ORGÁNULOS CELULARES

1.- MEMBRANA PLASMÁTICA

• Es una doble capa de lípidos con proteínas y glúcidos insertados.

• Delimita la célula y a su través tienen lugar los intercambios de sustancias.

MEMBRANA PLASMÁTICA

GLICOPROTEÍNA = GLUCOPROTEÍNA

MEMBRANA PLASMÁTICA. Composición• Según el modelo del mosaico fluido, la membrana plasmática está formada por una doble

capa de lípidos a la cual se asocian moléculas proteicas que se sitúan en las dos caras de la superficie de esta doble membrana, bien total o parcialmente englobadas en ella. Una de las características de este modelo es que todas las moléculas se pueden mover.

• Lípidos:– 40 % del peso de la misma.– Los principales tipos son: los fosfolípidos (son los más abundantes), el colesterol y los glucolípidos– Los tres tipos son anfipáticos, formando una bicapa en la que se enfrentan por sus extremos

hidrófobos, mientras que los extremos hidrófilos quedan hacia el exterior. – Esta bicapa constituye la estructura básica de la membrana

• Proteínas: – Representan por término medio el 52 % del peso de la misma. La mayoría son globulares.– Proteínas integrales: Se encuentran intercaladas entre los lípidos. Si atraviesan la bicapa se

denominan transmembranosas.– Proteínas periféricas: Se sitúan en la superficie de la membrana.

• Glúcidos: – Los glúcidos que se encuentran en la membrana son en su mayoría oligosacáridos, no están

libres sino que están unidos a lípidos (glucolípidos) y a proteínas (glucoproteínas). – A veces, se encuentran en gran cantidad en la cara de la membrana que da al medio

extracelular y forman la cubierta celular o glucocálix

MEMBRANA PLASMÁTICA. Funciones

Actúa como una barrera con permeabilidad selectiva, controlando el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior.

Este intercambio o transporte puede ser: pasivo o activo (según se consuma o no energía).

TRANSPORTE PASIVO: En él no se gasta energía. Se realiza a favor de un gradiente, que puede ser de concentración, eléctrico o electroquímico; las moléculas se desplazan desde el lugar donde la concentración, la carga o ambas a la vez es mayor hacia el lugar donde es menor. El transporte pasivo puede realizarse de dos formas: Difusión simple. Las moléculas atraviesan por sí mismas la membrana. Difusión facilitada. Las moléculas atraviesan la membrana gracias a que se unen a unas

proteínas transportadoras específicas. TRANSPORTE ACTIVO Este transporte se realiza en contra de gradiente de

concentración, eléctrico, o electroquímico. En este proceso se gasta energía que se obtiene de la hidrólisis del ATP. En este transporte intervienen unas proteínas transportadoras llamadas bombas (porque “bombean” sustancias a través de la membrana), que transportan las moléculas desde el lugar más diluido o de menor carga al más concentrado o de mayor carga. Entre las más frecuentes, destaca la bomba de glucosa (impulsada por 2Na+).

Interviene en los procesos de endocitosis y exocitosis

ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS

ENDOCITOSIS. Es el proceso mediante el cual se incorporan en la célula sustancias de gran tamaño (macromoléculas, grandes partículas sólidas, restos celulares, bacterias, etc). Este proceso comienza con una invaginación. En esta invaginación quedan englobadas las sustancias a ingerir; posteriormente se cierra y se estrangula formándose una vesícula en cuyo interior se encontraran las moléculas que se incorporan. Esta vesícula se denomina vesícula endocítica.

Se diferencian dos tipos de endocitosis: fagocitosis y pinocitosis.• Pinocitosis: Es un tipo de endocitosis en el que se incorporan líquidos y

partículas disueltas.• Fagocitosis: se incorporan en la célula grandes partículas sólidas.

EXOCITOSIS. Es el proceso contrario a la endocitosis. Mediante este proceso vesículas intracelulares se fusionan con la membrana plasmática y liberan al exterior su contenido.

ENDOCITOSIS

EXOCITOSIS

2.- NÚCLEO

• Es el orgánulo principal de la célula eucariota, tanto animal como vegetal.

