Estructura y componentes de la membrana celular

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ESTRUCTURA CELULAR. LA CÉLULA EUCARIOTA: ESTRUCTURA Y
FUNCIONES GENERALES DE LOS ORGÁNULOS CELULARES. LA
CÉLULA PROCARIOTA. VIRUS.

1. TEORÍA CELULAR
Todos los seres vivos estamos formados por una o varias células, de manera que
podemos dividir a los seres vivos en dos grandes grupos:
a. Seres Unicelulares: Formados por una célula.
b. Seres Pluricelulares: Formados por más de una célula.
Podemos definir la célula como la unidad estructural, fisiológica y reproductora de
los seres vivos, es decir, todo ser vivo está constituido por células y se reproducen a
través de ellas.
Además, como excepción podemos decir que no todos los seres vivos están formados
por células, ya que los virus no son más que simples moléculas de ácidos nucleicos, y a
estos organismos se les llama organismos acelulares.

2. CÉLULAS PROCARIOTAS Y CÉLULAS EUCARIOTAS
1. Células Procariotas : Son muy simples y apenas tienen estructuras en su interior. No
tienen núcleo, es decir, su material genético no está separado del citoplasma. Algunas
ejemplos son las bacterias y las cianofíceas.
2. Células Eucariotas : Son las típicas del resto de los organismos ya sean uni o
pluricelulares, animales o vegetales. Tienen orgánulos celulares y poseen un núcleo que
separa su material genético del citoplasma.

3. ESTRUCTURAL GENERAL DE UNA CÉLULA EUCARIOTA

El estudio de la célula y de sus orgánulos o compartimentos celulares, lo dividimos en
las siguientes partes :

1. M e m b r a n a P la s m a tic a .
   R u g o so .


 1 . R e tic u lo e n d o p la s m a tic o 
 .
  L
 is o .
  
  2. A p a r a to d e G o lg i.
  
  3.

V a c u o la s .
  O r g a n u lo s c o n m e m b rana 4 .
1 .
 C ito p la s m a c o n o r g a n u lo s 
 
L is o s o m a s .
2 . P r o to p la sm a   5. M ito c o n d r ia s .
  
  6. P la s to s .
  7.
  
P e r o x is o m a s .
  

 
 E s tr u c tu r a s c e lu la r e s
 ( S in m e m b r a n a ) : R ib o s o m a s .

2.
 H ia lo p la s m a ( c ito p la s m a s in o r g a n u lo s ) : C ito e s q u e le to .
1 . E n v o ltu r a n u c le a r .

2. N u c le o p la s m a o ju g o n u c le a r .
3 . N u c le o 
3. N u c le o lo .
4 . C r o m a tin a .

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Además hay que tener en cuenta que los orgánulos según se observen al
microscopio óptico o electrónico presentan un aspecto distinto, por eso hablaremos
de una estructura (microscopio óptico) y una ultraestructura celular (microscopio
electrónico).

ARRIBA, TÍPICA CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL.
CÉLULA
DEBAJO,
DEBAJO, TÍPICA CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL

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4. LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS:LA MEMBRANA UNITARIA.
La membrana plasmática y los orgánulos que hay dentro de la célula están formados por
membranas, y estas membranas son barreras o fronteras que permiten no sólo separar,
sino también poner en comunicación distintos compartimentos en el interior de la célula,
así como a la propia célula con el exterior.
La estructura de todas estas membranas es muy parecida, y las diferencias que hay entre
ellas es más bien a nivel de función particular que tienen los distintos orgánulos
formados por estas membranas ; por eso, las distintas funciones que van a tener estos
orgánulos va a depender de la composición en proteínas que tengan sus membranas
biológicas.
Los orgánulos formados por membranas son :
1. MEMBRANA PLASMÁTICA.
2. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO.
3. APARATO DE GOLGI.
4. LISOSOMAS.
5. PEROXISOMAS.
6. MITOCONDRIAS.
7. PLASTOS.
8. VACUOLAS.
9. ENVOLTURA NUCLEAR.

COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS
Las membranas de las células eucariotas están formadas por una BICAPA LIPÍDICA
A LA QUE SE UNEN MÁS O MENOS FUERTEMENTE UNA SERIE DE
PROTEÍNAS Y OLIGOSACÁRIDOS ( Modelo del Mosaico fluido de Singer y
Nicolson ), teniendo en cuenta que los oligosacáridos sólo están por la parte de
fuera y que forman el llamado glucocálix.
Dicho estos vamos a pasar a estudiar los distintos componentes de las membranas :
1. Lípidos :
Los lípidos más abundantes son :
a) Fosfolípidos.
b) Colesterol (menos en la membrana interna de las mitocondrias que no tiene
colesterol).
c) Glucolípidos (Por la parte de fuera de la membrana plasmática).
Estos lípidos como ya sabemos debido a su carácter anfipático (recordar que tienen
partes polares y partes no polares ) en medio acuoso forman una bicapa ; esta bicapa
aporta la estructura básica de la membrana y debido a su fluidez es posible muchas
funciones que realizan las membranas celulares.
La bicapa es fluida porque se comporta igual que lo hace un líquido es decir las
moléculas pueden desplazarse sobre sí mismas intercambiando posiciones, y la fluidez
de la membrana va a depender sobre todo de tres factores:
1) La temperatura: Al aumentar la temperatura, aumenta la fluidez.
2) La naturaleza de los lípidos: Los lípidos con ácidos grasos insaturados y de cadena
corta, favorecen la fluidez.
3) El colesterol: Reduce su fluidez

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2. Proteínas :
La posición que ocupan en la bicapa lipídica va a depender de su mayor o menor
afinidad por el agua, de manera que las partes hidrófilas de la proteína quedan hacia el
interior o exterior de la bicapa lipídica, y las partes hidrófobas se sitúan en el seno de la
bicapa lipídica y gracias a estos distinguimos los siguientes tipos de proteínas :
a) Proteínas Intrínsecas o Integrales : Son proteínas que están unidas de una manera
muy fuerte a los lípidos, y que sólo separan de ellos con detergentes que son capaces de
disolver a los lípidos. Dentro de esta clase de proteínas distinguimos a su vez dos clases:
a.1. Proteínas Transmembranales : Atraviesan la bicapa lipídica totalmente.
a.2. Proteínas Integrales que sólo se introducen en una parte de la bicapa, quedando la
otra parte de la proteína expuesta al medio.
b) Proteínas Extrínsecas o Periféricas : Son proteínas que están unidas débilmente a
la bicapa lipídica y se separan de ésta por tratamientos débiles.

