TEMA 12: CITOPLASMA - Colmenar...

AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH

TEMA 12.CITOPLASMA -1

TEMA 12: CITOPLASMA

1. HIALOPLASMA O CITOSOL

2. CITOESQUELETO

2.1. MICROFILAMENTOS

2.2. FILAMENTOS INTERMEDIOS

2.3. MICROTÚBULOS

3. CENTROSOMA

4. CILIOS Y FLAGELOS

5. RIBOSOMAS

6. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

7. APARATO DE GOLGI

8. LISOSOMAS

9. PEROXISOMAS Y GLIOXISOMAS

10. VACUOLAS E INCLUSIONES

11. MITOCONDRIAS

12. CLOROPLASTOS



1. HIALOPLASMA O CITOSOL

Se denomina citoplasma a la porción celular contenida entre la membrana

plasmática y el núcleo. El citoplasma está constituido por una matriz acuosa que

rellena toda la célula y no tiene estructura aparente, llamada hialoplasma o citosol,

un conjunto de fibras y túbulos que forman el citoesqueleto y un conjunto de

orgánulos celulares que constituyen el morfoplasma.

Composición Química

El hialoplasma es un 85% agua en el que están disueltas numerosas moléculas

formando una disolución coloidal que puede pasar de sol a gel y viceversa. Después

del agua, las proteínas son el componente más abundante. Existen proteínas

estructurales, pero predominan las enzimáticas. También aparecen péptidos y

aminoácidos. En el hialoplasma están contenidas moléculas de ARN (ARNm y ARNt),

que representan el 10-20% del ARN total de la célula. También aparecen nucleótidos,

como el ATP y nucleósidos. Contiene también glúcidos (polisacáridos, monosacáridos,

etc) y lípidos. Finalmente, aparecen productos del metabolismo, como sales minerales

e iones.

Estructura

Todos los constituyentes de la célula tienen una estructura muy generalizada

pero no se puede decir lo mismo del hialoplasma, pues su morfología es muy

diferente no sólo de unas células a otras sino que dentro de una célula varía la

estructura en el espacio (es diferente de unas zonas a otras de la célula) y en el

tiempo (varía según las condiciones fisiológicas celulares).

La estructura del hialoplasma varía fundamentalmente en función del estado físico en

que se encuentra, pues puede estar en estado de plasma gel o plasma sol. En estado

de gel, el aspecto es semi pastoso o gelatinoso. Se produce cuando en el líquido hay

fibras entrelazadas o macromoléculas que han establecido uniones entre ellas y

retienen líquido del hialoplasma por capilaridad. En el estado de sol las fuerzas entre

macromoléculas son muy débiles o inconsistentes al estar más sueltas y el

hialoplasma tiene un aspecto muy líquido.

El hialoplasma no tiene la misma consistencia en todos los puntos de la célula por

ello en unas regiones se comporta como gel y en otras como sol, pudiendo pasar



rápidamente de un estado a otro. Esto origina unas corrientes dentro del hialoplasma

llamadas corrientes de ciclosis. Estas corrientes producen el movimiento de los

orgánulos citoplasmáticos y del núcleo.

En el hialoplasma pueden distinguirse fundamentalmente estructuras

granulares que corresponden a granos de glucógeno (visibles sólo en células

animales) y gotas de lípidos que son abundantes por ejemplo en los adipocitos, en

semillas oleaginosas, etc... Estas estructuras no son fijas ni en el espacio ni en el

tiempo. En el hialoplasma aparecen también estructuras fibrilares que se agrupan

en filamentos y microtúbulos que constituyen el citoesqueleto.

Funciones

1. El hialoplasma es el medio en el que se encuentran inmersos los orgánulos

citoplasmáticos, de él obtienen las sustancias que necesitan y a él vierten

numerosos productos de deshecho. Por ejemplo, los ribosomas realizan la

síntesis de las proteínas a partir del ARNm y de los aminoácidos que están

dispersos en el citosol.

2. En el citoplasma se realizan numerosos procesos metabólicos como la

glucólisis, gluconeogénesis, fermentación láctica, biosíntesis de los ácidos

grasos, biosíntesis de proteínas, etc.

3. Gracias a su capacidad para variar de viscosidad, algunas células pueden

emitir prolongaciones del citoplasma (pseudópodos), que le sirven para

trasladarse o para fijarse.



2. CITOESQUELETO

En el hialoplasma de las células eucarióticas existe una compleja red de

filamentos proteicos responsables de la forma de la célula, de la organización de los

orgánulos citoplasmáticos y de la movilidad celular que constituyen un auténtico

citoesqueleto. Estos filamentos se clasifican atendiendo a su composición proteica:

2.1. MICROFILAMENTOS

Son especialmente abundantes en las células musculares, pero no exclusivas

de estas células. Son responsables de los movimientos celulares. Están formadas

principalmente por una proteína llamada actina.

Funciones

1. Su función principal es producir la contracción muscular, gracias a las

interacciones entre las moléculas de actina y otra proteína llamada miosina.