• Delimitado por la envoltura nuclear; a través de poros tienen lugar intercambios entre el nucleoplasma y el citoplasma.

• Contiene los cromosomas, y en su interior tiene lugar la replicación del ADN. También se encuentra en él el nucléolo, que está relacionado con la síntesis de RNA, a partir del DNA cromosómico.

• Según la teoría endosimbiótica, se originó por plegamiento de la membrana plasmática de una célula procariota.

NÚCLEO

NÚCLEO• El núcleo de las células eucariotas se encuentra inmerso en el

citoplasma, estando rodeado por una envoltura nuclear y conteniendo la mayor parte del ADN celular.

• La envoltura nuclear marca la frontera que regula los intercambios núcleo-citoplasma, considerándose que es una porción especializada del retículo endoplasmático surgida en el curso de la evolución. Está formada por dos membranas concéntricas, con estructura de bicapa lipídica, delimitando entre ambas una cavidad o espacio perinuclear; en la membrana nuclear externa aparecen ribosomas asociados. La envoltura está interrumpida frecuentemente por los poros nucleares, que son lugares en los que ambas membranas se unen, constituyendo lugares de intercambio de moléculas entre el citoplasma y el nucleoplasma.

NÚCLEO

• El nucleoplasma es el medio interno del núcleo. Está compuesto por agua, sales disueltas y proteínas. En el se producen la síntesis y el empaquetamiento de los ácidos nucleicos y de nucleótidos de ARN y ADN.

• El nucléolo es un corpúsculo esférico carente de membrana. Pueden haber 2 o 3 en el interior del núcleo. Está constituido por ARN y proteínas, y sintetiza el ARN nucleolar (ARNn) que se convierte en los diferentes ARNr que formarán los ribosomas.

• Cromatina: está formada

3.- CITOPLASMA

• Es la parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y el núcleo.

• Está constituida por:– HIALOPLASMA O CITOSOL: disolución coloidal constituida por un

gran número de principios inmediatos diversos. Representa entre el 50 y el 80 % del volumen celular. • Está comunicado con el nucleoplasma mediante los poros de la

membrana nuclear.• En el hialoplasma se producen muchas de las reacciones del

metabolismo celular, tanto degradativas (catabólicas) como de síntesis (anabólicas).

– MORFOPLASMA: conjunto de orgánulos protoplasmáticos.

ORGÁNULOS

VACUOLAS

• Son vesículas cuya función primordial es el almacenamiento de sustancias diversas. Suelen ser mayores en las células vegetales que en las células animales.

VACUOLAS

VACUOLAS• Son vesículas más o menos grandes llenas de líquido acuoso que están

rodeadas por una membrana. En los vegetales están más desarrolladas que en los animales. En los vegetales las vacuolas ocupan la mayor parte del citoplasma; el número y tamaño varia según el tipo de célula y la fase de desarrollo.

• Funciones:– Contribuyen a mantener la turgencia celular. – Almacenan gran variedad de sustancias, entre las cuales tenemos:

>Sustancias de reserva: proteínas, azucares, lípidos etc.

>Sustancias de desecho.

>Otras sustancias que la planta utiliza con distintos fines: pigmentos, etc.

RIBOSOMAS

• Constan de dos subunidades de diferente tamaño, formadas por RNA y proteínas. Se encuentran dispersos por el citoplasma o asociados a las membranas del retículo endoplásmico.

• Sintetizan las proteínas.

RIBOSOMAS

RIBOSOMAS

RIBOSOMAS. Son orgánulos más o menos esféricos, sin membrana que debido a su tamaño

tan reducido sólo son visibles con el microscopio electrónico. Los ribosomas están presentes en todas las células (procariotas y eucariotas)

excepto en los espermatozoides y en los eritrocitos son escasos. Están formados por dos subunidades de diferentes tamaños: una subunidad mayor y una

subunidad menor. Ambas subunidades permanecen separadas en el hialoplasma y únicamente se unen cuando van a sintetizar la proteína.