3. Oligosacáridos :
Pueden estar unidos a los lípidos formando entonces los GLUCOLÍPIDOS o pueden
estar unidos a las proteínas formando las GLUCOPROTEÍNAS. ESTÁN POR LA
CARA EXTERNA DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Y FORMAN LA
CUBIERTA CELULAR LLAMADA GLUCOCÁLIX O GLICOCÁLIX, de manera
que las funciones más importantes del glicocálix son :
1. Reconocimiento celular.
2. Se cree que facilita la orientación de ciertas proteínas contribuyendo así a que no se
tumben en la bicapa de manera que las proteínas mantengan su estructura plegada.

Además, otra cosa importante es que esta disposición de los oligosacáridos sólo por la
cara externa de la membrana plasmática, y el hecho de que los lípidos sean distintos en
las dos partes de la membrana hace que LAS MEMBRANAS SEAN ASIMÉTRICAS,
es decir las membranas son distintas por un lado que por el otro.

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Por último decir que este modelo de membrana y en particular el modelo de membrana
plasmática fue propuesto por Singer y Nicolson en 1972 y se llama MODELO DEL
MOSAICO FLUIDO y sus características más importantes a modo de resumen son :
1. Los lípidos y las proteínas integrales que forman las membranas forman un mosaico
molecular.
2. Los lípidos y las proteínas pueden desplazarse por la bicapa lipídica, es decir LAS
MEMBRANAS SON FLUIDAS.
3. LAS MEMBRANAS SON ASIMÉTRICAS, es decir son distintas por un lado y por
el otro, y esta asimetría implica que las dos caras realicen funciones distintas.

LA PARED CELULAR
Sólo existe en células vegetales. Está por fuera de la membrana plasmática y está formada por fibras de celulosa
unidas entre sí por polisacáridos y proteínas.
La pared celular tiene tres capas:
1) La laminilla media: Es la más externa de las capas. Está formada principalmente por péptidos.
2) La pared primaria: Es la capa más interna. Está formada pincipalmente por celulosa.
3) La pared secundaria: No existe siempre y cuando existe es la capa más interna. Sólo se forma en células muy
especializadas (muy maduras o muertas) y contiene además de celulosa otras sustancias como
lignina o suberina.

La pared celular también permite el paso de sustancias gracias a los plasmodesmos y a las
punteaduras:
1) Plasmodesmos: Son tubos que atraviesan la pared celular entre células contiguas y son
prolongaciones del Retículo endoplasmático.

2) Punteaduras: Son los orificios.

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FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
1. Función de Intercambio : La membrana plasmática es básicamente una barrera de
permeabilidad, limita a la célula e impide el paso de sustancias ( no de todas, pero sí de
muchas ), tanto del exterior al interior, como al revés.
2. Función Receptora : Como por ejemplo algunas proteínas de la membrana
plasmática que son receptores específicos de hormonas, de manera que al existir
distintos receptores específicos en la membrana plasmática de las células, y al tener las
células distintos receptores específicos, la actividad de cada célula será distinta.
3. Función De Reconocimiento : Esta función se realiza gracias a los oligosacáridos y a
las proteínas de la cara externa de la membrana plasmática. Por ejemplo, las células del
sistema inmunológico que nos defienden de los agentes patógenos van a reconocer las
células que son del propio organismo diferenciándolas de las extrañas gracias a los
oligosacáridos y proteínas de la membrana plasmática.

EL TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
Como ya dijimos es la función más característica de la membrana plasmática, y
podemos distinguir los siguientes tipos de transporte :

  a. Difusion simple a traves de la bicapa lipidica
 1. Difusion simple
  b. Difusion simple a traves de canales.
1.a. Transporte pasivo
  Regulados por ligando.


1. Transporte de moleculas 2. Transporte pasivo facilitadoa. Por CanalesRegulados por voltaje.
  
  b. Proteinas Naveta.
  
 1. Bombas Sodio - Potasio.
1.b. Transporte activo

 2. Transporte por Translocacion.
 a. Fagocitosis
2.a. Endocitosis
2. Transporte citoquimico( Transporte de sustancias envueltas en una membrana ) b. Pinocitosis
2.b. Exocitosis

1. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS : Como acabamos de ver podemos destacar dos
tipos de transporte molecular :
1.a. Transporte Pasivo. 1.b. Transporte Activo.
1.a. Transporte pasivo :
En este tipo de transporte como su propio nombre dice NO SE PRODUCE GASTO
DE ENERGÍA ya que se realiza a favor de gradiente de concentración o gradiente
eléctrico ( es decir de donde hay más a donde hay menos ). El transporte pasivo a su vez
los podemos dividir en dos :
1. Difusión Simple. 2. Transporte Pasivo Facilitado.
1. Difusión Simple :
a. Difusión Simple a Través De La Bicapa Lipídica : Se da en sustancias que se
disuelven bien en lípidos y que por lo tanto se disuelven bien en la membrana y la
atraviesan parecido a como una persona se abre paso a codazos entre la gente en un día
de rebajas.

