2024 - Tema 3

estructura y función celular

Tema 3

Célula. Tipos de células. Membrana citoplasmática: estructura y funciones. Transporte de agua y solutos a través de las membranas biológicas. Endocitosis y exocitosis. Citoplasma. Retículo endoplásmico. Aparato de Golgi. Lisosomas.Ribosomas. Mitocondrias. Plastidios. Vacuolas. Pared celular. Comunicaciones intercelulares. Núcleo: membrana nuclear, nucleoplasma, nucléolo, dinámica nuclear. Cromosomas. Mecanismos de división celular: mitosis y meiosis.

¿que vamos a aprender?

Tipos de células

EucariotasProcariotas

Concepto de célula

Teoría endosimbiótica

Morfología y fisiología

Mitosis y Meiosis

Transporte a través de la membrana

Célula

La teoría celular establece que todos los organismos están formados de células y todas las células derivan de células preexistentes. Dado que esta teoría fue desarrollada y probada inicialmente en la década de 1850, muchas investigaciones han confirmado que la célula es la unidad estructural y funcional fundamental de vida.

Cuando se formaron las primeras células tomaron con ellas las características que ahora están compartiendo entre todas las formas de vida conocidas:1. proteínas que realizan la mayoría de las funciones de la célula; 2. ácidos nucleicos que almacenan, transmiten y procesan información; 3.carbohidratos que proporcionan energía química, carbono, soporte e identidad; y 4. una membrana plasmática, que sirve como una barrera selectivamente permeable.

¿ Qué es lo mínimo que tiene que tener una célula para ser considerada como tal?

Membrana plasmática

Material genético

Citoplasma

Ribosomas

Membrana celular

(Eucariotas y Procariotas)

membrana plasmática separa la vida de la “no vida”. Consiste en una bicapa de fosfolípidos y proteínas que la atraviesan. Dentro de la membrana todo el contenido se denomina citoplasma. El efecto combinado de la bicapa lipídica y proteínas de membrana prohíbe la entrada de muchas sustancias que serían peligrosas para la vida y al tiempo que permiten el paso de moléculas e iones necesarios para la vida. FUNCIÓN: barrera selectiva y semipermeable

Material genético enprocariotas

CROMOSOMA bacteriano está formado por una sola molécula de ADN bicatenario circula, asociada a proteínas no histónicas. No está rodeado por ninguna membrana nuclear, por lo que a la región en la que se sitúa se le llama nucleoide. Suele estar unido a los mesosomas FUNCIÓN: contiene información GENÉTICA.

PLÁSMIDOS Son moléculas de ADN que contienen genes, pero son físicamente independientes de los cromosomas celulares FUNCIÓN: EJ. RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS.

Material genético eneucariotas

núcleo El núcleo contiene los cromosomas y funciona como un centro administrativo para el almacenamiento de información y tratamiento. Es el más grandes y mejor organizado de todos los organelos, está encerrado por una estructura única, una membrana doble compleja llamada envoltura nuclear. FUNCIÓN: estructural. información

Citoplasma

(Eucariotas y Procariotas)

dentro de la membrana plasmática, los contenidos de una célula se llaman conjuntamente citoplasma (célula-formada). En los eucariotas, el citoplasma consiste en todo lo que está dentro de la membrana plasmática excepto el núcleo; la porción líquida del citoplasma se llama citosol. El citosol es el componente fluido del citoplasma en el que están suspendidos lAs organelAs celulares. El citosol constituye hasta el 55% del volumen celular. Está formado por proteínas (un 20%) y tiene la consistencia parecida a un gel. el citoplasma es el "medio" o "matriz" donde se llevan a cabO las reacciones metabólicas de las células (procarioas y eucariotas).

Ribosomas

(Eucariotas y Procariotas)

son complejos supramoleculares de ácido ribonucleico (ARN) y proteínas ribosómicas, constituyendo una máquina moleculaR. Son los centros celulares de traducción que hacen posible la expresión de los genes. no se consideran organelas, por la ausencia de membrana.

