Este documento presenta los objetivos y conceptos clave sobre la estructura y función de la célula. Los objetivos incluyen entender la teoría celular, comparar células procariotas y eucariotas, explicar la relación entre área de superficie y volumen celular, y describir los orgánulos y su función. También describe los tipos de microscopios usados para estudiar las células, como el microscopio de luz y electrónico, y conceptos como magnificación y resolución. Finalmente, resume las características generales de

1. UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN AGUADILLA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES
Capítulo 4:
Estructura y Funciones de la célula
BIOL 3001
c_lopez_pr@yahoo.com

2. Objetivos
1. Entender los principios básicos de la Teoría
Celular.
2. Comparar las características generales de las
células procarióticas y eucarióticas
3. Explicar por qué la relación entre área de
superficie y volumen de una célula es importante.
4. Describir el núcleo de las células eucarióticas con
respecto a su estructura y función.
5. Describir los orgánulos asociados con el sistema
de citomembranas y entender la función de cada
uno de ellos.
6. Distinguir entre retículo endoplásmico liso y
rugoso en términos de estructura.

3. Objetivos
6. Describir la función de los lisosomas.
7. Comparar la función de los cloroplastos y
mitocondrias.
8. Explicar la importancia del citoesqueleto en
términos de composición y función.
9. Relacionar las características estructurales de
cilios y flagelos con su función.

4. Célula
• La unidad mas pequeña que puede llevar
a cabo todas las actividades asociadas
con la vida.
– Procariotas y algunos protistas y fungi son
unicelulares
– Plantas y animales son multicelulares
– Células intercambian materiales y energía
con el medio ambiente

5. Introducción : Historia
• 1665 - Robert Hooke: descubre la célula
• 1673 - Anton Van Leeuwenhoek :describe por
primera vez organismos microscópicos
• 1838 -1839- Matthias Schleiden y Theodor Schwan:
proponen que todas las plantas y animales están
compuestos por células (teoría celular)
• 1855 – Virchow: observa células dividiéndose en
células hijas

6. Observación de las células de corcho
por R. Hooke

7. Teoría Celular
• La célula es la unidad básica de la vida.
• Todos los organismos estas compuestos
por una o más células.
• Las células provienen de células
preexistentes.

8. Organización Celular
• Similar en todas las células
– Delimitadas por membrana celular
• Separa su contenido del medio ambiente que
la rodea.
• Permite el intercambio de materiales y energía
con el exterior.
– Presencia de organelos - Estructuras
internas especializadas en llevar a cabo
funciones vitales en la célula

9. EL MICROSCOPIO
• Los especímenes biológicos
pueden ser muy pequeños. Por
esa razón, frecuentemente
usamos un instrumento óptico
que amplía la imagen, llamado
microscopio.
• Existen muchos tipos de
microscopios : de luz,
electrónico, de contraste de
fase, de luz ultravioleta, de
fluorescencia. Los de uso más
común son : el microscopio de
luz y el microscopio electrónico.

10. Distintos tipos de
microscopios
• Existen muchos tipos de microscopios : de
luz, electrónico, de contraste de fase, de
luz ultravioleta, de fluorescencia.
• Los de uso más común son : el
microscopio de luz y el microscopio
electrónico

11. EL MICROSCOPIO
:
• El microscopio de
luz : Este instrumento
magnifica y enfoca los rayos
de luz por medio de lentes.
Los rayos de luz pueden ser
naturales o artificiales.
• Es uno de los microscopios
más utilizados y que se ve
con mayor frecuencia.
– Microscopio de campo
claro

12. Conceptos básicos en microscopía
• Magnificación: factor por el cual la
imagen es agrandada.
• Poder de resolución: capacidad del
microscopio para distinguir objetos que
están muy cercanos.
• Contraste: Se refiere a cuan bien se
destacan los detalles de la imagen. El
uso de tientes ayuda a aumentar el
contraste.