JOSÉ JUAN CANEL ÁLVAREZ

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Algunos ejemplos de sustancias que atraviesan así la membrana son algunos fármacos
anestésicos como el cloroformo y el éter, disolventes como el benceno ( de ahí su
peligrosidad ), insecticidas como el parathión y el malathión que se absorben
directamente a través de la piel y causan graves intoxicaciones, las hormonas
esteroideas, el oxígeno, el CO2, el Nitrógeno...
b. Difusión Simple a Través de Canales : Existen determinadas proteínas
Transmembranales ( recordar que son proteínas que atraviesan totalmente la bicapa
lipídica ) que tienen en su interior un orificio o canal que permite el paso de algunas
sustancias, como por ejemplo el caso del agua, la cual atraviesa la bicapa gracias a estos
canales. Estos canales siempre van a estar abiertos.

2. Transporte Pasivo Facilitado :
Se realiza también gracias a unas proteínas las cuales pueden ser de varios tipos pero
nosotros destacaremos dos :
a. Por Canales : A su vez de estos hay dos tipos :
• Canales regulados por ligando :
Las proteínas poseen en su parte externa de la membrana una zona que sirve de
receptor de moléculas que se llaman ligandos ( Ej. de ligandos : Neurotransmisores,
Hormonas... ), de manera que al principio el canal está cerrado, pero cuando el
ligando se une al receptor, se abre el canal y permite la entrada de moléculas. Ej :
Canales de Cl-...
• Canales regulados por voltaje : Se abren como su propio nombre indica cuando se
produce un cambio de potencial eléctrico. Ej : Canales de Na, de K, de Ca...

b.Proteínas Naveta : Son proteínas que cambian su estructura terciaria de manera que
son capaces de “ captar “ moléculas y desplazarlas a la parte opuesta de la membrana
plasmática donde las sueltan. Lógicamente será un transporte de moléculas de carácter
polar.


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1.b. Transporte Activo :
Este tipo de transporte se realiza EN CONTRA DE GRADIENTE DE
CONCENTRACIÓN O ELÉCTRICO, lo cual implica que se gasta energía en este
transporte, es decir se gasta ATP, de manera que se realiza gracias a unas proteínas las
cuales mediante un gasto de ATP transportan sustancias a través de la membrana.
Podemos destacar dos tipos de proteínas :
1. Bombas Sodio-Potasio : Por cada molécula de ATP que se gasta sacan tres sodios y
meten dos potasios, de manera que así se logra que la concentración de sodio sea 10
veces mayor en el exterior respecto al interior de la célula, y que la concentración de
potasio sea 10 veces mayor en el interior de la célula que en el exterior, y esto ES LA
BASE DEL IMPULSO NERVIOSO.

2. Transporte Por Translocación : El gasto de ATP cambia la estructura del
transportador ( recuerda que el transportador es una proteína ) lo que hace que la
sustancia pase. Este tipo de transporte se emplea en determinadas moléculas orgánicas.

2. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS ( TRANSPORTE DE SUSTANCIAS
ENVUELTAS EN UNA MEMBRANA ) :
Se trata de un mecanismo que asegura la nutrición y la salida de productos de
desecho de la célula. Veremos dos procesos :
1.a. Endocitosis. 1.b. Exocitosis.
1.a. Endocitosis : Es la entrada en la célula de sustancias envueltas en vesículas
formadas a partir de la membrana plasmática. Existen dos tipos de endocitosis :
a. Fagocitosis : Las partículas que se introducen son partículas sólidas grandes. Se suele
realizar por medio de seudópodos que son grandes evaginaciones de la membrana
plasmática que envuelven a la partícula que va entrar, la cual pasa al citoplasma en
forma de vacuola. Un ejemplo pueden ser los seudópodos de los glóbulos blancos de la
sangre o de la ameba.
b. Pinocitosis : Las sustancias que entran son sustancias líquidas o sólidas pero de
tamaño pequeño. Estas sustancias al igual que en el caso anterior forman al atravesar la
membrana pequeñas vacuolas las cuales pueden juntarse y formar vacuolas de mayor
tamaño.
1.b. Exocitosis : Consiste en la salida o excreción de sustancias por medio de vesículas
de exocitosis las cuales se unen a la membrana plasmática y se abren al exterior
expulsando su contenido fuera de la célula.
Después de realizarse la exocitosis, lógicamente la membrana de la vacuola queda
incluida en la membrana plasmática, por lo tanto una cosa muy importante es que por la
endocitosis la membrana plasmática se hace más pequeña, pero este descenso de tamaño
de la membrana plasmática se compensa con el aumento que se produce de ésta gracias
a la exocitosis.


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¿ QUÉ OCURRE DESPUÉS DE LA ENDOCITOSIS ? LA HETEROFAGIA Y
LA AUTOFAGIA.

HETEROFAGIA :
Después de que ocurre la endocitosis se forma una vesícula o una vacuola en el interior
de la célula que se llama FAGOSOMA. Este fagosoma se une a los Lisosomas
Primarios ( son lisosomas que no han actuado nunca ) y se forma una vacuola mayor que
se llama FAGOLISOSOMA. En el fagolisosoma las grandes moléculas (polisacáridos,
ácidos nucleicos, proteínas, etc... ) se convierten en moléculas más pequeñas
( monosacáridos, bases nitrogenadas, aminoácidos, etc... ) ya que como veremos más
adelante los lisosomas tienen en su interior unos enzimas que hidrolizan (= rompen ) las
moléculas grandes y las transforman en moléculas más pequeñas.
Después estas partículas pequeñas pasan a través del interior del fagolisosoma al
citoplasma de la célula, quedando en el fagolisosoma las moléculas que no se han
degradado, y este fagolisosoma ahora recibe el nombre de lisosoma secundario
(lisosoma que ya ha actuado y que puede unirse a otros fagosomas ) .Este lisosoma
secundario como acabamos de decir puede unirse a otros fagosomas de manera que las
sustancias no degradadas se van acumulando progresivamente en estos lisosomas
secundarios.
En ciertos organismos estos lisosomas secundarios pueden fusionarse con la membrana
plasmática y mediante exocitosis expulsan su contenido fuera de la célula, en cambio en
las células de los organismos pluricelulares, lo más normal es que los lisosomas
secundarios se transformen en cuerpos residuales de manera que cuantos más cuerpos
residuales posea una célula, más vieja es.