En las células eucariotas pueden encontrarse :– Libres en el hialoplasma, bien aislados o bien unidos varios de ellos entre sí por la

subunidad menor mediante un filamento de ARNm formando polisomas o polirribosomas.

– Unidos por la subunidad mayor a la cara externa de la membrana del retículo endoplasmático rugoso.

– En el interior de mitocondrias (mitorribosomas) y cloroplastos (plastorribosomas).

RIBOSOMAS. Función

En ellos se produce la síntesis de proteínas, es decir se traduce la información (secuencia de nucleótidos) del ARNm en una determinada proteína. Ya que los ribosomas van leyendo la secuencia de nucleótidos del ARNm y van uniendo los aminoácidos según determina esta secuencia. Una vez finalizada la síntesis las dos subunidades se separan.

CITOESQUELETO

• Es un conjunto de filamentos de composición proteica, y longitud y grosor variables.

• Dan forma a la célula y son los responsables del movimiento celular.

CITOESQUELETO

CITOESQUELETO

CITOESQUELETO

• Es una especie de esqueleto interno que poseen todas las células eucariotas, falta en las procariotas. Está formado por una compleja red de filamentos proteicos que se extienden por todo el hialoplasma. Estos filamentos son de tres tipos: microfilamentos de actina, filamentos intermedios y microtúbulos.

• El citoesqueleto es el responsable de la forma de la célula, de su organización interna y de sus movimientos.

• Los microfilamentos están formados por subunidades de la proteína actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla. También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de división y motilidad.

• Los filamentos intermedios al estar constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran fácilmente. Intervienen en la estructura de la membrana nuclear y desde allí pueden irradiar y asociarse con los microtúbulos.

• Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína llamada tubulina y, a menudo, son utilizados por la célula para mantener su forma, son también el mayor componente de cilios y flagelos.

CITOESQUELETO

LISOSOMAS Y PEROXISOMAS

• Son vesículas que contienen enzimas. En los lisosomas se hallan enzimas hidrolíticos y en los peroxisomas, oxidativos.

• Intervienen en los procesos de degradación de sustancias.

LISOSOMAS Y PEROXISOMAS

LISOSOMAS

LISOSOMAS

Los LISOSOMAS son orgánulos que están presentes en todas las células eucariotas, si bien en las células vegetales son menos abundantes. Son vesículas rodeadas por una membrana, que intervienen en la digestión celular ya que contienen gran cantidad de enzimas del tipo de las hidrolasas . La principal función de los lisosomas es la digestión celular.

• Funcionan como "estómagos" de la célula y además de digerir cualquier sustancia que ingrese del exterior, vacuolas digestivas, ingieren restos celulares viejos tambiénpara digerirlos , llamados entonces vacuolas autofágicas

• Llamados "bolsas suicidas" porque si se rompiera su membrana, las enzimas encerradas en su interior , terminarían por destruir a toda la célula.

PEROXISOMAS- Los PEROXISOMAS son vesículas similares a los lisosomas, están rodeadas por una membrana simple y contienen en su interior enzimas oxidativas, que catalizan diversas reacciones de oxidación que se producen en su interior. Están presentes en todas las células eucariotas.- Dos funciones: Desintoxicación. Son abundantes en las células del hígado y

del riñón.Degradación de ácidos grasos en moléculas más pequeñas,

que posteriormente pasan a las mitocondrias donde se acaban de oxidar.

APARATO DE GOLGI

• Es un conjunto de vesículas y sáculos aplanados y superpuestos.

• Transforma, empaqueta y selecciona macromoléculas para su transporte a otros orgánulos o al exterior de la célula.

APARATO DE GOLGI

APARATO DE GOLGI

• Está formado por una serie vesículas aplanadas y discoidales llamadas cisternas que se disponen apiladas en grupos de 4 a 10; cada uno de estos apilamientos se llamada dictiosoma. Las cisternas que forman los dictiosomas están rodeadas de pequeñas vesículas.

• El aparato de Golgi está presente en todas las células eucariotas excepto en los eritrocitos de mamíferos y su desarrollo depende de la función celular, en general esta muy desarrollado en las células secretoras.