2. Las miofibrillas dan rigidez a muchas prolongaciones celulares como por

ejemplo a las microvellosidades de la mucosa intestinal (enterocitos).

3. Intervienen en la locomoción celular. El movimiento por pseudópodos típico en

células como la ameba y muchos tipos de glóbulos blancos se debe

fundamentalmente a estos filamentos.

4. Mantienen la forma de la célula. Se sitúan bajo la membrana plasmática dando

forma a la célula. Así mismo, intervienen en la deformación de la membrana

plasmática, formando vesículas de endo y exocitosis.

5. Al final de la división celular forman un anillo contráctil que facilita la división

del citoplasma y la bipartición de la célula madre en dos células hijas.



2.2. FILAMENTOS INTERMEDIOS

Se denominan así por tener un tamaño intermedio entre las anteriores y los

microtúbulos. Están formados por proteínas filamentosas. Forman redes de filamentos

que rodean al núcleo y se extienden hacia la periferias. Hay muchos tipos de

filamentos y cada uno es característico de un tipo de célula:

• Los tonofilamentos formados por queratina muy abundantes en las células

epidérmicas de los vertebrados.

• Los neurofilamentos típicos de las células nerviosas.

Todos estos filamentos cumplen una función estructural, evitando la ruptura

de la membrana plasmática en aquellas células que están sometidas a fuertes

presiones. También contribuyen al mantenimiento de la forma celular.

2.3. MICROTÚBULOS

Son formaciones cilíndricas en forma de tubo recto. Están constituidas por una

proteína llamada tubulina.

Funciones:

1. Dar forma a la célula puesto que son el elemento más abundante del

citoesqueleto. La red de microtúbulos forma una red de la cual depende que la

forma se mantenga fija o pueda deformarse. La formación de algunas

estructuras alargadas, como los axones de las neuronas se mantienen gracias

a un eje de microtúbulos.

2. Servir como canales a través de los cuales se transportan sustancias a nivel

intracelular. En la piel, las moléculas de melanina son distribuidas por los

microtúbulos.

3. Intervienen en la polaridad y movilidad celular. Junto con los microfilamentos

de actina, participan en la emisión de pseudópodos y son los elementos

estructurales de cilios y flagelos.

4. La organización, distribución y transporte de los orgánulos se realiza a

veces a lo largo de los microtúbulos. También se ha observado la

inmovilización del RE y del AG debido a la acción de los microtúbulos.

5. Formación del huso mitótico. Es una estructura que se forma durante la

división celular y que se encarga de organizar el movimiento y la separación de

cromosomas.



3.CENTROSOMA

El centrosoma es una estructura compleja cuyo componente principal son los

centriolos, El centrosoma es característico de las células animales y se suele localizar

en una zona cercana al núcleo. No está presente en las células vegetales.

Estructura

Los centriolos, son estructuras alargadas y redondeadas a modo de cilindros

formados por microtúbulos. En un centriolo típico se ordenan, formando un círculo,

nueve grupos de 3 microtúbulos o tripletes, en cada grupo los túbulos están

adosados a la largo de toda su longitud. En cada triplete se denominan microtúbulo A

a aquel que se encuentra más interno y próximo al eje del cilindro; microtúbulo B es el

central y microtúbulo C es más externo. Los tripletes están conectados entre si por

una proteína llamada nexina.

En las células animales aparecen asociados dos centriolos, que constituyen el

diplosoma. Se disponen uno perpendicular al otro. Los centriolos forman parte de

una estructura mayor llamada centrosoma.

El centrosoma de una célula animal está formado por:

• Un par de centriolos o diplosoma.

• Material pericentriolar (centrosfera o esfera atractiva). Está formado

por un material denso y amorfo que rodea a los centriolos.

• Áster, formado por microtúbulos en crecimiento que se originan en

forma de radios a partir de material pericentriolar.

Funciones

1. Es el centro organizador de microtúbulos, significa que del centrosoma se

forman todas aquellas estructuras que están formadas por microtúbulos, como los

cilios y flagelos o el huso mitótico.

2. Forma el huso acromático o mitótico que se encarga de separar los

cromosomas durante la división celular. Aunque en las células vegetales no

existen centriolos se forma el huso mitótico a partir del material pericentriolar, la

única diferencia con las células animales, es que en éstas últimas las fibras del

huso parten de un único punto bien definido (los centriolos) en cambio en las

animales parten de una zona difusa.

3. Forma los cilios y flagelos.



4. CILIOS Y FLAGELOS

Los cilios y flagelos son prolongaciones móviles que se localizan en la

superficie de algunas células animales. La diferencia entre unos y otros es que los

cilios son cortos (2-10µ) y muy numerosos mientras que los flagelos son largos (hasta

200µ) y escasos (uno o dos). Por otra parte, el movimiento que realizan es diferente

pues los cilios realizan un movimiento pendular mientras que en los flagelos es espiral.