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AUTOFAGIA :
Se produce cuando la digestión es de orgánulos propios de la célula, de tal manera que
así la célula renueva sus estructuras celulares.

5. FLUJO DE MATERIALES DENTRO DE LA CÉLULA
El conjunto de orgánulos que realizan esta función forman los sistemas de membranas
del citoplasma de la célula, y estos orgánulos son :
1. Retículo Endoplasmático o Endoplásmico.
2. Aparato de Golgi.
3. Lisosomas.
4. Vacuolas.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Tiene una membrana más delgada que la membrana plasmática pero tiene una
composición similar. El retículo endoplasmático es un complejo sistema de tubos, sacos
y cisternas que pueden llegar a ocupar gran parte de la célula, y es importante destacar
que la porción del Retículo Endoplasmático Rugoso ( RER ) que hace frontera entre el
núcleo y el hialoplasma forma la envoltura nuclear.
Existen dos tipos de Retículo Endoplasmático :
1. Retículo Endoplasmático Rugoso ( RER ). 2. Retículo Endoplasmático Liso (REL ).
El RER posee ribosomas adheridos a su membrana por la parte de fuera, en cambio el
REL no los posee ; además los ribosomas se unen al RER gracias a una proteína que se
llama RIBOFORINA.
Como el RER tiene adosado en su exterior ribosomas, es lógico pensar que éste estará
muy desarrollado en células que por su función realicen una gran labor de síntesis de
proteínas como por ejemplo las células del páncreas o las células del hígado ( se sabe
que si por ejemplo se somete a un animal a un ayuno prolongado, el RER de las células
pancreáticas se reduce considerablemente, pudiendo volver a recuperarse cuando
sometemos al animal a una dieta rica ).


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APARATO DE GOLGI
Posee una membrana con un grosor aproximado de 60-75 Aº, y se localiza entre el
Retículo endoplasmático y la membrana plasmática. El Retículo Endoplasmático y el
Aparato de Golgi ( AG ) no están en comunicación “ física “, pero como vamos a ver
hay vesículas que van del RER al AG, y estas vesículas se llaman Vesículas de
Transición, las cuales se forman a partir de una zona del RER que no tiene ribosomas y
que se llama Retículo de Transición.
El AG está formado por un conjunto se sacos concéntricos muy apretados, y cada
conjunto de sacos recibe el nombre de Dictiosomas pudiendo encontrar en una célula
desde cinco dictiosomas hasta algunas decenas, en función del tipo de célula y de su
estado funcional.
Los Dictiosomas tienen dos caras :
a. Cara de Formación o Cara Cis o Cara Cóncava : Es la cara más próxima al RER y
alrededor de ella se sitúan las Vesículas de Transición que provienen del RER.
b. Cara de Maduración o Cara Trans o Cara Convexa : Es la más alejada del RER y
de ella se desprenden unas pequeñas vesículas que se llaman Vesículas de Secreción.
El AG está continuamente transformándose gracias a estas vesículas ya que a
partir de las vesículas de transición se forma nuevo AG, el cual se destruye para
formar las vesículas de secreción.
Lógicamente el AG está muy desarrollado en células que realizan funciones de
secreción, como por ejemplo las células secretoras del mucus del epitelio intestinal o las
células del tiroides.


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LISOSOMAS
Son pequeñas vesículas que se originan a partir de los dictiosomas del AG, pero a
veces también se pueden originar a partir de algunas zonas del RER.
Se caracterizan por tener en su interior enzimas hidrolíticos de manera que rompen las
grandes moléculas dando lugar a otras más pequeñas ( acordarse de la heterofagia y de
la autofagia ). Estos enzimas hidrolíticos se encuentran en el interior de los lisosomas


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porque si estuviesen fuera y libres en el citoplasma de la célula podrían destruir las
estructuras celulares.
Los lisosomas tienen aproximadamente unos 42 enzimas del tipo hidrolasas ácidas ( las
hidrolas ácidas son glicoproteínas y son enzimas cuyo pH óptimo de funcionamiento es
entre 3 y 6, y este pH se mantiene dentro del lisosoma gracias a que éstos poseen en su
membrana una proteína de transporte que gastando energía ( ATP ) mete dentro del
lisosoma protones de manera que el interior de los lisosomas se vuelve ácido ).
Podemos distinguir dos clases de lisosomas :
1. Lisosomas Primarios : Son los lisosomas recién formados a partir de los dictiosomas
del AG y que sólo contienen los enzima hidrolíticos.
2. Lisosomas Secundarios : Son los lisosomas que ya han actuado y que por lo tanto
contienen en su interior los enzimas digestivos más sustancias que no se han
descompuesto ( recordar la heterofagia y la autofagia ).

PEROXISOMAS
Sólo se encuentran en las células animales y se forman por gemación del REL, son
semejantes a los lisosomas pero no poseen hidrolasas ácidas, pero sí enzimas oxidativos


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siendo el más importante la Catalasa o Peroxidasa, el cual es un enzima que transforma
la reacción 2H2O2 → 2H2O + O2.
En las semillas en germinación de vegetales existe un tipo especial de peroxisomas que
reciben el nombre de Glioxisomas los cuales transforman los ácidos grasos de las
semillas en azúcares que son necesarios para que se desarrolle el embrión ( los
Glioxisomas no existen en células animales ).

LAS VACUOLAS
Están constituidas por una membrana y un contenido interno que suelen ser sustancias
nutritivas o sustancias de reserva. Las células animales tienen numerosas vacuolas de
pequeño tamaño, en cambio las células vegetales tienen vacuolas de mayor tamaño
y son menos numerosas. Las vacuolas se forman por fusión de vesículas procedentes del AG.


