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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES. Ciencias - Biología. Aldo Gárate Soto

Avenida Baquedano Nº 860 Paine, Santiago.

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ORGANIZACIÓN, ESTRUCTURA Y ACTIVIDAD CELULAR

CONCEPTOS BÁSICOS. Las Células. Los seres vivos están formados por células, sus productos y sus derivados. Algunos constan de una célula y se denominan unicelulares, mientras que otros están formados por muchas células y se les llama multicelulares. La historia de este descubrimiento se remonta en el año 1665 cuando el físico inglés Robert Hooke (1665-1703), encontró que la corteza del alcornoque Quercus súber, y los tallos de diversas plantas estaban formados por hileras de compartimientos de gruesas paredes que le recordaron un panal de abejas, por lo cual les llamó células (del lat. cellula: celdilla). Muchos años más tarde, en 1835, Félix Dujardin señaló que las células no eran estructuras huecas, sino que contenían una sustancia homogénea de aspecto gelatinoso, que en 1840, John Purkinje (1787-1869) denomina protoplasma. El descubrimiento y el estudio de la célula sólo fue posible gracias a la invención del microscopio óptico por Robert Hooke.

Posteriormente, en el año 1839, el botánico Matthías Scleiden y el zoólogo Theodoro Schwann, después de realizar numerosas investigaciones independientes en diversos tejidos vegetales y animales, llegaron a concluir que todos los seres vivos, independiente de su clase, estaban formados por células (la células es la unidad estructural). Además, se demostró que todas las funciones de

los organismos dependen de las células (la célula es la unidad funcional). Finalmente, veinte años más tarde, en 1859, Rudolf Virchow, le dio forma definitiva a la naciente teoría al demostrar que todas las células provienen de otra célula preexistente (la célula es la unidad reproductiva). Esta afirmación pasó a constituir la más amplia y fundamental de todas las generalizaciones bilógicas como la Teoría Celular. La Teoría celular es un resumen de múltiples investigaciones científicas de gran relevancia. A los postulados ya mencionados, podemos agregar uno nuevo y bastante reciente: La célula es la unidad genética de los seres vivos, porque contiene la información necesaria para realizar los procesos biológicos y además posee la maquinaria para hacer que esta información se exprese (manifieste). La Teoría Celular se resuma así:

1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos.

2. La célula es la unidad funcional de los seres vivos.

3. La célula es la unidad reproductiva de los seres vivos.

4. La célula es la unidad genética de los seres vivos.

DIVERSIDAD CELULAR. Las células se pueden agrupar en dos modelos de organización denominados procarionte y eucarionte. Estos dominios, a su vez, se subdividen en reinos. La gran variedad de formas, tamaños y tipos de asociación que presentan las células, corresponden a una adaptación evolutiva a diferentes ambientes' o a distintas funciones especializadas dentro del organismo celular.

CIENCIAS – BIOLOGÍA.

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La célula procarionte.

Es la unidad de vida más simple o primitiva. Es así como se ha logrado identificar células procariontes en fósiles de 3.000.000.000 de años de antigüedad, mientras que células con características eucariontes aparecen recién en fósiles de 1.000.000.000 de años. En la actualidad, sólo los organismos del reino Eubacteria, formado por las bacterias, y los organismos del reino Archaea (Archea o Arquea), presentan esta clase de células. Ellas se caracterizan por la ausencia de envoltura nuclear, razón por la cual, la información genética se encuentra en contacto directo con el resto del protoplasma. Tienen una estructura relativamente simple que consta de una membrana plasmática que envuelve una masa de protoplasma, donde destacan el cromosoma y los ribosomas de tipo procarionte. Es frecuente encontrar una pared celular, distinta de la pared celular vegetal y fúngica.