13. Microscopio
• Dos tipos principales:
– Microscopio de Luz
• Fuente de iluminación: luz
• Sistema de enfoque: lentes de vidrio
– Microscopio Electrónico:
• Fuente de iluminación: haz de electrones
• Sistema de enfoque: electroimanes

14. Microscopio de luz
• Puede ser simple (un solo lente) o compuesto
(dos o más lentes)
• Fuente de iluminación
– Luz visible:
• Campo claro
• Contraste de fase
– Luz ultravioleta:
• Microscopio de fluorescencia)
• Magnificación Máxima: 2000X
• Resolución: 0.2 µm (1/1000 mm)

15. Microscopio compuesto de luz visible
Imagen
Aumentada
Lente
Ocular
Lente
Objetivo
Espécimen
Condensador
Fuente de
Luz

16. Microscopio electrónico de transmisión
• Produce una imagen
bidimensional interna del
espécimen
• Muestra debe cortarse muy
fina con un microtomo
Micrografía electrónica de
transmisión mostrando cilios 16

17. Microscopio electrónico de rastreo
• Produce una imagen
tridimensional de la
superficie del espécimen
• Muestra debe ser cubierta
de oro u otros metales
conductores
Micrografía electrónica de
rastreo mostrando cilios
17

18. Medidas De Longitud Usadas Por Los
Biólogos - Sistema Internacional (SI)

19. Relación Entre El
Tamaño De Algunas
Células Y Otros
Niveles De
Organización Biológica

20. Measuring Cells
 One micrometer (μm) is one-thousandth of a
millimeter

21. Different Microscopes,
Different Characteristics

22. human eye, no microscope
light microscopes
electron microscopes humans
hummingbirds
lipids virus most animal
mitochondria, cells and plant cells
chloroplasts
small most
proteins bacteria
molecules frog egg
0.1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm1 mm 1 cm 0.1 m 1 m 10 m 100 m
Fig. 4-9, p. 59

23. Tamaño Celular
• Células procariótas – 0.1 – 10 µm
• Células eucariótas – 10 a 100 µm
• Algunas células pueden alcanzar una
longitud de un metro.

24. Tamaño Celular
• Límite inferior –
– Determinado por la cantidad mínima de
componentes que una célula debe
albergar (moléculas, orgánelos) y su
función
• Límite superior –
– Determinado por el radio de área de
superficie a volumen
– Alto radio de área de superficie a volumen:
difusión de nutrientes, gases y excreción
de desechos más eficiente

25. Célula
• Todas las células contienen:
A) Membrana plasmática o celular: barrera
con el medio ambiente
• Formada por una bicapa de fosfolípidos y
proteínas asociadas
• Mantiene la permeabilidad selectiva de la célula
B)Material genético: DNA organizado en
cromosoma(s)
• Puede estar rodeado o no por una membrana. Si
está rodeado, el área se llama núcleo
(eucariótica). Si no lo está, el área se llama
nucleoide (procariótica)

26. Célula
• Todas las células contienen:
C) Citoplasma: matriz semifluida en el interior
de la membrana
• Compuesto por agua, macromoléculas y
nutrimentos disueltos
• Es de consistencia gelatinosa
• Lugar en donde se llevan a cabo casi todas las
actividades metabólicas de la célula
D) Ribosomas: orgánulos responsables de
llevar a cabo la síntesis de proteínas

27. Ribosomas
• Son organelos donde ocurre la síntesis de
proteínas.
• Están compuestos de proteínas y RNA
ribosomal (r-RNA)
• Aunque están presentes en todas las
células, se pueden distinguir según su
coeficiente de sedimentación (S):
– 80S –ribosomas eucariotas
– 70S – ribosomas procariotas

28. Estructura de un ribosoma

29. Ribosomas
• Se organizan en dos sub-unidades
ribosomales de distinto tamaño:
Eucariota Procariota
– Grande 60S 50S
– Pequeña 40S 30S
– 80S –ribosomas eucariotas
– 70S – ribosomas procariotas

30. Célula
• Según la complejidad de la células,
éstas se pueden clasificar en dos
categorías:
– Célula procariota
– Célula eucariota

31. Introducción a la células
procariontes

32. Procariotas
• Formas de vida más antiguas.
• Formas de vida más pequeñas y con
mayor diversidad metabólica.
• Bacteria y Arqueas
• Tiene una pared celular rígida

33. Ejemplo de un organismo procariótico:
Escherichia coli

34. Estructura de los procariotas
• Bacterias:
– Pared celular : peptidoglucano
– Capsula: capa externa que rodea las células
de la mayoría de las bacterias patógenas de
las defensas del huésped.
• También ayuda a adherirse a superficies.
• Formada por polisacáridos
• Arqueas:
– Pared celular: proteínas

