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BIOLOGÍA COMÚN
BC-07

CÉLULA EUCARIONTE, VEGETAL Y ANIMAL II
C

I T O P L A S M A

1 µm

Núcleo

Lisosomas

Los lisosomas
contienen enzimas
hidrolíticas activas

La vacuola alimentaria se
fusiona con el lisosoma

Las enzimas hidrolíticas digieren
las partículas de alimento

Enzimas
digestivas

Lisosoma
Membrana plasmática
Digestión
INTRODUCCIÓN
En los eucariotas, las membranas dividen al citoplasma en compartimentos, que los biólogos
denominan organelos. Muchas de las actividades bioquímicas de las células (metabolismo
celular), tienen lugar en estas estructuras. Estos espacios son importantes como sitios donde se
mantienen condiciones químicas específicas, que incluso varían de organelo en organelo. Los
procesos metabólicos que requieren condiciones diferentes, pueden tener lugar simultáneamente
en una única célula porque se desarrollan en organelos separados.
Otro beneficio de las membranas internas es que aumentan el área total membranosa de una
célula eucariótica. Una célula eucariótica típica, con un diámetro diez veces mayor que una célula
procariótica, tiene un volumen citoplasmático mil veces mayor, pero el área de la membrana
plasmática es solo cien veces mayor que la de la célula procariótica. Además, la célula posee
otras estructuras no membranosas, que también cumplen importantes y variadas funciones.
Si se excluyen los compartimientos rodeados por membranas del citoplasma, lo que queda se
denomina citosol. En general el citosol en las células eucarióticas ocupa el espacio mayor y en
las bacterias es lo único que se observa porque estas no poseen un sistema de endomembranas.
El citosol se comporta como un gel acuoso por la gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas
que se encuentran en él, principalmente proteínas. Debido a la composición del citosol, en él
tienen lugar la mayoría de las reacciones químicas del metabolismo, como la glucólisis, la
gluconeogénesis, así como la biosíntesis de numerosas moléculas. En el citosol se encuentran los
ribosomas, las inclusiones y está cruzado por filamentos proteicos que forman el
citoesqueleto
A continuación se revisarán los organelos o compartimientos membranosos del citoplasma y
también las estructuras que se encuentran en el citosol.

Mitocondria
Lisosoma

Peroxisoma
Citosol

Envoltura
nuclear

Vesícula

Aparato
De Golgi

Retículo
endoplasmático

B)

A)

Membrana
plasmática

Figura 1. Los organelos intramembranosos están distribuidos en todo el citoplasma. (A) Existe una
variedad de compartimientos rodeados de membrana en las células eucariontes, cada uno especializado para
efectuar diferentes funciones. (B) El resto de la célula, con exclusión de los organelos, se denomina citosol
(sombreada). Esta región es el lugar en donde se lleva a cabo muchas de las actividades vitales de la
célula.
2
1.

ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS: ORGANELOS

Son todas aquellas estructuras citoplasmáticas delimitadas por membranas o bicapas
fosfolipídicas. A continuación se revisara los organelos delimitados por dos membranas y luego los
delimitados por una membrana.
ORGANELOS DE DOBLE MEMBRANA
Núcleo
Considerado como un compartimiento o como
el organelo más importante para la célula
debido a que es el lugar físico donde se
encuentra el material genético o DNA,
responsable del control metabólico y de la
continuidad de la vida.
Su tamaño y posición son variables, por la
necesidad de control metabólico por parte de
la célula, por ejemplo, células hepáticas
grandes pueden tener 2 ó 3 núcleos, lo
mismo ocurre con células musculares
estriadas.

Membrana
Nuclear

Cromatina

Cariolinfa

Nucleolo

Es doble, también se denomina carioteca, con ribosomas
adheridos, posee poros (complejos del poro), lo que
permite el transporte en ambas direcciones a través de ella.
Las proteínas que se unen al ADN para formar los
cromosomas eucariontes son las histonas y proteínas
cromosómicas no histónicas. El complejo que forman ambas
clases de proteínas con el ADN nuclear se denomina
cromatina. Las histonas son responsables de la
condensación de la cromatina; Los cromosomas en interfase
contiene tanto formas de cromatina condensada
(heterocromatina) y como de cromatina más extendida
(eucromatina).
Es la matriz nuclear o nucleoplasma. Es la parte líquida del
núcleo que puede tener en estado soluble minerales,
nucleótidos u otro componente necesario para la
conformación de la cromatina.
Subestructura que no posee membrana, es la porción del
DNA, de los cromosomas que contienen genes para que se
realice la transcripción de RNA ribosomal (rRNA). Aquí se
arman las sub- unidades ribosomales.

Figura 2. ADN y formación del cromosoma eucarionte.
3
MITOCONDRIAS

Membrana
interna

Membrana
externa

Las
mitocondrias
llevan
a
cabo
la
respiración celular aeróbica, en ésta la
energía química de los alimentos queda
almacenada en el ATP, fuente principal de
energía para el trabajo celular. La estructura
de la mitocondria se ajusta a su función. La
membrana
interna
rodea
el
segundo
compartimento, al cual se le llama matriz
mitocondrial. Muchas de las reacciones
químicas de la respiración celular se llevan a
cabo en la matriz. La membrana interna está
muy plegada (crestas) aumentando el área
para favorecer la capacidad de la mitocondria
para producir ATP (Figura 3).

Espacio
intermembrana

Matriz

Crestas

La mitocondria contiene DNA, enzimas y
ribosomas lo que le confiere autonomía
por ello se la considera un organelo
semiautónomo.
La
teoría
de
la
endosimbiosis (Margulis, 1970), propone un
origen procariota para este organelo, por su
semejanza con las bacterias.

Lado exterior
de la membrana externa

Figura 3. Mitocondria.