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En cuanto a la función de las vacuolas suele ser de almacenamiento de sustancias de
reserva, pero también pueden almacenar sustancias tóxicas o tener otras funciones más
específicas:
1. Vacuolas Pulsátiles : Por ejemplo, el Paramecio es un protozoo que vive en el agua.
El citoplasma del paramecio es hipertónico respecto al exterior de manera que está
continuamente entrando agua dentro de la célula ( acordarse de la presión osmótica ), lo
que llevaría a que éste explotara ; entonces las vacuolas pulsátiles lo que hacen es
expulsar el agua que entre dentro del citoplasma del paramecio, ya que cuando están
llenas se fusionan a la membrana plasmática y sueltan el agua.
2. Vacuolas Digestivas : Son los fagolisosomas.

FUNCIONES DE LOS SISTEMAS MEMBRANOSOS

• FUNCIONES DEL RER

1. Síntesis de Proteínas por los ribosomas adheridos a la membrana del RER por la
parte de fuera.
Existen varios tipos de proteínas :
a) Proteínas de Secrección : Son proteínas que se van a excretar, es decir que van a
salir fuera de la célula después de ser sintetizadas por lo que no van a formar parte de
ninguna membrana de la célula.
Estas proteínas se sintetizan en los ribosomas adheridos al RER y según se van
sintetizando pasan al interior del RER ya que llevan una secuencia de unos 10-30
aminoácidos que se llama secuencia o péptido señal. Una vez que la proteína entra, el
péptido señal es destruido por un enzima ( una peptidasa ).


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b) Proteínas que no van a salir fuera de la célula y que van a formar parte de
membranas, ya sea de la membrana plasmática o de las membranas de otros
orgánulos.
c) Proteínas que va a utilizar la propia célula y que no se van a excretar ni a
formar parte de ninguna membrana : No se sintetizan en los ribosomas del RER. Se
sintetizan en los ribosomas que hay libres en el hialoplasma.
2. Glicosilación ( = Síntesis de Glucoproteínas ) : Glicosilar significa unir
monosacáridos, de manera que glicosilar proteínas significa unir monosacáridos a
proteínas para formar glucoproteínas. De manera que las proteínas que se sintetizan en
los ribosomas del RER pueden ser glicosiladas o no en el RER, y una cosa importante y
a destacar es que si son glicosiladas siempre se le une el mismo oligosacárido. Este
proceso de glicosilación se lleva a cabo en el interior del RER y finaliza posteriormente
en el AG.


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• FUNCIONES DEL REL
1. Síntesis de Fosfolípedos y Colesterol.
2. Detoxificación de sustancias : En el REL hay enzimas que transforman estas
sustancias tóxicas que no son solubles en solubles, y de esta forma se eliminan por la
orina. Si la sustancia es liposoluble en vez de hidrosoluble, los hepatocitos ( son las
células del hígado ) aumentan su REL hasta que la eliminan. Luego el exceso de REL es
eliminado por autofagia.

• FUNCIONES DEL AG
1. Transporte y glicosilación de las proteínas procedentes del RER :
En el AG las proteínas siempre se van a glicosilar y a las proteínas se les unen distintos
oligosacáridos.
2. Glicosilación de Lípidos : Para formar glucolípidos.
3. Formación de Lisosomas: Hay que comentar que los enzimas de los lisosomas( las
hidrolasas ácidas ) son glicoproteínas ( como ya vimos al estudiar los lisosomas ) que se
forman en el RER y en el AG como proteínas intrínsecas. Una vez formados los
lisosomas ( recordar que se formaban a partir de los dictiosomas del AG ), su pH se
vuelve ácido y los enzimas se sueltan de las membranas quedando libres en el interior,
formando así el lisosoma activo.
4. Formación de la Celulosa que forma la pared celular de las células eucariotas
vegetales :
Hay que tener en cuenta que la pared celular no es un orgánulo, sino que es un producto
que se excreta al exterior de la célula y que luego queda por fuera de ésta.
5. Formación de las vacuolas en las células vegetales.


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6. FLUJOS DE ENERGÍA EN LAS CÉLULAS
Los dos orgánulos que intervienen en este flujo de energía son dos :

1. MITOCONDRIAS. 2. PLASTOS.

1. MITOCONDRIAS :
Suelen ser de forma elíptica aunque también pueden tener
forma filamentosa u oval. Su tamaño es muy pequeño ( suelen ser más pequeñas que los
cloroplastos ) y pueden estar en la célula en un número muy elevado en la célula ( hasta
2000 ).
En cuanto a su estructura, es muy similar para todas las mitocondrias
independientemente de su forma y tamaño :
a. Poseen una membrana externa muy semejante a la membrana plasmática.
b. También poseen una membrana interna sin colesterol que es casi impermeable ya
que posee un fosfolípido ( la cardiolipina ) que la hace muy impermeable, y por lo tanto
casi todas las partículas que entran en el interior de la mitocondria lo hacen por medio
de transportadores. Además esta membrana interna se prolonga hacia el interior
formando unos pliegues que se llaman crestas mitocondriales.
c. Espacio Intermembranal : Es el espacio que hay entre la membrana externa y la
membrana interna.


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d. Matriz Mitocondrial : Es el espacio delimitado por la membrana interna. Dentro de
esta matriz mitocondrial encontramos proteínas, lípidos, ARNr, ADNc, y ribosomas que
se llaman mitorribosomas ( son más pequeños que los que hay adosados al RER y que
los que hay libres en el hialoplasma ). La presencia de ARN y de ADN dentro de la
mitocondria es muy importante ya que esto les permite a las mitocondrias sintetizar
alguna de sus proteínas, de manera que la mitocondria es un orgánulo
semiindependiente de la célula.
También hay que destacar que las proteínas de la membrana interna y de las crestas
mitocondriales son muy importantes en los procesos de respiración celular como
veremos cuando estudiemos el metabolismo celular.