La célula eucarionte Las células eucariontes son generalmente de mayor tamaño que las de organización procarionte y se les encuentra en los organismos de los reinos Protista, Fungi (Hongos), Plantae (Vegetales) y Animalia (Animales).Se caracterizan por presentar

un complejo sistema de compartimientos intracelulares limitados por membranas, que permiten a estas células realizar una gran variedad de funciones o procesos bioquímicos simultáneamente y sin interferencias. De este conjunto de compartimientos, el que alcanza mayor relevancia es el núcleo, que almacena la información genética. Las diferencias entré células procariontes y eucariontes son muchísimas. Sin embargo, nosotros sólo deberemos aprender cuatro diferencias y una similitud.

ORGANIZACIÓN CELULAR.

Forma celular

La forma celular depende de varios factores:

1. Tensión superficial del agua celular: Otorga la forma esférica de gran mayoría de las células.

2. Especialización funcional y adaptación al medio: La forma dé las células depende de la función que éstas presenten. Ej. La forma alargada de las células musculares.

3. Presencia eventual de una pared celular: Algunos tipos celulares tiene una pared celular. La pared celular es una estructura rígida que se encuentra por fuera de la membrana plasmática. Las células que presentan pared celular son: células vegetales, fúngicas y bacterianas.

Procarionte Eucarionte

Membrana Nuclear

(carioteca) No Si

Tamaño Relativo Celular

Pequeño Grande

ADN Circular Lineal

Organelos Membranosos

Ausente Presente

Ribosomas Si Si



4. El citoesqueleto: El citoesqueleto es un conjunto de proteínas que actúan como el esqueleto celular.

5. Viscosidad o consistencia del protoplasma.

6. Presión de células vecinas.

Volumen/Tamaño celular. El tamaño o volumen celular es también muy variable pero característico para cada tipo celular. Es así como el alga Acetabularia mediterránea y los huevos de algunas aves, al menos en un comienzo cuando son células individuales, pueden ser observados a ojo desnudo llegando a medir 70 nm a 100 mm de diámetro, Sin embargo, la mayoría de las células son microscópicas y miden algunos micrómetros (µm) de diámetro. ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES. La membrana plasmática. Es una delgada estructura que envuelve externamente a todas las células, manteniendo su individualidad e integridad estructural y funcional. Químicamente está constituida por cantidades variables de lípidos, proteínas y carbohidratos.

Los lípidos, que son las moléculas más abundantes, forman la estructura básica de la membrana constituyendo una barrera que evita el desplazamiento libre de agua y de las constituyen las sustancias hidrosolubles de un compartimiento celular a otro.

Estos son, principalmente del tipo fosfolípido. Estos tienen características anfipáticas, es decir, presentan una "cabeza" (donde se encuentra el fosfato), de carácter hidrofílica o polar y una "cola" (formada por los ac. grasos), hidrofóbica de característica apolares. Si estas moléculas se colocan en ambientes acuosos, como el que existe fuera y dentro de la célula, las moléculas de fosfolípidos se dispondrán en doble hilera, con las cabezas orientadas hacia los medios internos y externos, en contacto con el agua, las colas rechazando el contacto con el agua.

Las moléculas de colesterol exclusivas de las células animales, se encuentran inmersas en la bicapa de fosfolípidos, contribuyendo a dar fluidez a la membrana. Las células vegetales tienen otro esteroles, en vez de colesterol, los cuales desempeñan el mismo papel. Las proteínas que constituyen la membrana plasmática son de dos clases: hidrofílicas e hidrofóbicas. Las primeras, que son fácilmente separables de la membrana plasmática, se denominan periféricas o extrínsecas y aparecen tanto en la superficie externa como interna. Por su parte, las hidrofóbicas, denominadas integrales o intrínsecas se hunden en la capa lipídica, algunas desde la zona hidrofóbica de la bicapa lipídica hasta una de las caras de membrana, mientras que otras atraviesan completamente la bicapa lipídica,