35. Estructura de células procariotas
 Fimbrias y pili:
 Apéndices finos que se proyectan de la pared celular
 Son de naturaleza proteica
 Ayudan a la célula a adherirse a superficies
 Algunos tipos especializados, como los pilis sexuales,
intervienen en la conjugación bacteriana
 Flagelos:
 Estructuras de locomoción, actúan como hélices
 Compuestos principalmente de flagelina (proteína)
 Estructura distinta a los flagelos eucarióticos

36. Partes de una célula procariótica

37. Flagelos
lunes, 14 de mayo de 2012 37

38. Estructura de los procariotas
• Membrana plasmática: barrera
selectivamente permeable que controla el
flujo de sustancias hacia el citoplasma.
– Tiene transportadores, receptores y proteínas
que efectúan procesos metabólicos
importantes.
lunes, 14 de mayo de 38
2012

39. Estructura de la membrana celular
lunes, 14 de mayo de 2012 39

40. Estructura de una célula procariótica
• Ribosomas:
– Son orgánulos donde ocurre la síntesis de proteínas
que están presentes en todas las células
– Pueden estar adheridos a membrana o libres en el
citoplasmas
– Están compuestos de proteínas y RNA ribosomal
lunes, 14 de mayo de 2012 40

41. Estructura de una célula procariótica
• Región nucleoide
– No está delineada por membrana
– Contiene el cromosoma procariótico
• Está formado por una molécula de hebra
doble de DNA circular súper enrollado
– La célula procariótica puede contener material
genético fuera del cromosoma
• Se les conoce como plásmidos
– DNA extracromosomal
– Confiere resistencia a antibióticos

42. Estructura de células procariotas
• Biopelícula:
– Capa de polisacáridos o glucoproteínas que
secretan algunas bacterias y le que le permiten
vivir a diferentes comunidades bacterianas en un
misma área con otros microorganismos.
– Consta de especie múltiples todas ellas
entremezcladas en sus secreciones.
– Puede incluir bacterias, algas, hongos, protistas y
arqueas.

43. Introducción a las células
eucariotas

44. Célula eucariota
• Posee organelos membranosos internos
• Posee un sistema de membranas internas
que crean compartimientos y permiten la
separación y especialización de funciones
celulares específicas
• Posee núcleo definido: organulo rodeado
por doble membrana célular, contiene DNA
y ejerce control genético sobre la célula

45. Estructura de una célula eucariota
(El nucleo)
• Núcleo:
– Contiene en su interior y protege el ADN
• Envoltura nuclear (membrana nuclear):
– Formada por dos capas de fosfolipidos
– Tiene proteínas ancladas en su superficie
• Sistemas de transportes
• Receptores
• Poros
– Los gases y el agua la atraviesan sin dificultad,
las demás sustancias solo pueden atravesarla
mediante transportadores y poros nucleares.

46. Estructura de la célula eucariota
(El núcleo)
• Nucleoplasma:
– Líquido viscoso en el interior del núcleo,
similar al citoplasma.
• Nucleolo:
– Región densa, de forma irregular que
consiste de DNA, RNA y proteínas
– Produce el r-RNA para la formación de
ribosomas y proteínas
–

47. Estructura de la célula eucariota
(El núcleo)
• Cromatina: ADN + proteínas asociadas
en el núcleo.
• Cromosoma: cada molécula de ADN
junto a las proteínas unidas a ellas.
– Durante la división celular se condensa y se
puede observar.

48. Estructura del Núcleo Celular

49. Sistema interno de membranas
• Es una serie de organelos que trabajan de
una de manera conjunta, principalmente
para:
– Sintetizar y modificar las proteínas y lipidos
de la membrana celular.

50. Sistema interno de membranas
• Conjunto de organelos que trabajan en
la síntesis, almacenaje y transporte de
moléculas biológicas
• Se compone de:
– Retículo endoplásmico rugoso o arrugado
– Retículo endoplásmico liso
– vesículas
– Aparato de Golgi
– Lisosomas

51. Estructura de la célula eucariota
• Retículo endoplásmico (RE):
– Extensión de la envoltura nuclear
– Compartimiento continuo que forma sacos
aplanados y tubulares
– Tipos:
A. Reticulo endoplasmico rugoso (RER): tiene
ribosomas pegados en su superficie
-Ribosomas: sintetizan cadenas de polipepidos
En el RER las proteínas se doblan y adquieren su
forman.
- Muchas de estas proteínas son transportadas a
distintas partes de la célula.