CLOROPLASTOS
Estroma
Tilacoide
Todas las partes verdes de una planta poseen cloroplastos. El
color verde proviene de los pigmentos de clorofila contenidos
en los cloroplastos. La clorofila absorbe la energía solar que le
permite al cloroplasto fabricar las moléculas de alimento, y
liberar O2 al medio ambiente, proceso
conocido como
Fotosíntesis (Figura 4).
Al igual que la mitocondria los cloroplastos contienen DNA,
enzimas y ribosomas lo que les confiere autonomía por
ello, también se la consideran organelos semiautónomos.
La teoría de la endosimbiosis, propone un origen procariota
para este organelo, por su semejanza con las bacterias.

Grana
(pila de
tilacoides)
Doble
Doble
Membrana
membrana
Membrana
interna
Membrana
externa

Figura 4. Cloroplasto.

4
ORGANELOS DE MEMBRANA SIMPLE
Retículos Endoplasmáticos
Son organelos formados por membrana simple de igual naturaleza que la membrana celular. Existen dos variedades:


Retículo endoplasmático liso (REL), la mayor parte de su actividad es llevada a cabo por enzimas que se encuentran
en sus membranas que son capaces de: sintetizar lípidos, fosfolípidos y esteroides, también participa en eliminación de
toxinas. En las células musculares este organelo recibe el nombre de retículo sarcoplásmico el cual almacena ión calcio.
Retículo endoplasmático rugoso (RER), el término rugoso se refiere a la apariencia de este organelo en las
microfotografías electrónicas, como resultado de la presencia de ribosomas en su superficie externa.
Este retículo participa en tres funciones principales:




Fabricación de membranas
Síntesis de proteínas de secreción
Glicosilación parcial de proteínas y lípidos.

Complejo de Golgi
Organelo empaquetador y exportador. Las funciones en la que este organelo participa son:






glicosilación de proteínas y de lípidos;
empaquetamiento de ambos tipos de moléculas;
formación de lisosomas y vacuolas de secreción;
formación de la pared celular primaria en células vegetales (fragmoplasto)

El sistema de endomembranas formado por la carioteca externa, el REL, el RER y el aparato de Golgi,
permiten que el citoplasma sea recorrido por una especie de canales o “carreteras” que facilitan el traslado de
diversas sustancias. En el caso de una sustancia de exportación la figura 3 muestra el recorrido más probable.

Lisosoma
Son los lugares para la degradación de los alimentos y sustancias extrañas captadas por la célula, las cuales ingresan por un
proceso denominado fagocitosis, formándose un fagosoma el cual se fusiona con un lisosoma para formar una vacuola
digestiva, en el que ocurre la digestión intracelular. Los productos de la digestión salen a través de la membrana del
lisosoma y proporciona moléculas de combustible y materias primas para otros procesos celulares. Una vez finalizado
este proceso, esta vacuola digestiva que aún contiene partículas no digeridas (residuos) se mueve hacia la membrana
plasmática, se fusiona con ella y libera sus contenidos no digeridos al exterior de la célula por exocitosis.
Los lisosomas también tienen por función eliminar organelos viejos y en general digerir sus propias macromoléculas,
proceso denominado autofagia. En este proceso se forma la vacuola autofágica en la cual se digieren las
macromoléculas, a moléculas simples que salen del lisosoma a través de su membrana para ser reutilizados en el
citoplasma.

Peroxisoma
Contiene enzimas oxidativas que degradan ácidos grasos (β oxidación), generando peróxido de hidrógeno (H2O2), tóxico
para las células. Otra de sus enzimas escinden al peróxido en agua y oxígeno, así no daña la célula. Abundan en las
células del hígado donde eliminan sustancias tóxicas como el etanol.
Las enzimas de los peroxisomas se sintetizan en ribosomas libres, los fosfolípidos también se importan a los peroxisomas
desde el retículo endoplasmáticos liso. La incorporación de proteínas y fosfolípidos permite el crecimiento de los
peroxisomas y la formación de nuevos peroxisomas mediante la división de los más viejos (autorreplicación).

Vacuolas
Se las puede considerar como cavidades rodeadas por membranas (tonoplasto) que pueden contener distintas
sustancias y por lo tanto prestar diferentes funciones a la célula. Estos organelos son de variados tamaños, por ejemplo,
en la célula vegetal ocupan el 90% o más del volumen celular. Esta gran vacuola resulta de la fusión de membranas
provenientes de los retículos o del complejo de Golgi y puede contener sales minerales, almidón, proteínas y pigmentos,
todo este conjunto de sustancias le confiere a esta vacuola un carácter hipertónico, es decir con una alta capacidad
para atraer agua, lo que en la célula vegetal genera la presión de turgencia.
En células animales, las vacuolas no se requieren para generar turgencia, pues son isotónicas, son de pequeño tamaño y
tienen variadas funciones como por ejemplo: los protozoos de agua dulce como los paramecios que viven en un ambiente
hipotónico poseen vacuolas pulsátiles que tiene por misión expulsar el exceso de agua, en otras células conforman
vacuolas de tipo fagocitarias, de excreción o residuales, entre otras.

5
RE Liso

Membrana
plasmática

RE Rugoso

Complejo de Golgi

Vacuola
autofágica

Lisosomas
Fagocitosis
Fagosoma

Vacuola
digestiva
Digestión

Figura 5. Retículo Endoplasmático Liso (REL), Retículo Endoplasmático Rugoso (RER), y aparato
de Golgi .Se destaca la función de los lisosomas en la fagocitosis y autofagia.

El acrosoma corresponde a una estructura
membranosa que se ubica en la cabeza del
espermatozoide. Se forma a partir del
complejo de Golgi y
contiene un cierto
número de enzimas similares a las que se
encuentran en los lisosomas. Estas enzimas
desempeñan funciones importantes al permitir
al espermatozoide ingresar al ovocito II y
fecundarlo.

6
ESTRUCTURAS CITOPLASMATICAS NO MEMBRANOSAS
Ribosoma
Son estructuras del tipo nucleoproteínas, es decir contienen ácido
ribonucleico (RNA) en un 70% y el restante 30% corresponde a variadas
proteínas de pequeño tamaño. Se observan en todo tipo de células, en los
procariotas están libres en el citoplasma y en los eucariotas están libres en el
citosol y también adosados a membranas como en la carioteca y en el RER,
también se encuentran en el interior de mitocondrias y cloroplastos. El rol
fundamental que cumplen es la de síntesis de proteínas.