considerándoseles como proteínas intermembranosas. Muchas de las proteínas integrales forman verdaderos canales de transporte (poros), por los cuales pueden difundir sustancias hidrosolubles como iones y la propia agua. Otras actúan como permeasas que trasladan sustancias en sentido opuesto a la difusión (bombas). El tamaño de las moléculas de proteínas son mucho mayores que la de los lípidos, por ello, aunque constituyen el 50% de la masa de la membrana, su número es mucho menor que el de los lípidos. Por cada una molécula proteína hay unas 50 de lípidos aprox. Por fuera de la membrana plasmática, asociados a proteínas principalmente y a los lípidos se encuentran componentes glúcidos como glicoproteínas y glicolípidos. Ellos componen el glicocalix, responsable del reconocimiento celular. Esta disposición de las moléculas es representada a través del modelo del mosaico fluido, el cual permite explicar la fluidez, flexibilidad y funcionalidad de la membrana en los procesos celulares. Esto también quiere decir que tanto los lípidos de membrana y las proteínas pueden desplazarse, rotar, fluir de una capa a otra y así permitir el movimiento de la célula.

Mosaico Fluido

Funciones de la membrana plasmática. La membrana plasmática es una estructura constante y fundamental en todas las células, que cumple funciones importantes como:

Mantener la constancia del medio interno de la célula.

Regular el intercambio de sustancias hacia y desde la célula.

Recibir y procesar la información extracelular para luego trasmitirla hacia el interior de la célula.

Interactuar con las membranas plasmáticas de las células vecinas para formar tejidos.

Determinar la forma celular mediante la interacción con el citoesqueleto.

Proveer el soporte físico para la actividad secuenciada de las enzimas que se encuentran en ella.

Transporte de sustancias a través de la membrana. La membrana plasmática se comporta como una barrera de permeabilidad selectiva para las sustancias que entran y salen de la célula. Ciertas sustancias pueden atravesar la membrana libremente (hidrofóbicas), mientras que otras solo pueden atravesar la membrana utilizando canales (proteínas integrales)



Mecanismos de intercambio entre la célula y el medio extracelular. La célula no puede realizar todas las funciones aisladas del medio extracelular, ya que necesita constantemente eliminar desechos hacia el exterior e incorporar nutrientes y otras sustancias hacia el interior. Por esta razón, continuamente se está realizando el transporte de iones y compuestos hacia y desde la célula. El transporte de sustancias de bajo peso molecular se realiza a través de la bicapa lipídica o de canales de membrana delimitados por proteínas. En general, estos mecanismos se pueden clasificar de acuerdo al requerimiento energético en dos tipos.

Transporte Pasivo (difusión simple, osmosis, difusión facilitada)

Trasporte Activo. Cuando las sustancias son de alto peso molecular (o están dentro de vesículas), se transportan a través de otro tipo de mecanismos, que involucran el movimiento de regiones más o menos amplias de la membrana plasmática. Existen dos tipos de transporte con estas características:

Endocitosis

Exocitosis Mecanismos de intercambio entre la célula y el medio extracelular. Trasporte Pasivo. Es aquel que se realiza sin gasto de energía celular (sin ATP) y gracias al movimiento cinético que realizan las moléculas a través de la membrana. El tránsito de entrada y salida de están sustancias a través de la célula debe realizarse a favor de una gradiente de concentración o iónica, es decir, el desplazamiento de las sustancias se produce desde un lugar de alta concentración hacia otro de baja concentración. Se puede dar en dos formas.

1. Difusión simple: se produce a través de la bicapa lipídica las moléculas pequeñas como el O₂, el CO₂ y el N₂ pasan libremente a través de la membrana. También lo hacen compuestos liposolubles de mayor tamaña, tales como los ác. grasos y los esteroides.

2. Osmosis: La osmosis es simplemente la

difusión simple de agua.