Las mitocondrias al igual que los Plastos poseen una estructura muy similar a los
organismos procariotas, y se cree según La Teoría Endosimbiótica que las mitocondrias
eran organismos procariotas que establecieron simbiosis con las células eucariotas a las
que proporcionaron energía a partir de sustancias orgánicas.
En cuanto a las funciones de las mitocondrias podemos destacar tres :
1. Oxidaciones Respiratorias.
2. Producción de Moléculas que sirven como precursores para la síntesis de
moléculas más grandes en el hialoplasma.
3. Síntesis de proteínas mitocondriales.

2. LOS PLASTOS :
Son orgánulos citoplasmáticos que SÓLO ESTÁN EN LOS
ORGANISMO VEGETALES. Existen varios tipos de plastos pero debido a su
importancia nosotros en este curso sólo veremos los cloroplastos :
Son unos orgánulos muy variables en cuanto a su forma y tamaño, ya que por ejemplo
algunas células tienen sólo uno o dos cloroplastos, en cambio otras células poseen un
gran número de ellos.
Si los observamos al microscopio óptico sólo veremos unos círculos brillantes de color
claro llamados pirenoides que son acumulaciones de almidón. En cambio si los


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observamos al microscopio electrónico se ve claramente que los cloroplastos son unos
orgánulos formados por una doble membrana : La membrana externa y la membrana
interna, estando las dos membranas separadas como en la mitocondria por un espacio
intermembranal. La membrana interna de los cloroplastos a diferencia de la de la
mitocondrias no tiene crestas y encierra un espacio central llamado estroma.
En el estroma aparecen unos sáculos que tienen pigmentos fotosintéticos y que se
llaman tilacoides. Existen dos clases de tilacoides :
1. Tilacoides del estroma o lamelas : Son de gran tamaño y sostienen a los tilacoides de
los grana.
2. Tilacoides de los grana : Son más pequeños y están apilados.
NOTA : Se llama grana al conjunto de unos tilacoides granales apilados.
El componente mayoritario de las membranas de los tilacoides son los Glucosil-
Diacialglicéridos (Galactolípidos, donde el monosacárido es la Galactosa ).
El estroma es semejante a la matriz de la mitocondria aunque su contenido es distinto ya
que por ejemplo en el estroma del cloroplasto están los enzimas responsables de la fase
oscura de la fotosíntesis, así como acumulaciones de almidón ( pirenoides ), y gotas de
grasa ( plastoglóbulos ), copias de ADNc y ribosomas que en este caso se llaman
plastorribosomas que al igual que los de la mitocondria son más pequeños que los
ribosomas que están adheridos al RER y los ribosomas que hay libres en el hialoplasma
y los cuales al igual que en las mitocondrias sintetizan una parte de las proteínas del
cloroplasto.

En cuanto a las funciones del cloroplasto al igual que en las mitocondrias, al tener ADN
doble y circular y ARN son capaces de sintetizar proteínas pero sin duda alguna su
función más importante es la de la fotosíntesis, realizándose la fase luminosa en las
membranas de los tilacoides, y la fase oscura en el estroma.
Al igual que las mitocondrias, los plastos tienen una estructura similar a los organismos
procariotas, y según la Teoría Endosimbiótica serían organismos procariotas que
establecieron una simbiosis con las células eucariotas a las que proporcionaron energía a
partir de la luz solar.


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7. FLUJOS DE INFORMACIÓN DE LA CÉLULA
Aparte del núcleo que veremos más adelante, existen unas estructuras celulares que
intervienen en este flujo y que son los ribosomas.
Los ribosomas no se ven al microscopio óptico y al electrónico son poco visibles, no
pudiendo casi ni adivinar su estructura. Están en gran número en el citoplasma y
pueden estar de tres maneras :
1. Libres en el citoplasma.
2. Adheridos al membrana del RER.
3. Dentro de las mitocondrias y de los cloroplastos.
Nota : Recordar que los que están adheridos a las membranas del RER intervienen en la
síntesis de proteínas de secreción o de proteínas que van a formar parte de las
membranas, en cambio los que están libres intervienen en la síntesis de proteínas que va a
utilizar la célula para otras funciones.

Los ribosomas están formados por dos subunidades que sedimentan con velocidad
distinta, la cual se mide en unidades Svedberg ( S ), lo que indica que el ribosoma posee
una subunidad mayor y otra subunidad menor, y estas subunidades son mayor en las
células eucariotas que en las procariotas y que los de las mitocondrias y los de los
cloroplastos.


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Además se sabe que los ribosomas tienen la siguiente composición :
1. Agua. 2. ARNr. 3. Proteínas.
Por lo que parece su estructura es sencilla ya que consta de ARNr asociado a proteínas,
de manera que las proteínas están hacia el interior y el ARNr se dispone en la periferia.
También se sabe que para que las dos subunidades estén juntas tiene que existir una alta
concentración de Magnesio en la célula, ya que sino las dos subunidades están
separadas.
Por otra parte la síntesis de ARNr tiene lugar en el nucleolo, donde se origina una
molécula grande de ARN que tras su ruptura origina las dos moléculas de ARN que
forman las dos subunidades, para luego unirse con las proteínas que penetran en el
núcleo a través de los poros nucleares ya que estas proteínas en un principio están en el
hialoplasma y luego entran en el núcleo para unirse como ya dijimos al ARNr.
Por último decir que como ya sabéis la función de los ribosomas es la síntesis de
proteínas y pueden existir multitud de ribosomas asociados a un ARNm en la
síntesis de proteínas, y a este conjunto de ribosomas recibe el nombre de Polisoma
o Polirribosomas.