Figura 6. Ribosoma.

Citoesqueleto
El citoesqueleto es la base arquitectónica y dinámica de todas las células eucarióticas y por lo tanto, su organización
tiene directa influencia en la estructura de los tejidos. Molecularmente, es una compleja asociación entre polímeros
proteicos como los microfilamentos, microtúbulos, y los filamentos intermedios con un conjunto variable de otras
proteínas asociadas.
Membrana plasmática
Ribosomas

Figura 7. Citoesqueleto.
Retículo
endoplasmático
rugoso
Microfilamentos
Filamentos
intermedios

Mitocondria
Microtúbulo
Membrana
plasmática

8-12 nm

7 nm
Monómero de actina

Polimerizaciones
de
una
proteína
globular llamada actina. Entre sus
funciones se cuentan: darle rigidez a las
microvellosidades
de
las
células
intestinales, formación de pseudópodos
que le permiten a las células el
movimiento ameboide, es responsable
de
la
ciclosis
(movimientos
citoplasmáticos), en células animales
forman un anillo contráctil asociadas con
miosinas en la citodiéresis y también
junto a la miosina en la célula muscular
provocan la contracción muscular
(Figura 8).

Subunidad fibrosa
Están formados por varias proteínas,
son fibrosos, no se polimerizan ni
despolimerizan
como
los
microtúbulos y microfilamentos, su
función es resistir la tensión. Son
ejemplos los filamentos de queratina
de las células epiteliales, los
neurofilamentos que constituyen el
citoesqueleto
de
las
neuronas
formando las neurofibrillas dando el
soporte estructural y formando vías
de transporte hacia y desde el cuerpo
celular al axón.

Monómero
Dímero
de tubulina de β-tubulina
Monómero
de α-tubulina
Están constituidos por la polimerización
de una proteína globular, la tubulina,
entre sus funciones se puede destacar:
formar cilios y flagelos, esenciales para el
movimiento celular, dan forma a la
célula, sirven como guías por las cuales
se transportan proteínas y organelos en
el citoplasma celular, forman el huso
mitótico y son responsables de los
movimientos
de
los
cromosomas,
constituyen los cuerpos basales y
también los centriolos (Figura 9).

Inclusiones
Acumulo de material de reserva o sustancias no protoplasmáticas dentro del citosol, son generalmente productos
metabólicos de desecho, secreciones, etc. Como ejemplo se pueden citar la melanina en el citoplasma de células de la
piel, pelo y ojos, el glucógeno en células musculares e hígado y los triglicéridos en los adipocitos.

7
Filamentos de miosina

Filamentos de actina

Disco Z

Disco Z

Sarcómero

Figura 8. La unidad de la contracción muscular, sarcómero, mostrando los microfilamentos de actina y
miosina que lo estructuran.

Membrana
plasmática

Núcleo

Par de centríolos

Membrana plasmática

Centríolo

Microtúbulos
cinetocóricos

a)

Pared celular

Firas
del áster

Organizador microtubular

b)
Microtúbulos
cinetocóricos

Microtúbulos
polares

Microtúbulos
polares

Figura 9. Estructura microtubular de los centríolos y su ubicación en la célula animal. a) Presenta una célula
animal mostrando los centríolos y las fibras del aster. b) Presenta una célula vegetal solo con el organizador
microtubular (en ambas células se presentan los diferentes tipos de microtúbulos que forman el huso
mitótico). Las células vegetales no presentan centríolos, no forman ásteres y por ello su mitosis se
denomina anastral.

8
Teoría Endosimbiótica
En el origen del cloroplasto y las mitocondrias se alude a la Teoría Endosimbiótica, propuesta por
Margulis 1970. Brevemente esta explica lo siguiente:
Hace aproximadamente 2500 millones de años, la atmósfera habría cambiado su condición, de
reductora a oxidante, gracias a las bacterias fotosintéticas, ciertas células procariontes habían
comenzado a utilizar este gas en sus procesos de obtención de energía y habían prosperado y
proliferado.
Más tarde estos organismos aeróbicos fueron fagocitados por células de mayor tamaño sin que se
produjese digestión intracelular. La célula mayor (célula eucarionte precursora), obtuvo los
beneficios de huésped “respirador” de oxígeno y este a su vez encuentra protección y nutrientes
originando así las mitocondrias, esta relación simbiótica les permitió a los organismos conquistar
nuevos ambientes
y por el mismo mecanismo algunas de estas asociaciones simbióticas
englobaron a bacterias fotosintéticas, originando los cloroplastos. Así se explica el origen de
mitocondrias y cloroplastos y se da cuenta de sus dobles membranas y la posición de DNA
circular y ribosomas, como su capacidad de dividirse.

9
E S Q U E M A R E S U M E N
CÉLULA ANIMAL: ESTRUCTURAS Y FUNCIONES

El citosol es la parte
amorfa del citoplasma
y contiene enzimas y
diversos solutos
orgánicos e inorgánicos

En el nucléolo se
forman las subunidades
ribosómicas

Cromatina: complejo de
DNA y proteínas

Carioteca
El núcleo, es el cuerpo más
grande dentro de la célula

En las mitocondrias ocurren
las reacciones químicas que
suministran energía para las
actividades celulares

El retículo endoplasmático es un complejo
sistema de membranas donde se
sintetizan proteínas y otras moléculas
orgánicas
Los ribosomas son las estructuras sobre
las cuales los aminoácidos se ensamblan en
proteínas
Los lisosomas y los peroxisomas son
vesículas con enzimas en las cuales
diferentes tipos de moléculas se
degradan a constituyentes más
simples
Los centríolos intervienen en la
división celular

El citoesqueleto es una red
altamente estructurada y compleja
de filamentos proteicos que ocupa
todo el citoplasma

ACTIVIDAD

El complejo de Golgi es un centro
de empaquetamiento o
compactación de moléculas

La membrana plasmática actúa
como una barrera selectivamente
permeable con respecto al medio
interno y al medio circundante

Conteste
1.