52. Estructura de la célula eucariota
• B. Retículo endoplásmico Liso:
 Es continuo con el retículo endoplásmico rugoso o
arrugado
 Forma una red de canales interconectados que carecen
de ribosomas
 Funciones:
 Síntesis de lípidos (ácidos
grasos, esteroides, fosfolípidos)
 Regula la cantidad de azúcar liberada por células
hepáticas
 Detoxificación de drogas y otras toxinas
 Almacenaje de iones de calcio

53. lunes, 14 de mayo de 2012 53

54. Retículos endoplásmicos

55. Estructura de una célula eucariota
• Vesículas:
– Pequeños oraganelos similares a sacos
recubiertos de membranas.
– Se forman en gran número
– Funciones:
• Muchos transportan sustancias de un oraganelo a
otro o hacia adentro o hacia afuera de la
membrana plasmática.
• Otros (peroxisomas) contienen enzimas que
digieren ácidos grasos y aminoácidos.

56. Aparato de Golgi
• Complejo de membranas aplanadas
• Posee espacio interno llamado lumen
• Almacenaje y transporte de moléculas de
importancia biológica
– Proteínas sintetizadas en RE son
transportadas en vesículas al aparato de
Golgi
– Coloca los detalles finales a las proteínas y
lípidos que llegan del RE
– Clasifica, modifica empaca y distribuye
las proteínas

57. Aparato de Golgi

58. Aparato de Golgi

59. Lisosomas
• Vesículas rodeadas de membrana
especializadas en la digestión.
• Contienen enzimas hidrolíticas o
digestivas
• Presentes solamente en células
animales

60. Lisosomas
• Sirven para disponer de desechos y como
centro de reciclado.
• Las enzimas de su interior rompen las
moléculas de gran tamaño en subunidades más
pequeñas que la célula puede emplear como
material de síntesis o eliminación.
• Mal funcionamiento puede resultar en
consecuencias letales:
– Mal de Tay-Shas= descomposición de gangliósidos

63. The Endomembrane System

64. The Endomembrane System

65. The Endomembrane System

66. Mitocondria
• Tipo de organelo que se especializa en
sintetizar ATP (molécula que nos provee
energía).
• El proceso de respiración aerobia ocurre
dentro del mitocondria.
• Formado por dos membranas, una de ella
muy plagada dentro de la otra, da lugar a
dos compartimientos.

67. Mitocondria
• Casi todas las células eucariotas tienen
mitocondria, pero las procariotas NO.
• El número de mitocondrias varia según el
tipo o el organismo (desde 1 hasta miles).
• Los mitocondrias se asemejan a las
bacterias en su forma, tamaño y
bioquímica.

68. Mitocondria
• Tiene su propio ADN
• Se dividen independientemente de la
célula
• tienen sus propios ribosomas
• Teoría: los mitocondrias evolucionaron de
una bacteria aerobia que comenzaron a
residir de manera permanente en una
célula huésped.

69. Mitochondrion

70. Plástidos
• Son organelos recubiertos de membrana
que tienen funciones en la fotosíntesis o
almacenamiento en células vegetales y
algas.
• Ejemplos:
– Cloroplastos
– Cromoplastos
– Amiloplastos

71. Plástidos
• Cloroplastos: organelos responsables de
la fotosíntesis en algas y plantas.
– Tienen forma de disco
– Tiene dos membranas internas
– Liquido intermembranal= estroma
• Contiene DNA (propio de las cloroplastos) y
enzimas
– Membrana tilacoide: incorpora pigmentos y
proteínas
• Clorofila: pigmento más abundante

72. The Chloroplast

73. Plástidos
• Cromoplastos: sintetizan y almacenan
pigmentos diferentes a la clorofíla.
– Carotenoides: pigmento anaranjado (flores,
frutas, hojas)
• Amiloplasto: son plástidos no
pigmentados que almacenan gránulos de
almidón
– Se encuentran en tallos, tubérculos

74. Células de Elodea sp.
Cloroplastos Pared celular

75. Vacuolas Central
• Compartimientos rodeados de membrana
biológica. Son de mayor tamaño que los
lisosomas.
• Toman parte en la digestión y almacenaje de
sustancias en la célula (H20, nutrimentos,
aminoácidos, iones, desechos y otros).
• En la célula vegetal la presión del líquido
mantiene la célula firme. (Ocupa del 50-90%
del interior de la célula junto con el citoplasma)

76. 4.7 Visual Summary of Eukaryotic Cells

77. Pared celular en células eucariotas
• Presente en plantas, hongos, protistas.
– NO se encuentra en animales
• Estructura porosa que sirve de protección
y apoyo a la célula

78. Pared celular
• Es una capa rígida y gruesa que provee
protección y permiten que la célula
tenga su forma definida
• Está principalmente compuesta de
polisacáridos:
– Células vegetales: celulosa
– Células de hongos: quitina
– Células de protistas: sílica, celulosa, entre
otros

79. Pared celular en plantas
• Pared celular primaria: formada por
celulosa.
• Pared celular secundaria: formada por
lignina.
• Cutícula: capa cerosa sobre su superficie creada
para evitar la desecación.