Los ribosomas eucarióticos no solo se dispersan libremente en el citosol, pero también están asociados con un orgánulo llamado retículo endoplásmico. Las proteínas fabricadas por ribosomas libres permanecen en el citosol o se importan en otros orgánulos, como el núcleo. Aquellos hechos en la superficie del re tiene un destino diferente. FUNCIÓN: SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Tipos de célula

Las Células se dividen en dos tipos fundamentales: eucariotas y procariotas. Esta división se basa principalmente en la morfología celular: las células eucariotas tienen un compartimiento ligado a la membrana llamado núcleo, poseeen organelas y las células procariotas no. Los miembros de Bacteria y Archaea son procariotas; los miembros de los Eukarya, que incluyen algas, hongos, plantas y animales, son eucariotas.

Cuando se comparan las células procariotas y eucariotas típicas, tres diferencias clave se destacan: 1. Las células eucariotas son en general mucho más grandes que las procariotas. 2. Los cromosomas procariotas están en un nucleoide débilmente definido en una región, mientras que los cromosomas eucarióticos están encerrados dentro de un compartimiento ligado a la membrana llamado núcleo. 3. El citoplasma de las células eucarióticas está dividido en compartimentos con un mayor número de organelos distintos en comparación con los citoplasmas en células procariotas.

Célulaprocariota

Durante casi 200 años, los biólogos pensaron que las células procariotas eran simples en términos de su morfología y que había poco diversidad estructural entre especies. Las recientes mejoras en microscopía y otras herramientas de investigación, sin embargo, han cambiado drásticamente nuestra visión de los procariotas.

pared celular La pared celular forma un "exoesqueleto" protector. En la mayoría de las bacterias, el peptidoglucano es el componente estructural primario de la pared celular, y algunos también incluye una membrana externa que consiste en glicolípidos. FUNCIÓN: estructural. virulencia e identidad celular (estas dependen de polisacáridos extracelulares).

membranas fotosintéticas Soncomplejos de membrana interna, contienen las enzimas y las moléculas de pigmento requeridas para que ocurra la fotosíntesis. FUNCIÓN: fotosíntesis

¡¿microcompartimentos en procariotas?! Investigaciones recientes(Bobik y col., 2015) indican que varias especies bacterianas tienen microcompartimientos internos que podrían asemejarse a un pequeño oganelo, a diferencia de las organelas eucariotas, estos microcompartimentos estan formados 100% de proteína. FUNCIones: *almacenar iones de calcio; *sostener cristales de la magnetita mineral, que funcionan como una aguja de brújula para ayudar a las células a nadar de una manera dirigida; y *organizar las enzimas responsables de sintetizar compuestos de carbono complejos a partir de dióxido de carbono.

BOBIK, T. A., LEHMAN, B. P., & YEATES, T. O. (2015). BACTERIAL MICROCOMPARTMENTS: WIDESPREAD PROKARYOTIC ORGANELLES FOR ISOLATION AND OPTIMIZATION OF METABOLIC PATHWAYS. MOLECULAR MICROBIOLOGY, 98(2), 193-207."

Célulaeucariota

El dominio Eukarya incluye especies que van desde algas microscópicas hasta árboles de secuoya de 100 metros de altura. Protistas, hongos, plantas y animales son todos eucariotas. Aunque la multicelularidad ha evolucionado varias veces entre eucariotas, muchas especies son unicelulares. Las células eucarióticas miden entre 10-100 micras y las procariotas entre 0,1-0,5 micras, por lo cual la diferencia de tamaño es importante. (1 MICRa = 0.0001 CM).

retículo endoplasmático En las células eucariotas existen partes de la envoltura nuclear se extienden en el citoplasma para formar una fábrica extensiva rodeada de membranas llamada retículo endoplasmático (RE). Esta membrana es continua con la envoltura nuclear. Aunque el RE es una única estructura, tiene dos regiones que son distintas en estructura y función. existen dos tipos de re, el re rugoso y el re liso. FUNCIones: síntesis de proteínas (Re rugoso) y lípidos (re liso)

aparato de golgi En la mayoría de los casos, las proteínas que salen del RE rugoso primero deben pasar a través del aparato de Golgi antes de llegar a su destino final. FUNCIÓN: madura, empaqueta y distribuye las proteínas

lisosomas funcionan como centros de reciclaje. Contienen alrededor de 40 enzimas diferentes, cada una especializada para hidrolizar diferentes tipos de macromoléculas: proteínas, ácidos nucleicos, lípidos o carbohidratos. Los aminoácidos, nucleótidos, azúcares y otras moléculas que resultan de la hidrólisis se exportan del lisosoma a través de proteínas de transporte en la membrana del orgánulo. FUNCIÓN: hidrólisis enzimática

peroxisoma estos organelos tienen una sola membrana y se originan como vesículas del re. existen diferentes tipos de peroxisomas, por ej la de las células hepáticas o los glioxisomas en otras células. FUNCIÓN: son centros de reacciones de óxido-reducción.