Si la concentración del fluido en que se encuentra la célula es igual a la concentración intracelular (0,9 % NaCl ó 0,3 M NaCl), se le denomina solución Isotónica, entonces la cantidad de agua que sale de la célula, es la misma cantidad que entra a la célula, por lo que no se experimentan cambios netos en la forma celular. Si la solución es de mayor concentración, se denomina hipertónica, donde la célula perderá agua de su interior. Cuando la célula pierde agua se denomina:

Crenación: cuando las células animales pierden agua.

Plasmólisis: cuando las células vegetales pierden agua.

Por último, si la solución es de menor concentración, se denomina hipotónica, es decir, entra agua a la célula. Este fenómeno tiene nombre y consecuencias distintas según el tipo de célula afectada:

Citólisis: ocurre en las células animales. Entra tanta agua a la célula que finalmente la célula se destruye. Cuando afecta a los eritrocitos se denomina hemolisis.

Presión de turgencia: ocurre en células vegetales. Entra gran cantidad de agua, la célula se hincha pero la pared celular evita la citólisis.

3. Difusión facilitada: La mayoría de las sustancias que se utilizan en los procesos biológicos son solubles en lípidos, existen algunos como los iones, el agua, los aminoácidos y los monosacáridos, que no se disuelven en lípidos, se disuelven en solventes polares como el agua. Para que etas sustancias puedan atravesar las membranas se ha postulado un mecanismos que implica una asociación reversible de las moléculas transportadas con las proteínas de membrana como son los transportadores o carriers, los cuales son específicos y regulados. Este transporte no implica gasto energético, pues es a favor de un gradiente de concentración. La unión del soluto a la proteína transportadora le confiere una modificación estructuras que hace posible el traspaso del material al otro la de la membrana.



Existen tres tipos de carriers asociados al transporte pasivo:

a) Monotransporte o uniport pasivo; los que transfieren una sola clase de soluto. Ej. Glucosa en la mucosa intestinal.

b) Cotransporte o symport pasivo; los que transfieren dos tipos de soluto simultáneamente en el mismo sentido. Ej. Glucosa y Na⁺ en la mucosa intestinal.

c) Contratransporte o antiport pasivo; los que transfieren dos clases de solutos simultáneamente, pero en diferentes sentidos. Ej. ADP y ATP en las membranas internas de la mitocondria.

Saturación de canales disponibles para cada transporte

Transporte activo. Se realiza contra gradiente de concentración, es decir, mueve compuestos desde donde hay una menor concentración hacia donde hay una mayor concentración. Este tipo de transporte necesita energía para mover los compuestos de “menos a más” concentración, esa energía es la de ATP, por lo tanto si hay gasto energético. Las modalidades del transporte activo son análogas al transporte pasivo, pero existen dos diferencias fundamentales: en este caso hay movimiento contra gradiente de concentración, y hay gasto energético. En este tipo de transporte los canales son denominados frecuentemente como bombas.

a) Monotransporte o uniport activo. b) Cotransporte o symport activo. c) Contratransporte o antiport activo. En este

caso el más conocido es la bomba de Na⁺/K⁺, encargada de mantener el potencial de membrana.

Trasporte a través de vesículas. Cuando las sustancias a trasladar son de gran tamaño, la membrana celular las rodea, envolviéndolas en una vesícula para llevarlas de un logar a otro. Dependiendo del sentido en que se realice el transporte, se conocen dos formas:

a) Exocitosis: hacia el exterior de la célula. Para eliminar desechos o productos solubles. Se produce la fusión de la vesícula con la membrana plasmática y la liberación hacia el extracelular del contenido vesicular.

b) Endocitosis: hacia el interior de la célula. A la vez este proceso puede darle en dos modalidades:

Fagocitosis: cuando la partícula es un sólido o tiene un alto peso molecular, tales como bacterias, porciones de tejido degenerado. Este proceso implica evaginación de la membrana y la formación de seudópodos.



La capacidad de fagocitar está limitada a solo ciertas células como algunos protozoos y leucocitos.

Pinocitosis: cuando se introducen moléculas como las proteínas, junto con líquido extracelular. Este proceso implica la invaginación de la membrana para la formación de pequeñas vesículas. Ingreso por reconocimiento de partículas específicas. Ej. Proteínas.