¿Por qué las bacterias poseen un gran Citosol?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.

¿Qué ventajas tienen las células eucariontes al poseer organelos?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.

¿Por qué las células hepáticas y las células musculares poseen más de un núcleo?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.

¿Cuál es la función de las enzimas de los lisosomas?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.

¿Cuál es la función de la vacuola pulsátil de los paramecios?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6.

¿Por qué las mitocondrias y los cloroplastos son semiautónomos
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
10
Términos Pareados: Anote el número de la función o característica B, en la línea de punto frente
a la estructura que corresponde en la columna A.
COLUMNA A

COLUMNA B

…………

REL

1 Expulsión del exceso de agua

…………

Carioteca

2 Huso mitótico

…………

Lisosoma

3 Síntesis de fosfolípidos

…………

RER

4 Armado de subunidades ribosomales

…………

Vacuola pulsátil

5 Síntesis de moléculas de alimento

…………

Inclusiones

6 Complejo de poro

…………

Cloroplastos

7 Respiración celular aeróbica

…………

Peroxisoma

8 Síntesis de proteínas de secreción

…………

Nucléolo

9 Citodiéresis

…………

Actina

10

Degradación de agua oxígenada (H2O2)

…………

Microtúbulos

11

Autofagia

…………

Mitocondrias

13

Triglicéridos en los adipocitos

Marque con una X la presencia de las estructuras en la(s) célula(s) correspondiente(s)
CÉLULA
Vegetal
VACUOLA
CENTRÍOLOS
CLOROPLASTOS
MITOCONDRIAS
PARED CELULAR

11

Animal
Preguntas de selección múltiple
1.

Las mitocondrias y los cloroplastos tienen en común poseer
I)
II)
III)

ADN.
enzimas.
ribosomas.

Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
2.

I.
II.
III.
I y II.
y III.

NO corresponde a una función del retículo endoplasmático
A)
B)
C)
D)
E)

3.

solo
solo
solo
solo
I, II

sintetizar proteínas.
detoxificación celular.
almacenamiento de calcio.
formar vesículas transportadoras.
sintetizar ácidos nucleicos.

La mitocondria es un organelo que
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

4.

posee moléculas de DNA.
está presente solo en células animales.
presenta bicapa lipídica interna y externa.

Solo I.
Solo II.
Solo I y III.
Solo II y III.
I, II y III.

En la eliminación de residuos tóxicos al interior de la célula intervienen
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

ribosomas.
peroxisomas.
retículo endoplasmático liso.

Solo III.
Solo I y II.
Solo I y III.
Solo II y III.
I, II y III.

12
5.

Si una célula sintetiza colesterol, debe poseer un gran desarrollo de
A)
B)
C)
D)
E)

6.

lisosomas.
ribosomas.
aparato de Golgi.
retículo endoplasmático liso.
retículo endoplasmático rugoso.

Las estructuras proteicas que constituyen el citoesqueleto tienen relación con la (el)
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

7.

división celular.
movimiento celular.
distribución de los organelos en el citoplasma.

Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo II y III.
I, II y III.

Sobre el nucléolo, se puede afirmar correctamente que
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

8.

no posee membrana
en él se arman las subunidades ribosomales.
se encuentra en células procarióticas y eucarióticas

Solo I.
Solo III.
Solo I y II.
Solo II y III.
I, II y III.

Asocie el organelo de la columna A con la función de la columna B que le corresponde
1.
2.
3.
4.
5.
A)
B)
C)
D)
E)

1
1
1
1
1

(A)
lisosoma
aparato de Golgi
retículo endoplasmático liso
ribosomas
cloroplastos
I ,
I ,
III,
II ,
IV ,

2
2
2
2
2

I.
II.
III.
IV.
V.

(B)
digestión intracelular
fotosíntesis
síntesis de proteínas
síntesis de lípidos
glicosilación de proteínas

II, 3 III, 4 IV, 5 V
V, 3 IV, 4 III , 5 II
V, 3 I , 4 II, 5 IV
I , 3 IV, 4 III, 5 V
III, 3 I, 4 V, 5 II

13
9.

Una célula animal a diferencia de una célula vegetal, posee
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

Solo
Solo
Solo
Solo
Solo

centríolos
mitocondrias
membrana plasmática

I.
II.
III.
I y II.
II y III.

10. En el núcleo de una célula humana es posible observar
I)
II)
III)

cariolinfa.
cromatina.
nucléolo.

Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)

solo
solo
solo
solo
I, II

I.
II.
III.
I y II.
y III.

11. En una célula humana el mitocondria y el núcleo poseen en común
I)
II)
III)

doble membrana.
complejo de poro.
ADN.

Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)

solo
solo
solo
solo
solo

I.
II.
I y II.
I y III.
II y III.

12. Es correcto afirmar que los lisosomas y peroxisomas poseen
I)
II)
III)

membrana simple.
enzimas.
ribosomas.

Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)

solo
solo
solo
solo
I, II

I.
II.
III.
I y II.
y III.
14
13. La siguiente tabla muestra las características de 3 tipos de células estudiadas.
Célula 1

Célula 2

Célula 3

Pared Celular

Si

No

Si

Membrana Plasmática

Si

Si

Si

Mitocondrias

Si

Si

No

Cloroplastos

Si

No

No

Centríolos

No

Si

No

Núcleo

Si

Si

No

Del análisis de los datos entregados por la tabla, es correcto inferir que la célula
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

1 sintetiza su propio alimento.
2 forma ásteres en su división.
3 posee el ADN circular y sin histonas.

Solo I.
Solo II.
Solo I y II.
Solo I y III.
I, II y III.

14. De acuerdo con la teoría endosimbiótica, es posible inferir que
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)

las primeras células debieron ser procariontes.
necesariamente la fotosíntesis precedió a la respiración celular aeróbica.
el núcleo celular primero estaba envuelto por una bicapa lipídica
posteriormente por dos.

y

Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo I y II.
I, II y III.

