los ácidos grasos a acetilCoA.

Lisosomas

Son vesículas, que contienen enzimas que digieren el alimento de las células, rodeadas de membrana que contienen unas 50 enzimas digestivas que pueden hidrolizar biomoléculas. Su interior es muy ácido. Si la membrana de los lisosomas se rompe, la dependencia ácida de los enzimas protegería el contenido del citosol, ya que dejarían de actuar en las condiciones de pH de este.

Tipos

a) Lisosomas primarios: se forman por gemación a partir de las cisternas del aparato de Golgi. Contienen enzimas hidrolíticas. Son vesículas de transporte ovaladas o redondeadas. Pueden originar lisosomas secundarios o verter su contenido al exterior, lo que provoca la lisis del material extracelular.
b) Lisosomas secundarios: se forman al fusionarse un lisosoma primario con una vacuola que contiene materiales para digerir. En su interior hay enzimas hidrolíticos y materiales en proceso de digestión. Pueden ser fagolisosomas o autofagolisosomas.

Funciones

Realizan la digestión intracelular del material captado del exterior de la célula por endocitosis y de los orgánulos inservibles.

Vacuolas

Son compartimentos rodeados por una membrana simple, que se sitúan en el citoplasma de las células eucariotas. En las células animales, si existen, son pequeñas y varias. En las células vegetales hay muchas pequeñas, que maduran, se hacen grandes y se unen formando una gran vacuola central. Derivan del RE y del aparato de Golgi.

Funciones

a) En las células vegetales: almacenan sustancias de reserva, productos de desecho y pigmentos. Almacenan agua y mantienen la turgencia. Regulación de los procesos osmóticos.
b) En otras células: si existen, pueden ser de dos clases: pulsátiles (regulan la cantidad de agua) o digestivas. En numerosos protozoos hay unas vacuolas (vacuolas contráctiles) que regulan la cantidad de agua. Por ejemplo: regula los procesos osmóticos.

Envolturas y Cubiertas Celulares

1) Matriz Extracelular

Es el medio en el que están embebidas las células de los tejidos animales. Está compuesta por proteínas y polisacáridos.

Funciones

Proporcionan un soporte estructural a los tejidos y difunden e intercambian sustancias.

2) Paredes Celulares

Rodea la membrana y da protección y rigidez a la célula.

a) La pared celular de los vegetales

Presentan distintas capas:
- La lámina media es la primera capa que se origina y está compuesta por pectina (heteropolisacárido). Va a ser compartida con la célula adyacente.
- Las paredes primaria y secundaria:
Pared primaria: es delgada y semirrígida. Se forma por secreción de sustancias al exterior de la membrana plasmática. Está formada fundamentalmente por fibras de celulosa inmersas en una matriz formada por agua. Su estructura es una red de fibras de celulosa en capas y conectadas por moléculas de hemicelulosa y pectina. Las proteínas estructurales se asocian a esta estructura y la refuerzan.
Pared secundaria: es gruesa y rígida, e impide el crecimiento celular. Su estructura es laminar, las fibras de celulosa están ordenadas y tienen orientaciones diferentes en las sucesivas capas, formando una estructura muy resistente. A veces tienen lignina. No todas las células vegetales tienen pared secundaria.

b) Pared celular de hongos

El polisacárido estructural más abundante es la quitina, que es un polímero de restos de N-acetilglucosamina, y que es también el componente principal del exoesqueleto de los artrópodos.

c) Pared celular de los moneras (bacterias)

Compuesta por mureína.

Estructuras Formadas por Microtúbulos

1) Centriolos

Cada uno es una corta formación cilíndrica, constituida por nueve tripletes de microtúbulos periféricos, unidos entre sí, y ningún microtúbulo central (estructura 9 + 0).

Funciones

Forman otros centriolos ellos mismos e intervienen en el origen y en el crecimiento de los cilios, los flagelos y el huso acromático.

2) Centrosoma

Es una estructura localizada muy cerca del núcleo en las células animales. Está constituido por un par de centriolos (diplosoma) orientados perpendicularmente entre sí y rodeados por un material pericentriolar amorfo.

Funciones

Organiza los microtúbulos celulares, participa en la mitosis mediante la formación del huso mitótico.

3) Cilios

Son prolongaciones móviles de la membrana plasmática constituidas por microtúbulos. Son cortos y numerosos.

4) Flagelos

Son prolongaciones móviles de la membrana plasmática constituidas por microtúbulos. Son largos y escasos.

Estructura de Cilios y Flagelos

- En el tallo: hay nueve pares (dobletes) de microtúbulos (estructura 9 + 2).
- En la base: (estructura 9 + 0), son tripletes y ninguno en el medio.