Estructura

La estructura de cilios y flagelos es muy similar por ello describiremos el interior

de un cilio. Externamente están rodeados por una porción de la membrana plasmática

y en su interior se aprecian dos partes diferentes:

• Corpúsculo basal. Se encuentra en la base de cada cilio. Esta zona presenta

una estructura idéntica a la del centriolo y está formada por 27 microtúbulos

dispuestos en nueve grupos de tres microtúbulos (tripletes) y dispuesto en

círculo. Unos tripletes se unen con otros mediante cortas fibras de nexina.

Este corpúsculo condiciona el desarrollo de los cilios al igual que su

regeneración.

• Tallo o axonema. Es la prolongación de la base. Consta de 18 microtúbulos en

9 grupos de 2 microtúbulos dispuestos en círculo y además aparecen dos

microtúbulos centrales. (Estructura 9+2) Cada par de microtúbulos permanece

unido al siguiente por fibrillas de nexina, pero además cada pareja de

microtúbulos presenta unas cortas fibras o brazos formados por una proteína

llamada dineína. Todo el conjunto está rodeado por una porción de membrana

plasmática.

• Zona de transición. Es la base del cilio, la zona de unión entre el axonema y el

corpúsculo basal. En esta zona desaparecen los microtúbulos centrales.



Funciones

1. La función más importante de cilios y flagelos es el movimiento. Si la célula vive

aislada este movimiento la propulsa a través del medio. Esto ocurre en el caso de

muchos protozoos y de algunas células como los espermatozoides.

2. En el caso de células que se encuentran fijas, los cilios mueven el líquido que

rodea la célula. Esto ocurre por ejemplo, en el caso de las células que recubren

las trompas de Falopio, en las que el movimiento de los cilios impulsa al óvulo

hacia el interior de las trompas. Y también en el caso de la tráquea y los bronquios

cuyas células ciliadas impulsan el mucus hacia la faringe.

Los cilios y flagelos sólo aparecen en los animales. En las células procarióticas

aparecen prolongaciones de forma similar a los flagelos, pero su estructura es

diferente.



5. RIBOSOMAS

Los ribosomas son estructuras globosas, esféricas de aspecto muy poroso y

carentes de membrana. En general, se encuentran en todas las células, tanto

animales como vegetales, pero la cantidad es variable, por ejemplo, en los glóbulos

rojos son muy escasos y en células como los espermatozoides maduros no aparecen

en absoluto.

Dentro de la célula, pueden encontrarse en distintas localizaciones:

• Aislados y dispersos por el citoplasma

• Unidos a las membranas del RE o a la cara citoplasmática de la membrana

nuclear

• Formando largos filamentos a modo de rosarios formados por unos 5-40

ribosomas y unidos mediante un ARN-m. A estos grupos se les llama

polisomas (o polirribosomas)

• En el interior de mitocondrias y cloroplastos. En ambos casos, los ribosomas

tienen características similares a los de las células procarióticas.

Composición química

Están formados por ARN-ribosómico y proteínas en proporciones similares, es

decir por ribonucleoproteínas. El ARNr se forma en el núcleo a partir de ciertas

secuencias de ADN que se encuentran próximas formando el nucleolo. Las proteínas

se forman en el citoplasma y tras formarse emigran al núcleo. Ambos componentes se

unen en el núcleo y pasan al citoplasma a través de los poros de la membrana

nuclear.

Estructura

Aparecen tanto en células procarióticas como eucarióticas, si bien en las

primeras son más pequeños. En las células eucarióticas suelen medir unos 200 A.

Cada ribosoma está constituido por dos subunidades, una grande y otra pequeña

separadas por una franja transversal al eje mayor del ribosoma. Ambas subunidades

permanecen separadas en el citoplasma y se unen en durante la síntesis proteica.

después de cada ciclo de síntesis proteica vuelven a disociarse. Se mantienen unidas

por iones Mg.



Funciones

La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. El ARN-m se une a la

subunidad menor del ribosoma. Después se une la subunidad mayor. Acabada la

síntesis se separan las dos subunidades nuevamente. Si los ribosomas se encuentran

libres en el citoplasma, las proteínas fabricadas quedan en el citosol. Pero si los

ribosomas están adheridos a las membranas del RER, las proteínas formadas pasan

al interior de las cavidades del RER.



6. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

En la célula eucariótica existe un complejo sistema de membranas internas,

uno de los orgánulos formados por membranas es el RE, este orgánulo constituye

más de la mitad del componente membranoso total de la célula. El RE se encuentra

en todas las células eucarióticas con pocas excepciones, por ejemplo no aparecen en

los glóbulos rojos. Pero el desarrollo del orgánulo está relacionado con la fisiología

celular siendo especialmente abundante en aquellas células que producen grandes

cantidades de proteínas o lípidos, por ejemplo en células secretoras.

Estructura

El RE está formado por un conjunto de cavidades cerradas que pueden tener

diversas formas: láminas aplanadas, vesículas globulares o tubos sinuosos. Todas

estas cavidades se comunican entre si y forman una red por todo el hialoplasma y se

comunican con la membrana nuclear, con la membrana plasmática y con otros

orgánulos del citoplasma. La luz interna de las cavidades reciben el nombre de lumen

o espacio luminal. La membrana que forma las cavidades presenta una estructura y

composición similar a la membrana plasmática.