EL MEDIO INTRACELULAR. En el interior de la célula se encuentra una sustancia de aspecto gelatinoso, en la cual se diferencian varias estructuras, tales como el núcleo y los organelos (en el caso de células eucariontes) y el citoplasma (en el caso de eucariontes y procariontes).

El medio intracelular.

El citoplasma. Es el compartimiento celular encerrado entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Esta región presenta una compleja organización estructural como producto de las numerosas invaginaciones y diferenciaciones que experimento la membrana plasmática durante la evolución celular. Los plegamientos de la membrana dieron origen a un conjunto de conductos, cisternas y vesículas interconectadas, conocido como sistema de endomembranas. A demás existen otros organelos que, aunque independientes presentan



limites membranosos (recuerda: los organelos membranosos estas ausentes en los procariontes).

De esta forma, el citoplasma quedo separado en dos porciones: la primera, se encuentra contenida dentro del sistema vacuolar, o sistema de endomembranas: organelos, vacuolas y gránulos de secreción, y la segunda denominada matriz citoplasmática, se encuentra fuera del sistema de membranas y constituye el verdadero “medio interno” de la célula. Este último, sueñe presentar un aspecto homogéneo o finamente granular y en él se encuentran los ribosomas, diversas clases de proteínas fibrilares y globulares, encimas solubles y el cito esqueleto. Es importante señalar que dentro de esta composición citoplasmática ocurre un proceso de formación de ATP de tipo anaeróbico sin consumo de O₂, llamado Glicolisis.

El núcleo.

El núcleo es la estructura que caracteriza a las

células eucariotas. Es el compartimento donde se

encuentra el ADN y toda la maquinaria necesaria

para transcribir su información a ARN y para

replicarse. Normalmente aparece un solo

núcleo por célula, aunque en algunos casos hay

más de uno como ocurre en los osteoclastos, en

las fibras musculares esqueléticas o en los

epitelios de algunos invertebrados. La forma

nuclear es variable y se suele adaptar a la forma

celular, aunque no siempre es así. Por ejemplo,

los neutrófilos de la sangre poseen núcleos

multilobulados. La localización habitual del

núcleo es en el centro de la célula, pero también

puede situarse en otras posiciones más

periféricas. Así, en las células secretoras se puede

localizar en la parte basal de la célula y en las

musculares esqueléticas se dispone en las

proximidades de la membrana plasmática.

El núcleo consta de dos componentes que se

pueden distinguir morfológicamente: la envuelta

nuclear o carioteca y el nucleoplasma. La

envuelta nuclear separa el nucleoplasma del

citoplasma. En ella se encuentran las puertas que

comunican estos dos espacios, los poros

nucleares, que permiten el intercambio de

moléculas en los dos sentidos pero de una

manera específica y regulada. En el nucleoplasma

se encuentra el ADN y sus proteínas asociadas

formando la cromatina, que si está muy

compactada se le denomina heterocromatina y si

aparece más laxa se le denomina eucromatina.

También en el nucleoplasma se encuentra su

compartimento más insigne, el nucléolo.



Retículo endoplasmático (RE). El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas dispuestas en forma de sacos aplanados y túbulos que están interconectados entre sí compartiendo el mismo espacio interno. Sus membranas se continúan con las de la envuelta nuclear y se pueden extender hasta las proximidades de la membrana plasmática, llegando a representar más de la mitad de las membranas de una célula. Debido a que los ácidos grasos que las componen suelen ser más cortos son más delgadas que las demás. El retículo organiza sus membranas en regiones o dominios que realizan diferentes funciones. Los dos dominios más fáciles de distinguir son el retículo endoplasmático rugoso, con sus membranas formando túbulos más o menos rectos, a veces cisternas aplanadas, y con numerosos ribosomas asociados, y el retículo endoplasmático liso, sin ribosomas asociados y con membranas organizadas formando túbulos muy curvados e irregulares. La membrana externa de la envuelta nuclear se puede considerar como parte del retículo endoplasmático puesto que es una continuación física de él y se pueden observar ribosomas asociados a ella realizando la traducción.