Retículo Endoplasmático

Es una red de túbulos y sacos que presentan continuidad entre sus membranas y se extienden por todo el citoplasma. Es una red de membrana que se extiende desde la membrana nuclear y atraviesa el citoplasma. La membrana del RE tiene una estructura y una composición semejante.

a) RE liso

: -No esta asociado a ribosomas. Carece de ribosomas y actua en la síntesis de lipidos. –Es abundante en las celulas del musculo estriado, en las q fabrican esteroides, y en los hepatocitos (celulas del higado). –Funciones: fabrica la mayoria de los lipidos, intervienen en la contracción muscular y en la detoxificacion para inactivar toxinas (colorantes, insecticidas, medicamentos, etc.). b)RE rugoso: -Esta asociado a ribosomas. Tiene muchos ribosomas y actua en el procesado y el transporte de proteinas–Funciones: participa en la síntesis y distribución de proteinas, e interviene en la glucosilacion de proteinas (unir glucidos en el interior del RE rugoso a proteinas y formar glucoproteinas).

RIBOSOMAS: son paticulas subcelulares sin membrana, con forma de granulos esfericos, solo visibles al microscopio electronico. Estan compuestas por proteinas ribosomicas, ARN ribosomico y gran cantidad de agua. –Estructura: formados por dos subunidades (una grande y otra pekeña) compuestas por sus propias proteinas y ARN, q permanecen separadas en el citosol, y solo se unen para realizar su funcion. –Tipos: a) Ribosomas procariotas: completos, tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. b)Ribosomas eucariotas: completos, tienen un coeficiente de sedimentación de 80 S. Son mas grandes. –Localizacion: pueden encontrarse libres en el citosol, aislados o en grupos (polisomas), adheridos a la cara externa de la membr del RE rugoso, en mitocondrias y cloroplastos, o adheridos a la membr del nucleo. –Funcion: lugar donde se produce la síntesis de proteinas, en la q se requiere la union de una subunidad grande y otra pequeña, q se separan al terminar de fabricar la proteina.

Tª ENDOSIMBIOTICA: PASO DE LA C PROCARIOTA A LA C EUCARIOTA: CÓMO APARECIERON LAS MITOCONDRIAS, CLOROPLASTS:

 La Tª endosimbiotica propuesta por Margulis es la mas aceptada, y explica que: 1)Una primitiva C. eucariota perdió la pared celular y plegó su membrana para incrementar la superficie de absorción. Progresivamente aumentó su tamaño. 2) X plegamiento de la membrana se fueron formando vesiculas y comenzó la digestión celular. El plegamiento del fragmento de membrana al q estaba unido en ADN circular originó un precursor del nucleo. 3)Se empezaron a sintetizar fibras y microtúbulos, q generó vesiculas digestivas y un esbozo de RE. Algunas vesiculas se aplanaron y rodearon el nucleo incipiente, q cada vez acumulaba mas ADN. 4)El incipiente sistema de membranas y el precursor del nucleo evolucionaron hasta convertirse en verdaderos organulos( nucleo, Golgi, RE). Se origino un fagocito primitivo. 5)Este fagocito fue endocitando distintas celulas procariotas con las q estableció una relacion endosimbionte (mitocondrias y cloroplastos). En la endosimbiosis, el fagocito proporcionaba a las celulas procariotas seguridad y alimento, y estas le proporcionaban a él mejoras en su metabolismo. 6)En su transformación en organulos, las mitocondrias y cloroplastos perdieron la mayor parte de su material genetico, se hicieron muy dependientes del huesped y empezaron a estar sujetos a su control.

EL ORIGEN DE LAS CELULAS

: se cree q las primeras celulas (progenotas) surgieron cuando un material q podia autoreplicarse y con variedad de biomoleculas qedaron aislados del medio x una envoltura de moleculas de fosfolípidos. Se considera q el ARN es la unica molecula capaz de servir como molde y catalizar su propia replicación. Los progenotas son el ancestro comun del q provienen todas las celulas actuales; de ellos evolucionaron las arqueobacterias, las cubacterias y las urcariotas, de las q se creen q provienen las c eucariotas actuales . TEORIA CELULAR: CELULA: fue completada por Virchowcon su aforismo “omnis cellula ex cellula” (toda celula procede de otra celula ya existente). 1)La celula es la unidad min dotada de vida. 2)Todos los organismos vivos estan compuestos por una o mas celulas, por lo q la celula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ya q las reacciones metabolicas q se producen en un organismo tienen lugar dentro de ella. 3)Toda celula se origina a partir de otra celula ya existente (bipartición, mitosis…) 4)Las celulas contienen la información hereditaria de los organismos de los q forman parte. Esta información genetica pasa de la celula madre a la celula hija.

MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR: C EUCAR Y PROCAR:

Las celulas eucariotas y procariotas son los modelos de organización celular. a)Las celulas procariotas (bacterias): son celulas muy primitivas, poco evolucionadas, pequeñas y simples estructuralmente y funcionalmente. No tienen nucleo organizado xq no tienen membrana nuclear. Su material genetico es el ADN circular y no realizan la mitosis, sino la bipartición. Apenas tienen organulos celulares, solo ribosomas pequeños. Presentan pared celular formada por mureina,  y flagelos submicroscopicos.  b) Las celulas eucariotas:son celulas mas evolucionadas, mas complejas estructuralmente y funcionalmente mas especializadas, y mas grandes. Presentan un nucleo rodeado por una membrana nuclear, su material genetico esta compuesto x muchas moleculas de ADN lineal. Realizan la mitosis. Tienen una variedad de organulos (mitocondrias, ap de Golgi, lisosomas, vacuolas, RE  y peroxisomas. Tienen ribosomas grandes. Las de los vegetales presentan pared celular formada por celulosa. Presentan cilios y flagelos microscopicos. TIPOS DE C EUCARIOTAS:C ANIMAL Y VEGETAL: 1)C. vegetal: estan rodeadas x una pared celular, contienen vacuolas grandes y varios tipos de plastos, y carecen de centriolos. 2) C animal: carecen de pared celular, de plastos y presentan centriolos y pequeñas y escasas vacuolas q pueden estar tambn ausentes.

CITOESQUELETO:

esta formado por una red de filamentos proteicos largos y delgados, q se extienden x el citoplasma. Determina la forma de la celula, sus movimientos y los de sus organulos, y la separacion de los cromosomas durante la division celular. Estos filamentos estan unidos a la membrana plasmat o se dispersan desde un lugar central cercano al nucleo. La red q constituyen es una estructura dinamica q se reorganiza continuamente según se mueven y cambian de forma las celulas. Se distinguen 3 tipos de filamentos: a)Filamentos intermedios: tienen un grosor intermedio y estan formados x muchas hebras de proteinas fibrosas alargadas. -Funciones: permite a las celulas resistir las tensiones mecanicas q se producen cuando son estiradas. b)Microfilamentos: son los filamentos mas finos formados por polimeros helicoidales de la proteina actina. Estan debajo de la membrana plasmatica donde configuran una red. Se encuentran en todas las celulas eucariotas, pero resultan abundantes en las celulas musculares. –Funciones: proporciona un soporte mecanico, determina la forma de la celula y hace posible el mov de la superficie celular. c)Microtúbulos: estan formados por subunidades de las proteinas globulares llamados tubulina. Son cilindros largos, rectos y huecos.-Funciones: forman parte estructural de los cilios y flagelos, y generan el huso mitótico, q permite la separacion de los cromosomas cuando la celula se divida.

CARÁCTER ANFIBÓLICO DEL CICLO DE KREBS:

el ciclo de Krebs tiene una doble función dentro del metabolismo celular: -Funcion catabólica:El acetilCoa q se oxida en el ciclo de Krebs viene de la oxidación de la glucosa en la glucolisis, pero tambn de la oxidación de los ac grasos o de la degradación de aminoácidos. El ciclo de Krebs es la ruta en la q converge el catabolismo de glúcidos, aminoácidos y lípidos. –Funcion anabólica: el ciclo de Krebs se emplea como fuente de precursores para las rutas biosintéticas. A partir del oxalacetato se pueden sintetizar glucosa y aminoácidos. DEGRADACION DE AMINOACIDOS: los aminoácidos sobrantes de la síntesis de proteínas se degradan siguiendo una serie de rutas metabólicas q confluyen en el ciclo de Krebs. OXIDACION DE AC GRASOS:B-OXIDACION O HELICE DE LYNEN: La oxidación de los ac grasos se produce en la matriz mitoc, en una ruta llamada Beta-oxidacion o hélice de Lynen. La degradación se produce a través de una secuencia de reacciones (B-oxidaciones), q van separando fragmentos de 2 carbonos en forma de acetilCoA, comenzando x el extremo carboxilo de la cadena. SE FORMAN: 1 molec de acetilCoa, 1 FADH y 1NADH.

CITOPLASMA:

es el espacio entre la membrana plasmat y la memb nuclear. Esta formado por el citosol y los organulos y estructuras inmersos en él, entre los q se encuentra el citoesqueleto. CITOSOL O HIALOPLASMA: es una solucion compuesta en un 70-85% por agua y un 15-30% por otros componentes disueltos o en suspensión: glucidos, lipidos, proteinas, etc.  DEFINICIONES: -Fagosoma: vesicula intracelular formada x un proceso de fagocitosis. –Fagolisosoma: es el resultado de la fusion de una vesicula fagocítica (fagosoma) con un lisosoma.