15. El retículo endoplasmático es parte del sistema de endomembranas, en este organelo ciertas
moléculas lipídicas y proteicas pueden ser
I)
II)
III)

sintetizadas.
almacenadas.
transportadas.

Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)

solo
solo
solo
solo
I, II

I.
II.
III.
I y II.
y III.
15
RESPUESTAS

Preguntas
Claves

1
E

2
E

3
C

4
D

5
D

6
E

7
C

8
B

9
A

10 11 12 13 14 15
E
D D E
D
E

DMTR-BC07

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16

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Célula Eucarionte, Vegetal y Animal II: Citoplasma (BC07 - PDV 2013)

  • 1. BIOLOGÍA COMÚN BC-07 CÉLULA EUCARIONTE, VEGETAL Y ANIMAL II C I T O P L A S M A 1 µm Núcleo Lisosomas Los lisosomas contienen enzimas hidrolíticas activas La vacuola alimentaria se fusiona con el lisosoma Las enzimas hidrolíticas digieren las partículas de alimento Enzimas digestivas Lisosoma Membrana plasmática Digestión
  • 2. INTRODUCCIÓN En los eucariotas, las membranas dividen al citoplasma en compartimentos, que los biólogos denominan organelos. Muchas de las actividades bioquímicas de las células (metabolismo celular), tienen lugar en estas estructuras. Estos espacios son importantes como sitios donde se mantienen condiciones químicas específicas, que incluso varían de organelo en organelo. Los procesos metabólicos que requieren condiciones diferentes, pueden tener lugar simultáneamente en una única célula porque se desarrollan en organelos separados. Otro beneficio de las membranas internas es que aumentan el área total membranosa de una célula eucariótica. Una célula eucariótica típica, con un diámetro diez veces mayor que una célula procariótica, tiene un volumen citoplasmático mil veces mayor, pero el área de la membrana plasmática es solo cien veces mayor que la de la célula procariótica. Además, la célula posee otras estructuras no membranosas, que también cumplen importantes y variadas funciones. Si se excluyen los compartimientos rodeados por membranas del citoplasma, lo que queda se denomina citosol. En general el citosol en las células eucarióticas ocupa el espacio mayor y en las bacterias es lo único que se observa porque estas no poseen un sistema de endomembranas. El citosol se comporta como un gel acuoso por la gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas que se encuentran en él, principalmente proteínas. Debido a la composición del citosol, en él tienen lugar la mayoría de las reacciones químicas del metabolismo, como la glucólisis, la gluconeogénesis, así como la biosíntesis de numerosas moléculas. En el citosol se encuentran los ribosomas, las inclusiones y está cruzado por filamentos proteicos que forman el citoesqueleto A continuación se revisarán los organelos o compartimientos membranosos del citoplasma y también las estructuras que se encuentran en el citosol. Mitocondria Lisosoma Peroxisoma Citosol Envoltura nuclear Vesícula Aparato De Golgi Retículo endoplasmático B) A) Membrana plasmática Figura 1. Los organelos intramembranosos están distribuidos en todo el citoplasma. (A) Existe una variedad de compartimientos rodeados de membrana en las células eucariontes, cada uno especializado para efectuar diferentes funciones. (B) El resto de la célula, con exclusión de los organelos, se denomina citosol (sombreada). Esta región es el lugar en donde se lleva a cabo muchas de las actividades vitales de la célula. 2
  • 3. 1. ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS: ORGANELOS Son todas aquellas estructuras citoplasmáticas delimitadas por membranas o bicapas fosfolipídicas. A continuación se revisara los organelos delimitados por dos membranas y luego los delimitados por una membrana. ORGANELOS DE DOBLE MEMBRANA Núcleo Considerado como un compartimiento o como el organelo más importante para la célula debido a que es el lugar físico donde se encuentra el material genético o DNA, responsable del control metabólico y de la continuidad de la vida. Su tamaño y posición son variables, por la necesidad de control metabólico por parte de la célula, por ejemplo, células hepáticas grandes pueden tener 2 ó 3 núcleos, lo mismo ocurre con células musculares estriadas. Membrana Nuclear Cromatina Cariolinfa Nucleolo Es doble, también se denomina carioteca, con ribosomas adheridos, posee poros (complejos del poro), lo que permite el transporte en ambas direcciones a través de ella. Las proteínas que se unen al ADN para formar los cromosomas eucariontes son las histonas y proteínas cromosómicas no histónicas. El complejo que forman ambas clases de proteínas con el ADN nuclear se denomina cromatina. Las histonas son responsables de la condensación de la cromatina; Los cromosomas en interfase contiene tanto formas de cromatina condensada (heterocromatina) y como de cromatina más extendida (eucromatina). Es la matriz nuclear o nucleoplasma. Es la parte líquida del núcleo que puede tener en estado soluble minerales, nucleótidos u otro componente necesario para la conformación de la cromatina. Subestructura que no posee membrana, es la porción del DNA, de los cromosomas que contienen genes para que se realice la transcripción de RNA ribosomal (rRNA). Aquí se arman las sub- unidades ribosomales. Figura 2. ADN y formación del cromosoma eucarionte. 3