Vacuola Las células de plantas, hongos y ciertos otros grupos carecen de lisosomas. En cambio, contienen un orgánulo prominente llamado vacuola. Comparado con los lisosomas de células animales, las vacuolas ocupan hasta el 80 % del volumen de la célula. FUNCIÓN: almacenamiento. hidrólisis enzimática. turgencia celular.

mitocondria El principal organelo responsable de suministrar ATP en animales, plantas y prácticamente todas las demás células eucariotas es la mitocondria. En eucariotas, la energía química de carbohidratos y grasas se usa para producir ATP. La mayoría de las enzimas y máquinas moleculares responsables para sintetizar ATP están incrustados en la membrana interna o suspendido en la matriz. FUNCIÓN: respiración celular. obtención de atp

cloroplasto La mayoría de las células de algas y plantas poseen un orgánulo llamado cloroplasto, en el cual la luz del sol se convierte en energía química durante la fotosíntesis. las plantas y las algas son verdes debido a la gran cantidad de cloroplastos que poseen sus células, tambén pueden existir especies de otros colores (rojas, pardas, etc), producto de otros pigmentos fotinteticos. FUNCIÓN: fotosíntesis

teoría endosimbiótica Como las mitocondrias, los cloroplastos contienen copias propias de cromosoma circular y pequeños ribosomas que fabrican algunas, pero no todas, las proteínas del orgánulo. Tanto las mitocondrias y los cloroplastos crecen y se dividen independientemente de la división celular. Estos atributos son extraños en comparación con los de los otros organelos y han llevado a los biólogos a proponer que las mitocondrias y los cloroplastos alguna vez fueron bacterias de vida libre. De acuerdo a la teoría de la endosimbiosis, estas bacterias fueron engullidas por antepasados ​​de eucariotas modernos, pero no fueron destruidos, en cambio, una relación mutuamente beneficiosa evolucionó.

citoesqueleto esta formado por diferentes fibras, llamados filamentos intermedio, de actina y microtúbulos. En esencia, el citoesqueleto organiza todos los orgánulos y otras estructuras celulares en una cohesión de todo. FUNCIÓN: forma y estabilidad celular. movimiento de materiale. división celular

pared celular En hongos, algas y plantas, las células poseen una pared celular externa además de su membrana plasmática. La pared celular se encuentra fuera de la membrana plasmática y proporciona una capa exterior duradera que proporciona soporte estructural a la célula. Las células de animales, amebas y otros grupos carecen de una pared celular su superficie exterior consiste únicamente en la membrana plasmática. Aunque la composición de la pared celular eucariótica varía entre especies e incluso entre tipos de células en el mismo individuo, el plan general es similar: varillas o fibras compuestas de los carbohidratos pasan a través de una matriz rígida hecha de otros polisacáridos y proteínas. FUNCIÓN: soporte estructural

pared celular fúngica

pared celular vegetal

Transporte celular

permeabilidad selectiva Las bicapas lipídicas, que se encuentran en las membranas biológicas, son altamente selectivas. Permeabilidad selectiva significa que algunas sustancias cruzan una membrana más fácilmente que otras. Las moléculas pequeñas y no polares (como el oxígeno) atraviesan las bicapas rápidamente. Por el contrario, las moléculas grandes y las sustancias con carga cruzan la membrana lentamente, o no la atraviesan. Moléculas muy pequeñas sin carga, como el agua (H2O), también pueden cruzar las membranas relativamente rápido, incluso aunque sean polares.

difusión Las moléculas o iones disueltos, o solutos, tienen energía térmica y están en constante movimiento aleatorio. El movimiento de moléculas y de iones que resulta de su energía cinética se conoce como difusión. Como los solutos cambian de posición aleatoriamente por la difusión, tienden a pasar de una zona de alta concentración a una zona de baja concentración. La diferencia en las concentraciones de solutos crea un gradiente de concentración.