Retículo endoplasmático rugoso (RER).

El dominio rugoso del retículo endoplasmático se

caracteriza por organizarse en una trama de

túbulos alargados o sacos aplanados y apilados,

más o menos regulares en su forma, con

numerosos ribosomas asociados a sus

membranas. La cantidad de ribosomas asociados

a sus membranas condiciona la forma de este

orgánulo, de tal manera que cuando el número

de ribosomas asociados aumenta los túbulos se

expanden adoptando la forma de cisternas

aplanadas. Esta morfología es claramente visible

en imágenes tomadas con el microscopio

electrónico de las células secretoras de proteínas,

las cuales tienen el retículo endoplasmático muy

desarrollado.

La principal misión del retículo endoplasmático

rugoso es la síntesis de proteínas que irán

destinadas a diferentes lugares: el exterior

celular, el interior de otros orgánulos que

participan en la ruta vesicular, como los

lisosomas, o que formarán parte integral de las

membranas, tanto plasmática como de otros

orgánulos de la ruta vesicular. Además, el retículo

endoplasmático rugoso tiene que sintetizar

proteínas para sí mismo, denominadas proteínas

residentes. Las proteínas integrales de la

membrana plasmática se sintetizan en el retículo

endoplasmático. Hay que tener en cuenta que las

proteínas sintetizadas en el retículo que van

destinadas a orgánulos concretos de la ruta

vesicular deben tener unas secuencias de

aminoácidos o modificaciones específicas

(actuarán como señales) para que cuando lleguen

a la zona de reparto del aparato de Golgi sean

reconocidas y dirigidas a sus compartimentos

diana correspondientes.

Cualquier proteína que se secrete o que forme

parte de los orgánulos o compartimentos de la

ruta vesicular empieza su proceso de síntesis en

el citosol pero terminará en el interior de una

cisterna del retículo o formando parte de sus

membranas.

Retículo endoplasmático Liso (REL).

Es un entramado de túbulos membranosos

interconectados entre sí y que se continúan con

las cisternas del retículo endoplasmático rugoso.

No tienen ribosomas asociados a sus membranas,

de ahí el nombre de liso, por tanto la mayoría de

las proteínas que contiene son sintetizadas en el

retículo endoplasmático rugoso. Es abundante en

aquellas células implicadas en el metabolismo de

grasas y detoxificación

El retículo endoplasmático liso está involucrado

en una serie de importantes procesos celulares

de los que se pueden destacar.

Las membranas del retículo endoplasmático

liso producen la mayoría de los lípidos

requeridos para la elaboración de las nuevas

membranas de la célula, incluyendo

glicerofosfolípidos y colesterol.



Aparato de Golgi.

En las células animales es un orgánulo que se

localiza próximo al centrosoma, el cual suele

estar en las cercanías del núcleo. Como el

centrosoma es el principal centro organizador de

microtúbulos, la posición central del aparato de

Golgi en las células animales depende de la

organización del sistema de microtúbulos. Por

tanto la existencia de este orgánulo en posición

central en las células animales depende de la

organización del sistema de microtúbulos. El

aparato de Golgi está formado por una serie de

cisternas aplanadas que se disponen

regularmente formando pilas. En una célula

puede haber varios de estos apilamientos y

algunas cisternas localizadas en pilas próximas

están conectadas lateralmente. A todo el

conjunto de pilas y sus conexiones se le

denomina complejo del Golgi. El número

(normalmente de 3 a 8) y el tamaño de las

cisternas en cada pila son variables y depende del

tipo celular, así como del estado fisiológico de la

célula.