81. Organelles of Eukaryotic Cells

82. Matrices en las células
• Matriz extracelular:
– Mezcla sin vida de proteínas fibrosas y
polisacáridos.
– Es secreta por las células
– Varia según el tipo de tejido
– Sirve de apoyo y anclaje a la célula
– Separa los tejidos
– Tiene funciones en la señalización celular

83. Matriz extra celular
 A bone cell surrounded by extracellular matrix

84. Matriz Extracelular

85. Uniones celulares
• Uniones celulares:
– Estructuras que conectan las células con
otras vecinas y el entorno.
• Funciones:
– Enviar, recibir iones, moléculas o señales
– Ayudan a las células a reconocerse unas con
otras y con la matriz extracelular y a pegarse.

86. Tipos de uniones celulares
• Plasmodesmos (plasmodesmata)
– Canales entre células vegetales adyacentes
– Sistema circulatorio y de canales
• Uniones comunicantes (Gap Junctions)
– Canales abiertos que conectan el citoplasma
de células adyacentes
– Permiten flujo de iones entre células
adyacentes

87. Tipos de uniones celulares
• Uniones estrechas (Tight Junctions)
– Barreras a la difusión
– Se encuentran células que recubren las
superficies y cavidades internas de los
animales
– Sellan células y evitan que el líquido escape
• UnionesadherentesDesmosomas
(Desmosomes)
– Sirven de estructura de anclaje entre células

88. Conexiones Celulares

89. Citoesqueleto
• Sistema interconectado por muchos
filamentos proteicos.
• Partes de este sistema refuerzan,
organizan y mueven estructuras.
• Algunos filamentos son permanentes otros
se forman solo en determinado momento,

90. Citoesqueleto
• Microfilamentos
– Estructuras helicoidales sólidas
– Hechas de una proteína globular llamada
actina
– Involucrados en movimiento, soporte y división
celular
• Filamentos Intermedios
– Estructura similar a una soga
– Compuestas de proteínas fibrosas
– Involucrados en el anclaje de ciertos orgánulos
– Refuerzan y mantiene las estructuras de
células y tejidos

91. Citoesqueleto
• Microtúbulos
– Cilindros rectos y huecos
– Hechos de una proteína globular llamada tubulina
– Forman un andamiaje dinámico para muchos
procesos celulares.
– Se ensamblan con rapidez cuando se necesitan y
desensamblan cuando no s necesitan.
– Ejemplo:
• Se forman en el extremo o crecimiento de una célula
nerviosa joven, sirviendo de apoyo para su elongación.

92. Citoesqueleto
Tubulina
Proteínas
Actina Fibrosas
25 nm
7 nm 10 nm
Microfilamentos Filamentos intermedios Microtúbulos
lunes, 14 de mayo de 2012 92

93. Citoesqueleto

94. Cilios y flagelos
• Estructuras compuestas por
microtúbulos, cubiertas por la membrana
celular
• Funciones: locomoción y movimiento de
fluidos
• Difieren en su longitud
– Cilios: son cortos y actúan como remos
– Flagelos: son largos y usualmente
ondulan

95. Flagelo de un espermatozoide

96. Pseudópodos
• Conocidos como pies falsos.

97. Corte Transversal de un Cilio

98. Estructura de un Flagelo

99. Diagramas de Comparación
entre diferentes tipos de
células

100. Organización de una Célula Animal
Nucleolo

101. Organización de una Célula
Vegetal Retículo
endoplásmico
rugoso
Ribosomas
Retículo endoplásmico liso
Aparato de
Golgi
Microtúbulos
Vacuola
Central Filamento Citoesqueleto
Sólo en
intermedio
células
vegetales Cloroplasto
Microfilamento
Pared celular
Mitocondria
Peroxisoma
Membrana plasmática

102. Partes de una célula procariótica