osmosis El movimiento del agua es un caso especial de difusión que recibe un nombre propio: ósmosis. La ósmosis ocurre únicamente cuando las soluciones están separadas por una membrana que es permeable a algunas moléculas pero no a otras, es decir, una membrana selectivamente permeable.

proteínas de membrana Algunas proteínas atraviesan la membrana y tienen segmentos en la superficie interna y en la externa. Este tipo de proteínas se llaman proteínas integrales de membrana, o proteínas transmembranales. Otras proteínas, llamadas proteínas periféricas de membrana, solo están presentes en un lado de la membrana. es importante tener en cuenta que la posición de estas proteínas no es estática. Al igual que los fosfolípidos de la bicapa, las proteínas de membrana están en constante movimiento, difundiéndose a través de la película aceitosa.

PROTEÍNAS canal Los iones no solo se mueven desde las zonas con más concentración hacia las regiones con menor concentración por difusión, sino que también fluyen desde las áreas con cargas iguales hacia las áreas con distinta carga. Un canal iónico es un péptido o proteína que hace que las bicapas lipídicas sean permeables a los iones. El transporte es pasivo.

proteínas transportadoras Aunque la difusión facilitada no requiere un gasto de energía, está facilitada (ayudada) por la presencia de proteínas de membrana especializadas. La difusión facilitada puede producirse a través de canales o a través de proteínas transportadoras, que cambian de forma durante el proceso. El transportador quizá más estudiado es el que está especializado en introducir glucosa en las células.

transporte activo por bombas las células son capaces de transportar iones y moléculas contra de su gradiente electroquímico. Sin embargo, realizar esta actividad requiere energía, porque la célula debe contrarrestar la pérdida de entropía que ocurre cuando las moléculas o los iones se concentran. Tiene sentido, entonces, que el transporte en contra de un gradiente electroquímico se llame transporte activo. En las células, la energía necesaria para transportar sustancias en contra de su gradiente electroquímico es aportada habitualmente por ATP.

Mitosis y Meiosis

ciclo celular

ciclo celular Fase G1.- las células son metabólicamente activas, pero se encuentran en un estado latente, es decir aún no están comprometidas a la división. Una vez que reciben un estímulo para comenzar el ciclo las células duplican los organelos y se sintetizan las enzimas necesarias. Fase S.- El nombre de S proviene de la palabra síntesis y durante esta fase la célula realiza la duplicacióN del ADN nuclear. cuando concluye la replicación cada uno de los cromosomas tiene dos cromátides hermanas unidas por el centrómero y por un anillo de proteínas llamadas cohesinas. Fase G2.- El nombre de G2 viene del término Gap2 o segundo intervalo. Durante esta fase se verifica que la duplicación del material genético haya concluido y que el ADN nuclear no presente daño.

mitosis Cuando se forman las nuevas células somáticas en eucariotas, la cantidad de material hereditario en la célula original y las células hijas sigue siendo constante. La mitosis es una división del material genético que produce células hijas que son genéticamente idénticas a su célula parental. La mitosis se suele acompañar normalmente de la citocinesis («movimiento celular»), la división del citoplasma en dos células hijas.

Crecimiento - Curación de heridas - Reproducción (asexual, ej levaduras)

Todo junto, la mitosis y la citocinesis son los procesos responsables de tres sucesos clave en los eucariotas pluricelulares.Crecimiento Curación de heridas Reproducción cuando las levaduras aumentan enormemente su número en la masa del pan o en un tanque de cerveza, se están reproduciendo por mitosis y citocinesis. La mitosis seguida de citocinesis es la base de la reproducción asexual. La reproducción asexual da lugar a descendencia que es genéticamente idéntica al individuo parental.

mitosis

meiosis Durante el tipo de división nuclear que lleva a la producción de espermatozoides y óvulos, la cantidad de material hereditario encontrado en el núcleo de la célula parental se reduce a la mitad. Como resultado, las células hijas que se transforman en espermatozoides y óvulos no contienen el mismo material genético que la célula parental. Este tipo de división nuclear se llama meiosis. En animales, la meiosis ocurre solo previamente a la formación de los gametos. En general, la meiosis produce células reproductoras y es la base de la reproducción sexual.

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