  • 4. MITOCONDRIAS Membrana interna Membrana externa Las mitocondrias llevan a cabo la respiración celular aeróbica, en ésta la energía química de los alimentos queda almacenada en el ATP, fuente principal de energía para el trabajo celular. La estructura de la mitocondria se ajusta a su función. La membrana interna rodea el segundo compartimento, al cual se le llama matriz mitocondrial. Muchas de las reacciones químicas de la respiración celular se llevan a cabo en la matriz. La membrana interna está muy plegada (crestas) aumentando el área para favorecer la capacidad de la mitocondria para producir ATP (Figura 3). Espacio intermembrana Matriz Crestas La mitocondria contiene DNA, enzimas y ribosomas lo que le confiere autonomía por ello se la considera un organelo semiautónomo. La teoría de la endosimbiosis (Margulis, 1970), propone un origen procariota para este organelo, por su semejanza con las bacterias. Lado exterior de la membrana externa Figura 3. Mitocondria. CLOROPLASTOS Estroma Tilacoide Todas las partes verdes de una planta poseen cloroplastos. El color verde proviene de los pigmentos de clorofila contenidos en los cloroplastos. La clorofila absorbe la energía solar que le permite al cloroplasto fabricar las moléculas de alimento, y liberar O2 al medio ambiente, proceso conocido como Fotosíntesis (Figura 4). Al igual que la mitocondria los cloroplastos contienen DNA, enzimas y ribosomas lo que les confiere autonomía por ello, también se la consideran organelos semiautónomos. La teoría de la endosimbiosis, propone un origen procariota para este organelo, por su semejanza con las bacterias. Grana (pila de tilacoides) Doble Doble Membrana membrana Membrana interna Membrana externa Figura 4. Cloroplasto. 4
  • 5. ORGANELOS DE MEMBRANA SIMPLE Retículos Endoplasmáticos Son organelos formados por membrana simple de igual naturaleza que la membrana celular. Existen dos variedades:  Retículo endoplasmático liso (REL), la mayor parte de su actividad es llevada a cabo por enzimas que se encuentran en sus membranas que son capaces de: sintetizar lípidos, fosfolípidos y esteroides, también participa en eliminación de toxinas. En las células musculares este organelo recibe el nombre de retículo sarcoplásmico el cual almacena ión calcio. Retículo endoplasmático rugoso (RER), el término rugoso se refiere a la apariencia de este organelo en las microfotografías electrónicas, como resultado de la presencia de ribosomas en su superficie externa. Este retículo participa en tres funciones principales:    Fabricación de membranas Síntesis de proteínas de secreción Glicosilación parcial de proteínas y lípidos. Complejo de Golgi Organelo empaquetador y exportador. Las funciones en la que este organelo participa son:     glicosilación de proteínas y de lípidos; empaquetamiento de ambos tipos de moléculas; formación de lisosomas y vacuolas de secreción; formación de la pared celular primaria en células vegetales (fragmoplasto) El sistema de endomembranas formado por la carioteca externa, el REL, el RER y el aparato de Golgi, permiten que el citoplasma sea recorrido por una especie de canales o “carreteras” que facilitan el traslado de diversas sustancias. En el caso de una sustancia de exportación la figura 3 muestra el recorrido más probable. Lisosoma Son los lugares para la degradación de los alimentos y sustancias extrañas captadas por la célula, las cuales ingresan por un proceso denominado fagocitosis, formándose un fagosoma el cual se fusiona con un lisosoma para formar una vacuola digestiva, en el que ocurre la digestión intracelular. Los productos de la digestión salen a través de la membrana del lisosoma y proporciona moléculas de combustible y materias primas para otros procesos celulares. Una vez finalizado este proceso, esta vacuola digestiva que aún contiene partículas no digeridas (residuos) se mueve hacia la membrana plasmática, se fusiona con ella y libera sus contenidos no digeridos al exterior de la célula por exocitosis. Los lisosomas también tienen por función eliminar organelos viejos y en general digerir sus propias macromoléculas, proceso denominado autofagia. En este proceso se forma la vacuola autofágica en la cual se digieren las macromoléculas, a moléculas simples que salen del lisosoma a través de su membrana para ser reutilizados en el citoplasma. Peroxisoma Contiene enzimas oxidativas que degradan ácidos grasos (β oxidación), generando peróxido de hidrógeno (H2O2), tóxico para las células. Otra de sus enzimas escinden al peróxido en agua y oxígeno, así no daña la célula. Abundan en las células del hígado donde eliminan sustancias tóxicas como el etanol. Las enzimas de los peroxisomas se sintetizan en ribosomas libres, los fosfolípidos también se importan a los peroxisomas desde el retículo endoplasmáticos liso. La incorporación de proteínas y fosfolípidos permite el crecimiento de los peroxisomas y la formación de nuevos peroxisomas mediante la división de los más viejos (autorreplicación). Vacuolas Se las puede considerar como cavidades rodeadas por membranas (tonoplasto) que pueden contener distintas sustancias y por lo tanto prestar diferentes funciones a la célula. Estos organelos son de variados tamaños, por ejemplo, en la célula vegetal ocupan el 90% o más del volumen celular. Esta gran vacuola resulta de la fusión de membranas provenientes de los retículos o del complejo de Golgi y puede contener sales minerales, almidón, proteínas y pigmentos, todo este conjunto de sustancias le confiere a esta vacuola un carácter hipertónico, es decir con una alta capacidad para atraer agua, lo que en la célula vegetal genera la presión de turgencia. En células animales, las vacuolas no se requieren para generar turgencia, pues son isotónicas, son de pequeño tamaño y tienen variadas funciones como por ejemplo: los protozoos de agua dulce como los paramecios que viven en un ambiente hipotónico poseen vacuolas pulsátiles que tiene por misión expulsar el exceso de agua, en otras células conforman vacuolas de tipo fagocitarias, de excreción o residuales, entre otras. 5
  • 6. RE Liso Membrana plasmática RE Rugoso Complejo de Golgi Vacuola autofágica Lisosomas Fagocitosis Fagosoma Vacuola digestiva Digestión Figura 5. Retículo Endoplasmático Liso (REL), Retículo Endoplasmático Rugoso (RER), y aparato de Golgi .Se destaca la función de los lisosomas en la fagocitosis y autofagia. El acrosoma corresponde a una estructura membranosa que se ubica en la cabeza del espermatozoide. Se forma a partir del complejo de Golgi y contiene un cierto número de enzimas similares a las que se encuentran en los lisosomas. Estas enzimas desempeñan funciones importantes al permitir al espermatozoide ingresar al ovocito II y fecundarlo. 6