• Se localiza cerca del núcleo.• Cada dictiosoma se diferencian dos caras con distinta estructura y

función: la cara cis o de formación y la cara trans o de maduración.

APARATO DE GOLGI. Funciones.

• Interviene en el transporte y distribución celular de moléculas sintetizadas en el RE (proteínas lípidos, etc.). Estas moléculas son transferidas desde el RE a las cisternas del dictiosoma situadas en la cara cis, mediante las vesículas de transición. Estas moléculas se desplazan a través de las cisternas del dictiosoma en dirección cis trans.

• Maduración. Contienen enzimas que transforman las sustancias iniciales.

• Acumulación y secreción de proteínas.• Glucosilación: formación definitiva de glucoproteínas y glucolípidos.• Síntesis de polisacáridos.• Regeneración de la membrana plasmática.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

• Es un conjunto de sáculos y tubos aplanados. Existe una continuidad entre el retículo endoplasmático y la envoltura nuclear.

• Sintetiza y transporta lípidos y proteínas de membrana. Se distinguen el liso y el rugoso, ya que este último tiene ribosomas adosados.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE)• Está formado por una compleja red de membranas

interconectadas entre sí que se extiende por todo el citoplasma y forman una serie cavidades de formas diversas: sacos aplanados, túbulos, vesículas etc. que se comunican entre si.

• Esta presente en todas las células eucariotas excepto en los eritrocitos de los mamíferos. No hay en las procariotas.

• La membrana del RE puede tener adheridos ribosomas en el lado que da al hialoplasma, lo que nos permite diferenciar dos tipos de RE: – RE rugoso o granular posee ribosomas – RE liso no tiene ribosomas.

RE LISO: funciones.• Síntesis de la mayoría de los lípidos que forman

las membranas.• Almacén de lípidos.• Transporte de lípidos a otros orgánulos.• Participa en los procesos de desintoxicación,

gracias a su capacidad de transformar sustancias tóxicas en otras menos tóxicas.

• Interviene en algunas respuestas específicas, como la contracción muscular.

RE RUGOSO: funciones.

• Realiza la síntesis de:– Proteínas que forman la membrana.– Fosfolípidos que forman la membrana.– Proteínas de secreción

MITOCONDRIAS

• Tienen doble membrana; en la más interna presentan unos repliegues llamados crestas; el líquido interior es la matriz. En la matriz mitocondrial se encuentran DNA y ribosomas.

• Producen energía utilizable para la célula a partir de sustancias con enlaces ricos en energía.

MITOCONDRIAS

MITOCONDRIAS. Estructura

• Las mitocondrias son orgánulos polimorfos. Pueden ser desde casi esféricas hasta cilíndricas y muy alargadas.

• El número que hay en una célula varía en función de sus necesidades, siendo más numerosas y mayores cuanto mayores son los requerimientos energéticos de la célula.

• Consta de:– Matriz: espacio interno.– Doble membrana: membrana mitocondrial externa y la interna,

plegada en numerosas crestas.– Espacio intermembrana.

MITOCONDRIAS. Funciones

• La función principal es la respiración mitocondrial que consiste en la combinación de materia orgánica con el oxígeno para obtener energía por medio de la oxidación.

• En la respiración mitocondrial se distinguen dos etapas:– Ciclo de Krebs.– Cadena respiratoria.

CENTRÍOLOS

• Son exclusivos de las células animales; en general, se presentan dos centríolos en posición perpendicular uno respecto a otro.

• Intervienen en el movimiento de los cromosomas durante la reproducción celular.

CENTRÍOLOS

PARED CELULAR

• Es exclusiva de la células vegetales. Es rígida y rodea la membrana plasmática. Está compuesta por fibras de celulosa y una matriz de proteínas, otros polisacáridos, agua y sales minerales.

• Sirve de exoesqueleto a la célula, confiriéndole forma e integridad.