8. EL HIALOPLASMA

El Hialoplasma se define como el citoplasma sin orgánulos. Está constituido por
agua, sales minerales, iones y moléculas orgánicas de las que destacaremos las
proteínas. Entre las proteínas que existen en el hialoplasma podemos distinguir dos tipos :


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1. Enzimas implicados en el metabolismo celular.
2. Proteínas estructurales, las cuales forman el citoesqueleto.
Una cosa a destacar en el hialoplasma es que al poseer grandes moléculas va a sufrir
transformaciones del estado de sol a gel provocando por ejemplo el movimiento
ameboide y los fenómenos de ciclosis ( es un movimiento continuo de determinados
orgánulos celulares, sobre todo de vacuolas, alrededor del núcleo celular ).

EL CITOESQUELETO
Es el armazón interno de la célula ya que se une a las proteínas de la cara interna
de la membrana plasmática y es el responsable de la forma de la célula y del
movimiento celular ( tanto del movimiento intracelular como del movimiento
extracelular ). Dentro del citoesqueleto podemos hablar de Microfilamentos,
Tonofilamentos y Microtúbulos, y serán éstos últimos de los nos ocuparemos este curso:


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Los Microtúbulos son pequeños cilindros huecos, y se originan todos ellos a partir de un
“ Centro Organizador de Microtúbulos “ que es el Centrosoma o Citocentro(C.O.M.).
Los Microtúbulos están formados por una proteína globular llamada Tubulina, en las
cuales varias unidades de Tubulina se asocian entre sí para formar un Protofilamento, y
13 Protofilamentos forman un Microtúbulo.

Por otra parte las funciones más importantes , y como ya dijimos, del citoesqueleto son :
1. Movimientos Intracelulares de los Orgánulos : Constituyen un soporte por el que
los orgánulos como por ejemplo las mitocondrias, los plastos, las vacuolas, etc.., pueden
desplazarse por el interior del citoplasma, ya que como los microtúbulos pueden
alargarse o acortarse los orgánulos asociados a ellos pueden desplazarse.
2. Movimientos Extracelulares : Los cilios y los flagelos son prolongaciones
citoplasmáticas que hacen que la célula se pueda mover o provocar corrientes de los
fluidos que están alrededor de ésta. Ambos poseen la misma estructura, siendo los cilios
más cortos y más numerosos que los flagelos. En cuanto a la estructura de un cilio y un
flagelos diremos que no tienen membrana y que están formados por 9 pares de
microtúbulos asociados entre sí por puentes entre las proteínas de los microtúbulos.
Además en el centro se encuentran otros dos microtúbulos de manera que adoptan la
configuración típica de 9 + 2. Además en la base de cada cilio o flagelo hay una
estructura llamada corpúsculo basal que tienen la misma estructura que los centríolos (9 + 0 ).


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EL CITOCENTRO O CENTROSOMA ( EL C.O.M )

Se encuentra localizado cerca del núcleo y a veces está situado en una depresión de la
envoltura nuclear. Está constituido por las siguientes partes :
1. Una parte central : Los Centríolos o Diplosoma ( dos centríolos = un Diplosoma ).
2. Una parte brillante alrededor : La Centroesfera.
3. Una estructura filamentosa que parte de la centroesfera : El Áster.


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Los Centríolos o Diplosoma no poseen membrana y tienen forma de barril. Son dos
estructura cilíndricas situadas perpendicularmente una a la otra, y están constituidas por
9 tripletes de microtúbulos asociados entre ellos. Además, como ya veremos, los
centríolos en la división celular originan cada uno de ellos un centríolo nuevo, de
manera que así se obtienen dos centríolos nuevos para la célula hija.
Las fibras del Áster y la centroesfera durante la división celular dan origen a los
microtúbulos del huso acromático, por lo tanto el huso acromático aparece incluso
cuando no existen centríolos ( por ejemplo, las células vegetales no tienen centríolos
pero poseen huso acromático ).


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9. EL NÚCLEO
Es el orgánulo celular que controla y gobierna todas las funciones de la célula y donde
se encierra la mayor parte del material hereditario ( del ADN ). Fue descubierto por
Robert Brown en 1831 y SÓLO EXISTE EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS y se
puede presentar con dos aspectos muy distintos :

a. Núcleo en Interfase. b. Núcleo en división.

En este tema vamos a estudiar el núcleo en interfase ( la interfase es el período que hay
entre dos divisiones celulares seguidas ), y también se le llama núcleo en reposo, lo que
no quiere decir que no posea actividad, sino al contrario, ya que la interfase es una etapa
de gran actividad, pero se llama así porque no se está dividiendo.
• Aspecto : Suele tener forma de esfera y suele estar separado del citoplasma por una
envoltura nuclear ( recordar que esta envoltura nuclear se continuaba con el RER ).
El contenido del núcleo se va más o menos homogéneo salvo por la presencia de
unas pequeñas estructuras esféricas llamadas nucleolos.
• Número : Generalmente las células suelen presentar un solo núcleo, pero podemos
poner el ejemplo del paramecio, el cual posee dos núcleos, uno mayor llamado
macronúcleo, y otro menor llamado micronúcleo. Otro ejemplo pueden se los
Osteoclastos ( son células óseas ), las cuales poseen numerosos núcleos.

OSTEOCLASTO CON TRES NÚCLEOS


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• Forma : Puede ser esférico, elíptico, irregular, etc. Por ejemplo los glóbulos blancos
tienen un núcleo lobulado muy irregular.