En las células vegetales, que no tienen

centrosoma, hay numerosas estructuras similares

a aparatos de Golgi poco desarrollados dispersas

por el citoplasma. En las células vegetales las

cisternas del aparato de Golgi son más pequeñas

que en las células animales y no están unidas

formando apilamientos, aunque el número de

cisternas dispersas puede variar entre decenas y

más de cien.

Es un orgánulo polarizado y cada pila contiene dos dominios, un lado cis y un lado trans. Entre ambos se encuentran las cisternas intermedias. En el lado cis existe un proceso continuo de formación de cisternas con material procedente de la fusión de compartimentos túbulo-vesiculares denominados ERGIC (endoplasmic reticulum Golgi intermediate compartment), que se forman con material proveniente del retículo endoplasmático. El lado trans también posee una organización túbulo-vesicular denominada TGN (entramado trans del aparato de Golgi o trans Golgi network), donde las cisternas con las moléculas procesadas se deshacen en vesículas que se dirigen a otros compartimentos celulares. Por tanto se da un traslado constante de moléculas desde el lado cis al trans, pero también hay un flujo de reciclado en sentido contrario mediado por vesículas recubiertas con proteínas que parten de las zonas laterales de las cisternas y se dirigen hacia otras cisternas más próximas al lado cis. Es un orgánulo en constante reciclado que afecta a su organización y a su tamaño. Este orgánulo está especialmente desarrollado en células con fuerte secreción.



Mitocondrias.

Las mitocondrias son orgánulos que aparecen en prácticamente todas las células eucariotas. Una excepción son los arqueozoos, eucariotas que no poseen mitocondrias, probablemente porque las perdieron durante la evolución. Están formadas por una membrana externa, una membrana interna con muchos pliegues denominados crestas mitocondriales, un espacio intermembranoso y un espacio interno delimitado por la membrana interna denominado matriz mitocondrial. Se pueden dividir y fusionar entre sí con facilidad, con la consiguiente mezcla de sus ADNs. Si se fusionan dos células que tienen mitocondrias diferentes la población de mitocondrias es homogénea en 8 horas. Este proceso de fusión y fisión es complejo puesto que han de hacerlo las dos membranas de forma correcta. Las mitocondrias tienen una extraordinaria motilidad dentro de la célula y suelen localizarse donde existe más demanda de energía. La membrana mitocondrial externa es altamente permeable y contiene muchas copias de una proteína de transporte denominada porina, la cual forma canales acuosos a través de la bicapa lipídica. Así, esta membrana se convierte en una especie de filtro que es permeable a algunas moléculas de menor peso, incluyendo proteínas pequeñas. Por el contrario la membrana mitocondrial interna es impermeable al paso de iones y pequeñas moléculas, por tanto la matriz mitocondrial sólo contiene aquellas moléculas que puedan ser transportadas selectivamente por esta membrana. Así, su contenido es altamente diferenciado del citosol. En la matriz mitocondrial se encuentra el ADN, los ribosomas y los enzimas para llevar a cabo procesos metabólicos como la β-oxidación (oxidación de grasas), El ciclo de Krebs que ocurre en la matriz mitocondrial a expensas de O₂ y la Fosforilación oxidativa (cadena transportadora de electrones), que transcurre en las crestas mitocondriales, también requiere O₂. Todos estos procesos son formas de síntesis de ATP.

Ribosomas. La producción de estos pequeños gránulos esféricos se inicia en el núcleo en una región llamada nucléolo. Es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN ribosómico y proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse finalmente en ribosomas. Químicamente se componen de ARN y proteínas en proporciones aproximadamente iguales. Estructuralmente están formadas por dos subunidades (la subunidad grande o mayor y la subunidad pequeña o menor), que durante la síntesis de proteínas se unen entre sí y con un filamento de ARNm, formando un polirribosoma o polisoma. En las células procariontes, los ribosomas se hallan libres en el citoplasma, mientras que en las eucariontes pueden permanecer libres en la matriz citoplasmática o bien, adheridos a la membrana externa del RER. Los ribosomas libres son característicos de las células en crecimiento, las embrionarias o tumorales. En ellas se sintetizan proteínas para el uso interno de la propia célula. En cambio, los ribosomas adheridos a las membranas del RER sintetizan proteínas de secreción y las enzimas de los lisosomas.