  • 7. ESTRUCTURAS CITOPLASMATICAS NO MEMBRANOSAS Ribosoma Son estructuras del tipo nucleoproteínas, es decir contienen ácido ribonucleico (RNA) en un 70% y el restante 30% corresponde a variadas proteínas de pequeño tamaño. Se observan en todo tipo de células, en los procariotas están libres en el citoplasma y en los eucariotas están libres en el citosol y también adosados a membranas como en la carioteca y en el RER, también se encuentran en el interior de mitocondrias y cloroplastos. El rol fundamental que cumplen es la de síntesis de proteínas. Figura 6. Ribosoma. Citoesqueleto El citoesqueleto es la base arquitectónica y dinámica de todas las células eucarióticas y por lo tanto, su organización tiene directa influencia en la estructura de los tejidos. Molecularmente, es una compleja asociación entre polímeros proteicos como los microfilamentos, microtúbulos, y los filamentos intermedios con un conjunto variable de otras proteínas asociadas. Membrana plasmática Ribosomas Figura 7. Citoesqueleto. Retículo endoplasmático rugoso Microfilamentos Filamentos intermedios Mitocondria Microtúbulo Membrana plasmática 8-12 nm 7 nm Monómero de actina Polimerizaciones de una proteína globular llamada actina. Entre sus funciones se cuentan: darle rigidez a las microvellosidades de las células intestinales, formación de pseudópodos que le permiten a las células el movimiento ameboide, es responsable de la ciclosis (movimientos citoplasmáticos), en células animales forman un anillo contráctil asociadas con miosinas en la citodiéresis y también junto a la miosina en la célula muscular provocan la contracción muscular (Figura 8). Subunidad fibrosa Están formados por varias proteínas, son fibrosos, no se polimerizan ni despolimerizan como los microtúbulos y microfilamentos, su función es resistir la tensión. Son ejemplos los filamentos de queratina de las células epiteliales, los neurofilamentos que constituyen el citoesqueleto de las neuronas formando las neurofibrillas dando el soporte estructural y formando vías de transporte hacia y desde el cuerpo celular al axón. Monómero Dímero de tubulina de β-tubulina Monómero de α-tubulina Están constituidos por la polimerización de una proteína globular, la tubulina, entre sus funciones se puede destacar: formar cilios y flagelos, esenciales para el movimiento celular, dan forma a la célula, sirven como guías por las cuales se transportan proteínas y organelos en el citoplasma celular, forman el huso mitótico y son responsables de los movimientos de los cromosomas, constituyen los cuerpos basales y también los centriolos (Figura 9). Inclusiones Acumulo de material de reserva o sustancias no protoplasmáticas dentro del citosol, son generalmente productos metabólicos de desecho, secreciones, etc. Como ejemplo se pueden citar la melanina en el citoplasma de células de la piel, pelo y ojos, el glucógeno en células musculares e hígado y los triglicéridos en los adipocitos. 7
  • 8. Filamentos de miosina Filamentos de actina Disco Z Disco Z Sarcómero Figura 8. La unidad de la contracción muscular, sarcómero, mostrando los microfilamentos de actina y miosina que lo estructuran. Membrana plasmática Núcleo Par de centríolos Membrana plasmática Centríolo Microtúbulos cinetocóricos a) Pared celular Firas del áster Organizador microtubular b) Microtúbulos cinetocóricos Microtúbulos polares Microtúbulos polares Figura 9. Estructura microtubular de los centríolos y su ubicación en la célula animal. a) Presenta una célula animal mostrando los centríolos y las fibras del aster. b) Presenta una célula vegetal solo con el organizador microtubular (en ambas células se presentan los diferentes tipos de microtúbulos que forman el huso mitótico). Las células vegetales no presentan centríolos, no forman ásteres y por ello su mitosis se denomina anastral. 8
  • 9. Teoría Endosimbiótica En el origen del cloroplasto y las mitocondrias se alude a la Teoría Endosimbiótica, propuesta por Margulis 1970. Brevemente esta explica lo siguiente: Hace aproximadamente 2500 millones de años, la atmósfera habría cambiado su condición, de reductora a oxidante, gracias a las bacterias fotosintéticas, ciertas células procariontes habían comenzado a utilizar este gas en sus procesos de obtención de energía y habían prosperado y proliferado. Más tarde estos organismos aeróbicos fueron fagocitados por células de mayor tamaño sin que se produjese digestión intracelular. La célula mayor (célula eucarionte precursora), obtuvo los beneficios de huésped “respirador” de oxígeno y este a su vez encuentra protección y nutrientes originando así las mitocondrias, esta relación simbiótica les permitió a los organismos conquistar nuevos ambientes y por el mismo mecanismo algunas de estas asociaciones simbióticas englobaron a bacterias fotosintéticas, originando los cloroplastos. Así se explica el origen de mitocondrias y cloroplastos y se da cuenta de sus dobles membranas y la posición de DNA circular y ribosomas, como su capacidad de dividirse. 9
  • 10. E S Q U E M A R E S U M E N CÉLULA ANIMAL: ESTRUCTURAS Y FUNCIONES El citosol es la parte amorfa del citoplasma y contiene enzimas y diversos solutos orgánicos e inorgánicos En el nucléolo se forman las subunidades ribosómicas Cromatina: complejo de DNA y proteínas Carioteca El núcleo, es el cuerpo más grande dentro de la célula En las mitocondrias ocurren las reacciones químicas que suministran energía para las actividades celulares El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas donde se sintetizan proteínas y otras moléculas orgánicas Los ribosomas son las estructuras sobre las cuales los aminoácidos se ensamblan en proteínas Los lisosomas y los peroxisomas son vesículas con enzimas en las cuales diferentes tipos de moléculas se degradan a constituyentes más simples Los centríolos intervienen en la división celular El citoesqueleto es una red altamente estructurada y compleja de filamentos proteicos que ocupa todo el citoplasma ACTIVIDAD El complejo de Golgi es un centro de empaquetamiento o compactación de moléculas La membrana plasmática actúa como una barrera selectivamente permeable con respecto al medio interno y al medio circundante Conteste 1. ¿Por qué las bacterias poseen un gran Citosol? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ¿Qué ventajas tienen las células eucariontes al poseer organelos? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. ¿Por qué las células hepáticas y las células musculares poseen más de un núcleo? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ¿Cuál es la función de las enzimas de los lisosomas? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. ¿Cuál es la función de la vacuola pulsátil de los paramecios? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. ¿Por qué las mitocondrias y los cloroplastos son semiautónomos ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10