PARED CELULAR

PLASTOS. CLOROPLASTOS

• Se encuentran únicamente en las células vegetales. Están limitados por una doble membrana. En su interior, se encuentra un líquido denominado estroma y unos sacos aplanados, los tilacoides, que se agrupan y forman los grana. Contienen los pigmentos para la fotosíntesis.

CLOROPLASTOS

PLASTOS.

• Los plastos son orgánulos celulares exclusivos de las células vegetales. Dentro de ellos se pueden diferenciar varios tipos atendiendo a los pigmentos que posean:– Cromoplastos carecen de clorofila pero tienen otros

pigmentos carotenoides que les dan colores característicos: amarillo, anaranjado etc.

– Leucoplastos son incoloros ya que no contienen pigmentos, en ellos se almacenan sustancias de reserva.

– Cloroplastos son los más importantes, son de color verde debido a que entre otras cosas contienen clorofila.

CLOROPLASTOS.

• Son los plastos más importantes son de color verde debido a la clorofila, se localizan en las células vegetales fotosintéticas.

• Partes:– Una envoltura externa que lo rodea y lo separa del hialoplasma,

esta envoltura esta formada por dos membranas: la membrana plastidial externa y la membrana plastidial interna.

– Estroma. Es el espacio interior, que queda delimitado por la membrana plastidial interna. En el estroma se encuentra un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que forma la pared de unos discos aplanados llamados tilacoides.

– Los tilacoides suelen estar dispuestos en pilas o montones llamados grana.

CLOROPLASTOS. Función

• La función básica de los cloroplastos es la realización de la fotosíntesis.

• Esta consta de dos fases:– Fase dependiente de la luz o fase luminosa.– Fase independiente de la luz o fase oscura.

EXCEPCIÓN A LA TEORÍA CELULAR:

LOS VIRUSOTRASFORMAS ACELULARES INFECCIOSAS:

- VIROIDES- PRIONES

LOS VIRUS

• Los virus son formas acelulares microscópicas compuestas por un ácido nucleico rodeado por una cubierta proteica que lo protege del medio.

• Los virus son parásitos obligados, lo que implica que necesitan siempre células huésped vivas para multiplicarse.

• La partícula vírica morfológicamente completa se llama virión.

LOS VIRUS. Estructura.

LOS VIRUS. Estructura.-Ácido nucleico (ADN o ARN, nunca poseen los dos juntos y pueden ser monocatenarios o bicatenarios).- Cubierta proteica, cápsida o cápsula vírica que envuelve, protege y aísla el material genético, y,- en algunos casos y por fuera de la cápsula, aparece una envoltura membranosa procedente de una de las células que ha infectado.

Las proteínas que constituyen la cápsida se pueden unir de diferentes maneras; al hacerlo, constituyen las unidades que conforman la cápsida proteica, que reciben el nombre de capsómeros.

a) Cápsida icosaédrica Es muy característica de virus que infectan a células animales. En esta cápsida, la unidad morfológica, el capsómero, se compone de cinco a seis unidades estructurales triangulares, y puede ser de dos tipos: → Pentámeros: capsómeros de cinco monómeros que se localizan en los vértices de la cápsida (1). → Hexámeros: seis monómeros situados en las caras del icosaedro (2).

b) Cápsida helicoidal

Las subunidades proteicas se colocan girando alrededor de un círculo formando un rulo. Si los rulos son superpuestos por giros sucesivos, a modo de espiral, se forma un tubo con espacio para el material genético.

c) Cápsida compleja En el virus libre —llamado fago complejo— aparecen dos partes: una cabeza o nucleocápsida —que puede ser icosaédrica o con forma de prisma hexagonal— y una cola helicoidal en cuyo interior se encuentra un tubo. La cola termina en una estructura hexagonal llamada placa basal. De cada vértice de esta placa parte una fibra basal contráctil y debajo de ella puede haber seis espinas o púas caudales.

LOS VIRUS. Tipos de cápsidas.

a) Cápsida icosaédrica b) Cápsida helicoidal

c) Cápsida compleja

LOS VIRUS. Tipos de cápsidas.