Lisosomas. Son organelos membranosos (ausentes en procariontes) similares a pequeñas vacuolas que se encuentran en protozoos y células animales. Contienen cerca de cuarenta enzimas hidrolíticas capaces de catalizar la digestión a nivel celular de diversos componentes celulares y extracelulares. Los lisosomas recién formados tienen sus enzimas inactivas, por lo cual se les denomina gránulos de almacenamiento o lisosomas primarios. Cuando algún cuerpo extraño hace contacto con la membrana plasmática, se inicia un proceso de endocitosis. De esta forma el cuerpo extraño queda dentro de la vesícula membranosa llamada fagosoma. Posteriormente el fagosoma se une con el lisosoma primario dando origen a una gran vacuola digestiva denominada lisosoma secundario, donde se lleva a cabo el proceso digestivo celular. Después que los nutrientes digeridos han difundido hacia el citoplasma, solo quedan unos restos indigeribles que se compactan y se acumulan en el interior de la vacuola que pasan a denominarse cuerpo residual. Cuando las sustancias a digerir provienen de la propia célula se desarrolla un proceso llamado autofagia.

Peroxisomas.

Corresponde a una vesícula esférica con membrana envolvente y una matriz interior de aspecto granular donde destaca un centro cristalino formado por finos túbulos. Si bien se parecen morfológicamente a los lisosomas, su origen es diferente, se forma por gemación de las cisternas del RE. Los Peroxisomas se caracterizan por tener enzimas oxidativas que participan en procesos de detoxificación, tal como la degradación de alcohol consumido por un individuo o la degradación de agua oxigenada generada normalmente en los procesos de respiración aeróbica. La enzima más característica es la catalasa, que interviene, junto al peróxido de hidrogeno (agua oxigenada), en reacciones de oxidación de tóxicos.



Centrosoma. Solo se encuentran en células animales. En células en interface se encuentran formando los centriolos. Los centriolos son un par de cilindros huecos cuya pared está formada por microtúbulos. Generalmente se encuentran dos por célula dispuestos perpendicularmente entre sí. Están relacionados fundamentalmente en el mecanismo de división celular, organizando durante la mitosis los filamentos del huso mitótico que sirve como polo de atracción de los cromosomas. En algunas células animales estos son responsables de la formación de cilios y flagelos. Citoesqueleto. Es una red muy compleja y dinámica de microtúbulos y filamentos que atraviesan el citoplasma de la mayoría de las células eucariotas. Estas estructuras permiten que la célula mantenga su forma y organización interna, es también responsable de las diversas formas de motilidad celular. El citoesqueleto está constituido por microtúbulos (formada por una proteína llamada tubulina), filamentos intermedios (neurofilamentos en axones de neuronas) y microfilamentos (compuestos por una proteína de tipo contráctil llamada actina), los cuales mantienen la estructura de la célula, mantienen sujetos a los organelos y producen el movimiento de la célula. Los microtúbulos y los microfilamentos frecuentemente se arman y desarman, de acuerdo a las necesidades celulares de movimiento y de mantenimiento de la forma celular. Los filamentos intermediarios son más permanentes que los microtúbulos y microfilamentos. Las imágenes de abajo representan células epiteliales con proyecciones en forma de dedos, los microvellos. La localización y apariencia de las fibras del citoesqueleto, varían en los diferentes tipos de célula.

Estos tres tipos de filamentos pueden encontrarse unidos o ampliamente interconectados por una red tridimensional constituyendo la red o sistema microtrabecular. El sistema microtrabecular proporciona un soporte estructural en el cual quedan suspendidos los organelos, permitiéndoles redistribuirse constantemente.





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