Se pueden distinguir 2 tipos de RE:

• El RE rugoso o granular: se caracteriza por llevar ribosomas adosados a la

cara de la membrana que da al hialoplasma (membrana citosólica). Los

ribosomas se fijan por la subunidad grande y gracias a unas glucoproteínas

transmembranosas llamadas riboforinas. Presenta una estructura en la que

predominan las cavidades en forma de sáculos aplanados o cisternas. En la

membrana de las cavidades las riboforinas actúan como canales por los que

penetran las proteínas que son sintetizadas por los ribosomas adosados a la

membrana. Es un orgánulo muy desarrollado en la células secretoras de

proteínas por ejemplo en las células del páncreas, y las células secretoras de

mucus del tubo digestivo.

• El RE liso o agranular, sin ribosomas. Las cavidades presentan formas de

tubos sinuosos principalmente. Este orgánulo está muy desarrollado en las

células donde se sintetizan lípidos por ejemplo, en las células secretoras de

hormonas esteroideas como las células especializadas de los ovarios y de los

testículos, en células de la corteza suprarrenal y en los hepatocitos.



Funciones RER

• Una porción del RER constituye la envoltura nuclear. Está formada por dos

membranas que dejan un espacio entre ellas. Estas dos membranas se juntan

de trecho en trecho formando los poros nucleares. Sobre la membrana nuclear

citosólica hay ribosomas, en la membrana interna no.

• El RE rugoso realiza funciones de biosíntesis, almacenamiento y transporte

de proteínas. Los ribosomas unidos a las membranas citosólicas del RER

sintetizan proteínas que pasarán al interior de las cavidades y circularán por

ellas sufriendo ciertas transformaciones, por ejemplo se forman los puentes

disulfuro que permiten el plegamiento proteico y la glicosilación que las

convierte en glucoproteínas.

• El transporte de proteínas se realiza a través de vesículas formadas por

fragmentos de membrana del RER que llegarán hasta el aparato de Golgi,

hasta la membrana plasmática o bien quedarán almacenadas en la célula.

Funciones REL

• En el RE liso se sintetizan lípidos, principalmente fosfolípidos, glucolípidos y

colesterol, por tanto el RE es el lugar donde se fabrican los componentes de

todas las membranas celulares. También se sintetizan lípidos esteroides

• Transporte de lípidos. Una vez han sido sintetizados, los lípidos son

transportados por los túbulos del RE liso y posteriormente son introducidos en

vesículas que terminan por desprenderse y se dirigen a la membrana, a un

órgano concreto o hacia el aparato de Golgi.

• Otra función importante del RE liso es la detoxificación. Muchas sustancias

tóxicas para la célula como pesticidas, conservantes, barbitúricos, algunos

medicamentos, etc son transformadas a nivel del REL en sustancias solubles

que serán excretadas por la orina. Esta función es especialmente activa en

células de órganos como la piel, el hígado o el riñón.

• El REL también interviene la contracción del músculo estriado mediante la

liberación del calcio del interior de los tubos del retículo.



7. APARATO DE GOLGI

El aparato de Golgi constituye, al igual que el RE, un complejo sistema de

membranas que se encuentra en prácticamente la totalidad de las células

eucarióticas. (Sólo falta en algunas células como los glóbulos rojos). Aunque su

desarrollo es variable de unas células a otras siendo especialmente abundante en

células secretoras. Su localización dentro de la célula eucariótica suele ser cercana al

núcleo celular.

Estructura

El aparato de Golgi (AG) es un sistema de membranas formado por numerosas

cavidades que suelen tener una forma definida y característica en forma de sacos

discoidales curvados. Las cavidades se denominan cisternas y se presentan

rodeadas de numerosas vesículas. Los sacos aplanados están agrupados unos

encima de otros formando pilas de unos seis sacos formando un dictiosoma. El

número de sacos varía según el tipo de célula y de organismo. Los dictiosomas

siempre están rodeados de numerosas vesículas. El número de dictiosomas en una

célula es variable, son más numerosos en las células secretoras.

La unidad funcional del aparato de Golgi es el dicitiosoma. Cada dicitiosoma

está estructural y funcionalmente polarizado, es decir tiene distinta estructura y distinto

funcionamiento en las diferentes membranas de las cavidades. El dictiosoma presenta

una cara cis próxima al RER. Las cavidades tienen forma generalmente convexa, la

estructura de la membrana es más fina y los sáculos son de menor tamaño. La cara

trans está próxima a la membrana plasmática, presenta cavidades de forma cóncava,

sáculos de gran tamaño y con membrana más gruesa.

En cuanto a la funcionalidad también está polarizado. Por la cara cis entran las

vesículas que provienen del RER (vesículas de transición). Las moléculas vertidas a

las cavidades del AG se van transformando y madurando a su paso por las cisternas

en dirección hacia las cavidades próximas a la membrana plasmática y en la cara

trans se desprenden vesículas (vesículas de secreción) que llevan como contenido,

moléculas ya maduras y listas para ser utilizadas.