Clasificación de los virus según varios criterios

• Según el ácido nucleico: ARN o ADN• Según la forma de la cápsida:

– Icosaédrica.– Helicoidal.– Compleja.

• Según tengan o no envuelta:– Envueltos.– Desnudos (sin envuelta).

• Según el tipo de célula a la que parasitan:

– Virus animales: parasitan a células animales.– Virus vegetales: parasitan a células vegetales.– Fagos o bacteriófagos: parasitan células procariotas (bacterias).

Clasificación de los virus según varios criterios

Los virus pueden presentar dos formas de ciclo de reproducción o ciclo vital:

• El ciclo lítico, en el que el virus usa la maquinaria celular para producir partículas víricas que termina con la lisis y la muerte de la célula infectada. Los virus que siguen este sistema de multiplicación se denominan virus virulentos.

•El ciclo lisogénico, también llamado atemperado o avirulento. En este ciclo el virus penetra en la célula hospedadora y permanece en ella sin producir nuevas partículas víricas.

Ciclo vital de los virus

A. CICLO LÍTICO

A. CICLO LÍTICO

A) Fase de fijaciónEl virus bacteriófago se une mediante proteínas de la cápsida o de la envoltura a receptores específicos de la célula hospedadora a la que va a parasitar. A este proceso se le denomina fijación o adsorción. Los bacteriófagos se fijan primero a través de las puntas de las fibras caudales mediante enlaces químicos, y más tarde y de forma mecánica, clavan las espinas basales en la pared bacteriana.

B) Fase de penetración El fago, mediante enzimas situadas en su placa basal, perfora la pared celular de la bacteria; más tarde contrae la vaina de la cola e introduce el ADN a través del orificio y de esta manera se produce la inyección de su ácido nucleico en la célula.

C) Fase de eclipse (reduplicación y transcripción y síntesis de las proteínas de la cubierta)Recibe este nombre porque no se observan virus en el interior de la célula, pero es cuando hay mayor actividad metabólica. En esta etapa el ácido nucleico del virus, utilizando nucleótidos y ARN-polimerasa de la célula-, sintetiza mucho ARN viral. El ARN viral sirve para sintetizar proteínas del virus que formarán su cápsida. Además, el ADN del virus se replica muchas veces, usando enzimas de las bacterias.

D) Fase de ensamblaje Una vez formados los componentes que constituirán el virus, comienza el ensamblaje de las unidades estructurales y el empaquetamiento de su ácido nucleico en su interior.

E) Fase de lisis o liberación Se produce la lisis o ruptura de la célula gracias a la acción de una enzima llamada endolisina, y se liberan los viriones al exterior.

• Hay veces que el virus produce nuevas partículas víricas en el interior de la célula hospedadora, pero no se produce la rotura de la célula o la lisis celular. Aunque esto ocurra, también lo denominamos ciclo lítico.

B. CICLO LISOGÉNICO. Fases:

B. CICLO LISOGÉNICO. Fases:

B. CICLO LISOGÉNICO. Fases:

B. CICLO LISOGÉNICO

• Como se puede observar, en el paso final no se forman viriones libres que saldrían, bien produciendo la lisis de la célula o bien lentamente por gemación. En este caso se observa que el virus, al infectar a la célula, no la destruye; el material genético del virus se incorpora al de la célula y permanece en este estado de vida latente. Se ha producido un ciclo lisogénico.

• Los virus que realizan el ciclo lisogénico reciben el nombre de virus atenuados o profagos y la célula receptora se llama célula lisogénica. j

LOS VIROIDES

• Son moléculas pequeñas de ARN de solo unos pocos cientos de nucleótidos, de forma circular y monocatenario, que causan enfermedades importantes en las plantas.

• La infección por viroides generalmente causa una disminución del crecimiento de la planta y un desarrollo anormal.

LOS PRIONES

• Son proteínas con la misma o casi la misma secuencia de aminoácidos que una proteína normal, pero que tiene una forma espacial distinta, es decir, un plegamiento anormal, y son capaces de inducir a las proteínas normales de la célula a adoptar la forma espacial del prión.

• El agente causante del mal de las vacas locas es un prión.