  • 11. Términos Pareados: Anote el número de la función o característica B, en la línea de punto frente a la estructura que corresponde en la columna A. COLUMNA A COLUMNA B ………… REL 1 Expulsión del exceso de agua ………… Carioteca 2 Huso mitótico ………… Lisosoma 3 Síntesis de fosfolípidos ………… RER 4 Armado de subunidades ribosomales ………… Vacuola pulsátil 5 Síntesis de moléculas de alimento ………… Inclusiones 6 Complejo de poro ………… Cloroplastos 7 Respiración celular aeróbica ………… Peroxisoma 8 Síntesis de proteínas de secreción ………… Nucléolo 9 Citodiéresis ………… Actina 10 Degradación de agua oxígenada (H2O2) ………… Microtúbulos 11 Autofagia ………… Mitocondrias 13 Triglicéridos en los adipocitos Marque con una X la presencia de las estructuras en la(s) célula(s) correspondiente(s) CÉLULA Vegetal VACUOLA CENTRÍOLOS CLOROPLASTOS MITOCONDRIAS PARED CELULAR 11 Animal
  • 12. Preguntas de selección múltiple 1. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen en común poseer I) II) III) ADN. enzimas. ribosomas. Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) 2. I. II. III. I y II. y III. NO corresponde a una función del retículo endoplasmático A) B) C) D) E) 3. solo solo solo solo I, II sintetizar proteínas. detoxificación celular. almacenamiento de calcio. formar vesículas transportadoras. sintetizar ácidos nucleicos. La mitocondria es un organelo que I) II) III) A) B) C) D) E) 4. posee moléculas de DNA. está presente solo en células animales. presenta bicapa lipídica interna y externa. Solo I. Solo II. Solo I y III. Solo II y III. I, II y III. En la eliminación de residuos tóxicos al interior de la célula intervienen I) II) III) A) B) C) D) E) ribosomas. peroxisomas. retículo endoplasmático liso. Solo III. Solo I y II. Solo I y III. Solo II y III. I, II y III. 12
  • 13. 5. Si una célula sintetiza colesterol, debe poseer un gran desarrollo de A) B) C) D) E) 6. lisosomas. ribosomas. aparato de Golgi. retículo endoplasmático liso. retículo endoplasmático rugoso. Las estructuras proteicas que constituyen el citoesqueleto tienen relación con la (el) I) II) III) A) B) C) D) E) 7. división celular. movimiento celular. distribución de los organelos en el citoplasma. Solo I. Solo II. Solo III. Solo II y III. I, II y III. Sobre el nucléolo, se puede afirmar correctamente que I) II) III) A) B) C) D) E) 8. no posee membrana en él se arman las subunidades ribosomales. se encuentra en células procarióticas y eucarióticas Solo I. Solo III. Solo I y II. Solo II y III. I, II y III. Asocie el organelo de la columna A con la función de la columna B que le corresponde 1. 2. 3. 4. 5. A) B) C) D) E) 1 1 1 1 1 (A) lisosoma aparato de Golgi retículo endoplasmático liso ribosomas cloroplastos I , I , III, II , IV , 2 2 2 2 2 I. II. III. IV. V. (B) digestión intracelular fotosíntesis síntesis de proteínas síntesis de lípidos glicosilación de proteínas II, 3 III, 4 IV, 5 V V, 3 IV, 4 III , 5 II V, 3 I , 4 II, 5 IV I , 3 IV, 4 III, 5 V III, 3 I, 4 V, 5 II 13
  • 14. 9. Una célula animal a diferencia de una célula vegetal, posee I) II) III) A) B) C) D) E) Solo Solo Solo Solo Solo centríolos mitocondrias membrana plasmática I. II. III. I y II. II y III. 10. En el núcleo de una célula humana es posible observar I) II) III) cariolinfa. cromatina. nucléolo. Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) solo solo solo solo I, II I. II. III. I y II. y III. 11. En una célula humana el mitocondria y el núcleo poseen en común I) II) III) doble membrana. complejo de poro. ADN. Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) solo solo solo solo solo I. II. I y II. I y III. II y III. 12. Es correcto afirmar que los lisosomas y peroxisomas poseen I) II) III) membrana simple. enzimas. ribosomas. Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) solo solo solo solo I, II I. II. III. I y II. y III. 14
  • 15. 13. La siguiente tabla muestra las características de 3 tipos de células estudiadas. Célula 1 Célula 2 Célula 3 Pared Celular Si No Si Membrana Plasmática Si Si Si Mitocondrias Si Si No Cloroplastos Si No No Centríolos No Si No Núcleo Si Si No Del análisis de los datos entregados por la tabla, es correcto inferir que la célula I) II) III) A) B) C) D) E) 1 sintetiza su propio alimento. 2 forma ásteres en su división. 3 posee el ADN circular y sin histonas. Solo I. Solo II. Solo I y II. Solo I y III. I, II y III. 14. De acuerdo con la teoría endosimbiótica, es posible inferir que I) II) III) A) B) C) D) E) las primeras células debieron ser procariontes. necesariamente la fotosíntesis precedió a la respiración celular aeróbica. el núcleo celular primero estaba envuelto por una bicapa lipídica posteriormente por dos. y Solo I. Solo II. Solo III. Solo I y II. I, II y III. 15. El retículo endoplasmático es parte del sistema de endomembranas, en este organelo ciertas moléculas lipídicas y proteicas pueden ser I) II) III) sintetizadas. almacenadas. transportadas. Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) solo solo solo solo I, II I. II. III. I y II. y III. 15
  • 16. RESPUESTAS Preguntas Claves 1 E 2 E 3 C 4 D 5 D 6 E 7 C 8 B 9 A 10 11 12 13 14 15 E D D E D E DMTR-BC07 Puedes complementar los contenidos de esta guía visitando nuestra Web http://www.pedrodevaldivia.cl/ 16