Funciones

El AG recibe y almacena gran cantidad de moléculas procedentes de otros

lugares de la célula, especialmente del RE. En el interior de las cavidades se

procesan o ensamblan con otras quedando macromoléculas ya completamente

estructuradas y funcionales. El AG transporta hacia diversos destinos las moléculas

que pasan a través de él. La naturaleza de las moléculas que pasan por el AG puede

ser muy diversa:

• En células secretoras y mediante técnicas de marcaje radioactivo de los

aminoácidos, se ha podido comprobar la estrecha relación entre el RE rugoso y

el AG. En el RER se sintetizan las proteínas que son encerradas en vesículas

formadas a partir de membranas del retículo (vesículas de transición), y se

trasladan hasta el AG. Entran en las cavidades siempre por la parte de la

membrana más próxima al RE, y una vez allí, sufren diversas

transformaciones: sufren fosforilación, o bien se unen con porciones lipídicas o

glucídicas quedando formado el producto final de la secreción. Las nuevas

vesículas que contienen el producto, se forman a partir de las membranas

distales de las cavidades (las más alejadas del RE) es decir, las opuestas a las

que entraron. Las vesículas cargadas (vesículas de secreción) se dirigen

hacia el exterior de la célula, se fusionan con la membrana plasmática y vierten

al exterior su contenido mediante procesos de exocitosis.

• También existe una estrecha colaboración entre RE liso y AG. Los lípidos

sintetizados en el RE liso llegan al AG en vesículas. En las cavidades de los

dictiosomas se procesan o se unen a fracciones glucídicas o proteínicas

formando moléculas mixtas. El AG decide el destino de los productos : En unos

casos serán lípidos para regenerar las membranas de los orgánulos de la

propia célula, en otros irán a unirse a la membrana plasmática o serán vertidas

al exterior como producto de la secreción celular (Ej. hormonas esteroideas).

• En el interior de los sacos del AG se concentran sustancias de naturaleza

glucídica que de la misma manera podrán tener diversos destinos. A veces

constituyen productos de secreción de la célula. (Ej. En la célula vegetal, el AG

se forman las pectinas y hemicelulosa que forman la pared celular) y en otras

se unirán a otras sustancias formando moléculas mixtas.



• El AG contribuye al mantenimiento de las membranas celulares, no solo porque

en sus cavidades se forman todos los elementos necesarios para formar las

membranas (fosfolípidos, colesterol, proteínas) sino también porque al

fusionarse las vesículas de secreción con la membrana contribuyen a su

regeneración.

• El AG forma los lisosomas.



8. LISOSOMAS

Los lisosomas aparecen en todas las células eucarióticas aunque son más

abundantes en las células animales. Son orgánulos delimitados por una porción de

membrana y presentan grandes variaciones de tamaño y forma según el momento

fisiológico de la célula. No tienen una localización concreta dentro del citoplasma. Se

forman a partir del AG.

Estructura

Son vesículas redondeadas formadas por una fracción de membrana de

estructura similar a la membrana plasmática. En la cara interna de la membrana

presentan un revestimiento de glucoproteínas que protege a la propia membrana de la

acción de las enzimas que hay en el interior.

Los lisosomas contienen enzimas de tipo hidrolasas ácidas (fosfatasa ácida,

gluicosidasas, lipasas, proteasas, ADNasa, etc). Son enzimas encargadas de romper

enlaces de macromoléculas mediante la incorporación de agua y que tienen un

funcionamiento óptimo a pH ácido.(Ej. fosfatasa ácida --> rompe enlace éster,

liberando grupos fosfato). En la membrana del lisosoma existen también proteínas

especializadas en bombear iones H+ hacia el interior de manera que el pH se

mantenga próximo a 5. Estas proteínas utilizan ATP para obtener la energía necesaria

para el bombeo.

Las enzimas se sintetizan en el RER y pasan al AG donde se completa su

maduración para posteriormente ser encerradas en vesículas que se liberan del AG,

quedando como lisosomas libres en el citosol.



Funciones

• Almacenamiento de enzimas que sería peligroso si estuvieran libres en el

citosol.

• Digestión extracelular: los lisosomas vierten su contenido al exterior de la

célula donde tiene lugar la digestión. (Ej. en hongos).

• Digestión intracelular autofágica el sustrato que va a ser digerido es una

porción de la propia célula que ha sido dañada o es ya innecesaria. Los

lisosomas primarios, que contienen únicamente enzimas digestivas en su

interior, se fusionan con una vesícula autofágica que contiene en su interior el

sustrato que ha de ser digerido. Tras la fusión se forma un lisosoma

secundario llamado autofagosoma o autosoma en el que se lleva a cabo la

digestión.