• Tamaño : Es bastante constante en una estirpe celular, Es muy voluminosos en las
células que todavía no están diferenciadas o en las que están muy activas. Si el
núcleo sufre aumento de volumen es un indicio de que la célula está a punto de
entrara en división.
• Ultraestructura : Al microscopio electrónico podemos distinguir los siguientes
elementos :
1. Envoltura nuclear : Está constituida por dos membranas : La Membrana externa y
la Membrana Interna, quedando entre ellas un espacio llamado espacio perinuclear.
La envoltura nuclear no es continua sino que tiene un gran número de poros.
Estos complejos de poros están formados por 8 gránulos proteicos, de tal manera que
estos complejos permiten el paso de grandes moléculas e impiden que se produzcan
diferencias osmóticas entre el núcleo y el citoplasma.
En el interior del núcleo y adosada a la membrana interna se encuentra una estructura
proteica que recibe el nombre de Lámina Densa las cuales están asociadas al ADN,
siendo su función principal la de formar el núcleo, de manera que en las mitosis estas
láminas densas se fosforilan y se separan por lo que el núcleo se desorganiza. Una vez
concluida la mitosis, estas láminas se desfosforilan y se vuelven a unir, por lo que el
núcleo se vuelve a organizar.
2. Nucleoplasma : Es el jugo nuclear, y en cuanto a su composición es semejante al
hialoplasma, pero no posee microtúbulos, ni microfilamentos. Está formado por agua,
proteínas, ARN e iones. En el nucleoplasma se produce la síntesis del ARN (
transcripción ), además inmersos en el nucleolo encontramos el nucleolo y la cromatina.
3. Cromatina : Recibe este nombre ya que se tiñe con colorantes básicos. Está
constituida básicamente por ADN, proteínas y algo de ARN.
Estas fibras de cromatina como ya sabemos tienen distintos niveles de organización
(nucleosoma, collar de perlas... , cromosoma ) de los cuales ya hemos hablado en el
tema de Ácidos Nucleicos, y que permiten empaquetar grandes cantidades de ADN en
un espacio muy reducido como es el núcleo celular.
Las fibras de cromatina constituyen los cromosomas interfásicos, los cuales se
encuentran tan extendidos y enmarañados que resulta imposible distinguirlos. Lugo,
durante la fase S, como ya veremos en el tema de mitosis, el ADN se duplica y cada
cromosoma origina una copia idéntica de sí mismo, por lo que a partir de este momento
cada cromosoma consta de dos subunidades idénticas llamadas cromátidas.


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En el núcleo existen dos clases de cromatina :
1. Eucromatina : Son partes de la cromatina que están poco condensadas y por lo tanto
en estas zonas se puede realizar la transcripción. Por lo tanto la eucromatina junto con
los nucleolos son zonas donde se transcriben los genes.
2. Heterocromatina : Es la parte de la cromatina que está muy empaquetada, de manera
que esta parte de ADN no se transcribe. De esta heterocromatina existen dos clases :
2.1. Heterocromatina Constitutiva : El ADN está siempre condensado y los genes nunca
se transcriben. Se desconoce su función, aunque se cree que está relacionada con la
meiosis en el apareamiento de los cromosomas homólogos.
2.2. Heterocromatina Facultativa : Son zonas de la cromatina que en una clase de células
puede estar inactivada y otra clase de células no.

4. Nucleolo : Es una estructura esférica, que se destaca del resto del contenido nuclear
por ser más brillante. Aparece con frecuencia asociado a zonas de cromatina que son los
organizadores nucleolares. El nucleolo no es constante en número y depende del estado
funcional de la célula, ya que por ejemplo cuando la célula se va a dividir desaparece.
En cuanto a su estructura no presenta membrana de separación con el núcleo, y está
básicamente constituido por ARN, ya que, como ya sabemos, es el nucleolo donde se va
a dar la síntesis de los ARN ribosomales.


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10. DIFERENCIAS ENTRE UNA CÉLULA ANIMAL Y UNA
CÉLULA VEGETAL

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL
TAMAÑO MEDIO MENOR MAYOR
PARED CELULAR NO SÍ, FORMADA POR
CELULOSA
PLASTOS NO SÍ
CENTRÍOLOS SÍ NO, SALVO EXCEPCIONES
MUY RARAS
VACUOLAS MÁS PEQUEÑAS Y MÁS EN MENOR NÚMERO Y MÁS
NUMEROSAS GRANDES
CILIOS Y FLAGELOS FRECUENTES NO SALVO EXCEPCIONES
RESERVA GLUCÓGENO ALMIDÓN.
HIDROCARBONADA
POSICIÓN DEL NÚCLEO CENTRAL EXCÉNTRICO
INCLUSIONES GLUCÓGENO, LÍPIDOS LÁTEX, LÍPIDOS...
NUTRICIÓN HETERÓTROFA AUTÓTROFA
FOTOSINTÉTICA, SALVO
EXCEPCIONES ( RAÍZ ... )
MOVIMIENTO POR CILIOS, FLAGELOS, NO SALVO EXCEPCIONES
PSEUDÓPODOS
MITOSIS ASTRAL. LOS ANASTRAL. LOS
MICROTÚBULOS DEL HUSO MICROTÚBULOS DEL HUSO
SE ORGANIZAN A PARTIR DE SE ORGANIZAN A PARTIR DE
LOS CENTRÍOLOS UNA ZONA NO
DIFERENCIADA DEL
CITOPLASMA LLAMADA
ESTRUCTURA DIFUSA
DIVISIÓN DEL CITOPLASMA POR ESTRANGULAMIENTO POR CRECIMIENTO DE UN
(=CITOCINESIS ) TABIQUE LLAMADO
FRAGMOPLASTO
GLIOXISOMAS NO EN SEMILLAS EN
GERMINACIÓN

ENLACE A PÁGINA DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA


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Observa, lee el dibujo y pon el nombre a los orgánulos y/o estructuras
numerados.

Relaciones funcionales
entre los diferentes
sistemas c!e membranas.
- Las proteínas sintetizadas en el
hialoplasma pasan al REG.
- En el REG se les añaden los
oligosacáridos.
- De ·aquí pasan. por medio de las
vesí·culas de .la cara de formación.
al aparato de Golgi (AG).
- En el AG los Oligosacáridos
sufren modificaciones según su
destino (exportación. lisosomas.
etc.).
- En el AG son empaquetadas en
vesículas que se desprenden de
la cara de maduración.
- Estas vesículas. según su
contenido. formarán:
- vacuolas
- Lisosomas
- Peroxis.omas
- Algunas se fusionarán con la
membrana plasmática.
- Algunas se fusionarán con la
membrana plasmática.


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