• Digestión intracelular heterofágica el sustrato es de origen externo y tiene

una doble finalidad, nutrir y defender la célula. Los sustratos son capturados

por endocitosis y se forma una vesícula o fagosoma. Los lisosomas primarios

se fusionan con el fagosoma formando lisosomas secundarios o

fagolisosomas. En el interior de los lisosomas secundarios se produce la

digestión de los sustratos. Los productos de la digestión (aa, nucleótidos...)

pasan al hialoplasma para ser utilizados y los productos de desecho son

expulsados por exocitosis.



9. PEROXISOMAS Y GLIOXISOMAS

Los peroxisomas son orgánulos similares a los lisosomas, pero su contenido

es diferente: contienen enzimas oxidativas u oxidasas que producen la oxidación de

diversos sustratos. Están constituidos por una vesícula formada a partir de las

membranas del RE.

Las enzimas que contienen realizan reacciones de oxidación similares a las que se

llevan a cabo en las mitocondrias. Sirven para eliminar el exceso de ácidos grasos,

aminoácidos, NADPH, etc. También se utilizan para destoxificar una gran variedad de

moléculas tóxicas, sob4re todo en el hígado y en el riñón.

Los glioxisomas son un tipo de peroxisomas que sólo se encuentran en las

células vegetales. Contienen enzimas que permiten sintetizar glúcidos a partir de

ácidos grasos. Esto resulta esencial en el caso de las semillas en el momento de la

germinación. Las reservas lipídicas se transforman en glucosa que es la única

molécula que admite el embrión como fuente de energía hasta que el nuevo vegetal

realice la fotosíntesis.



10. VACUOLAS E INCLUSIONES

Las VACUOLAS son estructuras delimitadas por una porción de membrana. Se

forman a partir del RE, del AG o de invaginaciones de la membrana plasmática. Su

contenido es esencialmente agua, aunque pueden contener pequeñas cantidades de

otras sustancias. Las vacuolas aparecen en células eucarióticas tanto animales como

vegetales. En las células animales suelen tener muy pequeño volumen por lo que

frecuentemente se denominan vesículas. En las células vegetales, suele haber una o

dos vacuolas de gran tamaño. La membrana que las delimita se denomina

tonoplasto. A medida que la célula vegetal va madurando, las vacuolas van

creciendo, y pueden llegar a ocupar un 50% o incluso un 90% del volumen celular. El

conjunto de vacuolas de una célula se llama vacuoma.

Funciones

• Almacenamiento de gran variedad de productos, como sustancias de reserva

energética elaboradas por la propia célula; productos de desecho que

resultarían perjudiciales si estuvieran en el citosol libres; sustancias específicas

como colorantes (en las células de los pétalos de las flores), alcaloides

venenosos (para repeler a animales herbívoros), sustancias con función

esquelética, como cristales de carbonato cálcico y oxalato cálcico, etc.

• Mantenimiento de la turgencia celular. El agua de las vacuolas produce una

mayor turgencia celular con lo que aumenta el volumen de la célula, pero no

cambian las características físico-químicas del citosol.

• Regular la presión osmótica. Entre estas vacuolas destacan la vacuolas

pulsátiles que aparecen en células que viven en ambientes hipotónicos, como

es el caso de muchos protozoos. La vacuola bombea el exceso de agua hacia

el exterior.

• Digestión celular. En las células vegetales, las vacuolas están relacionadas

con procesos de digestión intracelular, para lo cual en su interior contienen

hidrolasas ácidas.

Las INCLUSIONES son sustancias que no se dispersan en el hialoplasma.

Suele tratarse de sustancias de naturaleza hidrofóbica y frecuentemente cristalizadas.

En vegetales corresponden a almidón, gotas de grasa, aceites que darán origen a las

resinas, latex.... En animales las inclusiones son de glucógeno, lípidos, melanina etc.



11. MITOCONDRIAS

Estructura

Las mitocondrias son estructuras alargadas o redondeadas que aparecen en todas

las células, procarióticas y eucarióticas (animales y vegetales). Su forma varía de unas

células a otras o incluso en una célula concreta su forma varía pues puede experimentar

cambios rápidos de forma y volumen.

El número de mitocondrias en las células también es variable, pero son más

abundantes en las células que precisan gran aporte energético. Al conjunto de mitocondrias

de una célula se le llama condrioma.

A microscopio electrónico se puede observar las mitocondrias como un saco

delimitado por una doble membrana, la membrana mitocondrial externa en contacto con el

hialoplasma y la membrana mitocondrial interna en contacto con el interior de la

mitocondria. Ambas membranas son de tipo unitario, aunque no tiene exactamente la

misma composición química. Entre ambas membranas, existe un espacio intermembranal

de composición muy similar al hialoplasma. La membrana mitocondrial interna emite hacia

el interior unas prolongaciones, generalmente perpendiculares al eje longitudinal del

orgánulo, que se llaman crestas mitocondriales. El interior de la mitocondria está relleno de

un líquido con alto contenido de moléculas (ADN mitocondrial, ribosomas mitocondriales,

iones, enzimas, etc...) y se denomina matriz mitocondrial.

A nivel de la membrana mitocondrial interna pueden observarse unas partículas

esféricas llamadas Factor F1 que se une a la membrana mediante un pedúnculo llamado

Factor F0 finalmente una base sujeta estas partículas a la membrana. Esta estructura

(llamadas oxisomas o partículas elementales) constituyen un complejo enzimático que

cataliza la síntesis del ATP.

Aparecen también proteínas transportadoras de electrones que actúan formando

una cadena y proteínas transportadoras de iones y moléculas a través de la membrana.

Funciones

La función mitocondrial podemos decir que es actuar como "planta industrial

productora de energía" a nivel de la célula, de manera que a nivel de la mitocondria se

llevan a cabo reacciones de oxidación que conducen finalmente a la obtención del ATP.



Pero tampoco hay que olvidar otras funciones mitocondriales; resumiendo podemos

decir que cumple 2 tipos de funciones:

1- Producción de moléculas que sirvan como precursores para la biosíntesis de

macromoléculas en el hialoplasma. Produce precursores para la biosíntesis de azúcares,

ac. grasos, urea proteínas, etc.

2.- Oxidaciones respiratorias. Es la función más importante. En términos generales el

proceso de respiración a nivel de la mitocondria tiene tres fases:

1º.- Obtención de acetil Co A. Esta sustancia puede obtenerse a partir de

dos vías metabólicas diferentes:

-Por dexcarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Este proceso se realiza en la matriz

mitocondrial. El ac. pirúvico procede del hialoplasma y se forma por la degradación de

azúcares, de la glicerina o de ciertos aminoácidos.

- Por Beta-oxidación (hélice de Lynen) de los ácidos grasos. El proceso se realiza también

en la matriz mitocondrial.

2º.- Oxidación del acetil Co A. Se realiza en la matriz mitocondrial por medio

de una serie de reacciones que forman el ciclo de Krebs. Por medio de este ciclo se

obtienen electrones contenidos en coenzimas que serán utilizados para la obtención de

energía.

3º.- Cadena respiratoria o transporte de electrones hasta el oxígeno,

asociado a la fosforilación oxidativa. Los electrones conseguidos en los ciclos anteriores

son transportados de manera que van perdiendo energía. El aceptor final será el oxígeno y

la energía será utilizada mediante la fosforilación oxidativa para producir moléculas de ATP

a partir de ADP.

Globalmente podemos decir que el proceso de respiración celular consiste en una

serie de reacciones químicas mediante las cuales, sustancias orgánicas, principalmente

glúcidos y lípidos, se descomponen en sustancias de menor contenido energético,

utilizando para dicha descomposición el oxígeno, con el que se combinan (descomposición

aerobia) y cuyos productos serán el CO2 y el agua. Esto supone para la célula un doble

intercambio de gases: La célula toma oxígeno del exterior, suministrado por la sangre, y

expulsa anhídrido carbónico.

En las mitocondrias tienen lugar las últimas etapas de este proceso respiratorio.

Dada la función de las mitocondrias, en los organismos con respiración anaerobia, estos

orgánulos son escasos.



12. CLOROPLASTOS

Los cloroplastos son orgánulos citoplamáticos característicos de las células

vegetales autótrofas. Pertenecen a un grupo de orgánulos de estructura similar más amplio

llamados plastos. Según el tipo de sustancias que contengan, los plastos pueden ser:

- Cloroplastos, contienen clorofila en su interior

- Cromoplastos, contienen pigmentos coloreados, xantofila, carotenos, etc... Son

responsables de la coloración amarilla, naranja o rojo de las flores y frutos.

- Leucoplastos, son de color blanco, almacenan sustancias de diverso tipo, no

coloreadas, por ejemplo los amiloplastos muy frecuentes en las células que forman

tejidos de reserva almacenan almidón.

Estructura

El tamaño y forma de los cloroplastos es muy variable de unas especies vegetales a

otras, pero predominan los de forma ovoide, lenticular. Son de color verde y suelen existir

40 en las células de vegetales superiores.

A microscopio electrónico cada cloroplasto aparece delimitado por una doble

membrana, la membrana plastidial externa y la membrana plastidial interna, ambas son de

tipo unitario y dejan entre ellas un espacio intermembranal. Todo el interior del cloroplasto

se denomina estroma y está ocupado por un líquido que contiene:

-ADN cloroplástico: el ADN es doble y circular, con información para el ARN y

proteínas del cloroplasto.

-Ribosomas: estos ribosomas se asemejan más a los ribosomas bacterianos que a

los eucarióticos, y constituyen el 50% del total de ribosomas de la célula vegetal.

-Enzimas: son de dos tipos, las que permiten todo el proceso de replicación,

transcripción y traducción del ADN cloroplástico y las que permiten procesos de

reducción de CO2, nitratos y sulfatos a materia orgánica y algunas inclusiones como

granos de almidón o microgotas lipídicas.

La membrana plastidial interna emite hacia el estroma una serie de prolongaciones

(similares a las crestas mitocondriales) que se disponen orientadas según el eje longitudinal

del cloroplasto, estas membranas son las membranas tilacoidales. En general estas

membranas originan pequeñas vesículas en forma de sacos llamados tilacoides. En

ocasiones los tilacoides están aislados, pero más frecuentemente están agrupados

formando columnas de vesículas a modo de una torre de monedas, a esta estructura se le

denomina grana.



En algunos vegetales, como el maíz o la caña de azúcar, los cloroplastos carecen de

grana. En las algas la estructura del cloroplasto es más variable, los hay sin grana (algas

rojas), con grana de aspecto irregular (algas verdes) o con grana formando por pilas de tres

tilacoides (algas pardas), el número también es muy variable , por ejemplo Spyrogyra solo

aparecen dos cloroplasto y de forma alargada, helicoidal muy característica.

La membrana plastidial externa e interna tienen una composición química de tipo

unitario aunque carecen de colesterol, y son muy similares a los que forman la mitocondria.

Carecen de clorofila y otros pigmentos. En las membranas de los tilacoides aparecen,

además de los lípidos similares a los de la envoltura celular, los pigmentos que permiten

realizar la fotosíntesis y las proteínas implicadas en este proceso.

Los pigmentos son fundamentalmente de dos tipos:

- Carotenoides son lípidos del tipo terpeno (derivados del isopreno) y

principalmente son los carotenos (de color naranja) y xantofilas (de color amarillo).

- Clorofilas, son complejos porfirínicos, formados por un núcleo tetrapirrólico

con un átomo de Mg en el centro. En las membranas de los tilacoides de los vegetales

superiores hay dos tipos de clorofilas, la a y la b . Se diferencian en el grupo situado en

posición 3 del núcleo porfirínico.La clorofila a tiene metilo y la clorofila b formilo (CHO). Son

moléculas anfipáticas,conun polo hidrófobo que corresponde al fitol y el polo hidrófilo que

corresponde al núcleo tetrapirrólico.

En cuanto a las proteínas cabe destacar que al igual que en la mitocondria existe el

complejo ATP-sintetasa que permite la obtención de ATP a partir de ADP, y proteínas

transportadoras de electrones.

Funciones

Los cloroplastos tienen una función primordial que es realizar la fotosíntesis. Desde

un punto de vista energético la fotosíntesis supone la captación de energía lumínica y su

transformación en energía química contenida en los glúcidos y otros compuestos que se

forman. Desde el punto de vista de la materia supone la captación de materia inorgánica ,

como dióxido de carbono, nitratos, etc... y su transformación en materia orgánica

(azúcares). Por último químicamente la fotosíntesis consiste, básicamente, en reacciones

de tipo redox, de tal manera que sé parte de sustancias oxidadas y se consiguen sustancias

reducidas. Los electrones necesarios para la reducción proceden del agua. Podemos

resumir:

CO2 + Sales minerales + H2O -----> Glucosa + O2



Por tanto tenemos que destacar el papel clave del proceso de fotosíntesis como

origen de la energía química que circula en la biosfera y su capacidad de utilizar y

transformar la energía lumínica en energía química que finalmente será acumulable en

forma de ATP.

Asimismo tenemos que señalar la gran importancia biológica que tiene el proceso de

fotosíntesis como único en el que se libera oxígeno y se consume anhídrido carbónico y por

tanto principal fuente de oxígeno para todos los seres vivos.

Importancia biológica de la fotosíntesis.

Todos los seres vivos, animales y vegetales consumen continuamente energía

química, de manera que a partir de la materia orgánica que forman o captan de diversas

formas, por medio de su catabolismo obtienen energía química en forma de ATP que

utilizan para todos los procesos vitales, respiración, reproducción, movimientos...

Si todos los seres vivos consumen energía química constantemente se acabaría

antes o después, es imprescindible que haya un proceso por el cual se regenere la energía

química en la Biosfera.

La única fuente de energía ajena a la Biosfera que puede ser utilizada por los seres

vivos es la energía lumínica del sol. Las plantas verdes son las únicas que pueden

utilizarla., gracias al proceso de fotosíntesis. Mediante este proceso los vegetales recogen

la energía lumínica y la transforman en energía química contenida en los glúcidos. De esta

manera se regenera la energía química que constantemente se consume, la única que

pueden utilizar todos los seres vivos para sus funciones.

Por tanto biológicamente la fotosíntesis supone la clave para la regeneración de la

materia orgánica y la formación de energía química.

Por otra parte fijándonos en el balance de gases, todos los seres vivos , tanto

fotosintéticos como no fotosintéticos, consumen oxígeno para sus procesos metabólicos,

para la obtención de la energía química en forma de ATP necesitan oxidar productos

orgánicos en presencia de oxígeno. Liberan CO2 como resultado de la oxidación. La única

fuente de regeneración de oxígeno es también la fotosíntesis. En este proceso se consume

el CO2 y se libera oxígeno.

(Repercusiones tala indiscriminada de árboles).

TEMA 12: CITOPLASMA - Colmenar...

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