Tema .La célula eucariota DIFSEM CLOROPMITOC

CÉLULA EUCARIOTA     

PARED CELULAR:

1-      Definición: cubierta gruesa y rígida, que rodea la  membrana plasmática de las células vegetales; también en otros grupos de seres vivos pero con variaciones: arqueo bacterias (sin péptido glucanos) bacterias Gram. (pocos péptido glucanos) Gram. mas (muchos péptido glucanos) cianobacterias (= Gram. -) microplasmas (bacterias sin pared) y hongos (la quitina)

2-      Composición: polisacáridos, celulosa + emicelulosa y pepsina (menos) (conexión entre paredes)

3-    Estructura:

-Lamina media: sustancia entre dos paredes celulares

    -Pared primaria: micro fibras de celulosa que se entrecruzan en todas direcciones, permite el crecimiento celular

    -Pared secundaria: micro fibras de celular ordenadas en hélices, ya no puede crecer más

    -Punteaduras: interrupciones de la pared secundaria

    -Plasmodesmos: conductos muy finos que atraviesan toda la pared celular, y que permiten el paso de pequeñas moléculas entre las células de alrededor.

4-    Funciones:

1) dar forma a la célula

2) protección

3) sostén

4) evitar la rotura celular por el choque osmótico (los animales no tienen pared celular porque están en un medio osmótico)

5-    Modificaciones:

-Lignificación: pared + lignina, de mayor rigidez en tejidos de sostén.

     -Cutinización y suberificación: cutina o suberina (da el corcho) con mayor impermeabilidad.

MEMBRANA PLASMÁTICA

1-      Def.: envoltura delgada que rodea el citoplasma separándolo del medio (sin aislarlo) composición destinta a la del medio.

2-      Composición: lípidos + proteínas (80 %) y glúcidos 20%

-Lípidos: mas abundantes. Fosfolipidos + glucolipidos. Colesterol en animales. Anfipáticos, se orientan en el agua.

-Proteínas: antipáticas. Regiones polares sobresalen en la superficie de la membrana y las partes apolares en el interior. su asociación con lípidos

·         Integradas (proteínas intrínsecas) fuertemente asociadas a lípidos.

·         Periféricas (proteínas extrínsecas) débilmente asociadas a lípidos

-Glúcidos: unidos a lípidos y proteínas, sobresalen en la parte externa (asimetría de la membrana: los glucidos solo están en la parte exterior) formando las capas de glucocalix, reconocimiento celular protección y unión entre células. Matriz extracelular: producto de secreción celular: proteínas + polisacáridos (glucocalix), función unir las células, dar consistencia a tejidos y órganos ( ya que es una ampliación del glucocalix), difusión de sustancias y migración celular.

3- Funciones: ( y de todas las membranas biológicas)

     1. Regula el intercambio de sustancias entre la célula y el medio, por tant,o su composición interna, mediante distintos mecanismos de transporte.

     2. Controla el flujo de información entre el interior y el exterior, tiene receptores para estímulos exteriores y genera señales.

     3. Contiene proteínas y enzimas con funciones diversas.

     4. Unión entre células. 

     5. Reconocimiento celular y protección y unión entre células (glucocalix), posean antígenos de histoincompatibilidad, regulación  del crecimiento, reproducción y fecundación.

4. Estructura:

-Bicapa lipídica: parte apolar hacia fuera, rasgos:

Impermeable a la mayoría de biomoléculas solubles en agua.

Fluida los lípidos pueden desplazarse por difusión lateral (rotación, flexión y flip-flop). Colesterol implica menos fluidez.

-Modelo del mosaico fluido: membrana formada por una bicapa lipídica fluida, las proteínas intrínsecas dispersas atraviesan de la, total o parcialmente (más o menos mosaico)

-Capas (total 75Å) 3

1 Zona clara: bicapa lipídica central.

2 Capas externas oscuras: proteínas y glúcidos que sobresalen.

5. Características:

-Fluidez: lípidos y proteínas intrínsecas se pueden desplazar lateralmente dentro de la capa.

-Asimetría: los glúcidos están por fuera de la membrana.

-Diferenciaciones:

Microvellosidades: prolongaciones digitiformes del citoplasma recubiertas por la membrana. En la superficie libre de algunas células. Función: aumentar la superficie de absorción ejemplo intestino delgado.

Uniones intracelulares: para mantener unidas mecánicamente las células.

-          Desmosomas: uniones mecánicas que dejan un espacio intracelular que permiten el paso de sustancias.

-          Uniones estrechas: no espacio intracelular. No paso de sustancias.

-          Uniones hendidura (gap): parejas de estructuras proteicas (conexión) que forman un canal por el que pasan iones y moléculas pequeñas entre células adyacente ( más o menos igual que los plasmólidos de las células vegetales)

CITOPLASMA

1.- Definición: contenido celular comprimido entre la membrana plasmática y la nuclear. Componentes: citosol, citoesqueleto, orgánulos.

2.- Citosol: (/ hialoplasma/ citoplasma fundamental). Definición: líquido acuoso que contiene gran cantidad de sustancias disueltas (glucosa, aa, sales minerales, proteínas…): consistencia: sol (fluida)  ↔ gel (viscosa). Funciones:

Medio de reacciones metabólicas: contiene muchas enzimas à reacciones metabólicas por ejemplo glucólisis.

Almacenar sustancias: inclusiones: gránulos à depósitos de glucógeno, pigmentos, gotas de grasa…

3. – Orgánulos:

- No membranosos: citoesqueleto, centrosoma, ribosomas.

- Membranosos: Los demás

ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS

1.- Citoesqueleto:

-Definición: Red de filamentos proteicos que se extienden por el citoplasma componente constante.

-Funciones: da forma y soporte; organización interna; y movimiento.

-Partes:

     Microfilamentos: filamentos más delgados compuestos de actina (Proteínas globulares G) o filamentos. Función polimerizada. Funciones:

Contracción muscular: con miosina.

Emisión de pseudopodos: prolongaciones citoplasmáticas para movimiento (ameboide) y fagocitosis.

Anillo contráctil: filamentos de actina y miosína. División celular à estrangulamiento à separación de células hijas.

    

     Filamentos intermedios: composición variable. Función estructural. Filamentos de queratina: fuerza mecánica de células epiteliares. Neurofilamentos: resistencia en los exones de las neuronas.   

      Microtúbulos: cilindros huecos de tubulina, que se originan desde el centro organizador de microtúbulos. Disperso en el citoplasma o formando estructuras estables. Funciones: mecánica, transporte intracelular de orgánulos, movimiento de cromosomas, organización del citoesqueleto.  

  

CENTROSOMAS

1-      Def.:(citocentro /centrocelular) conjunto de los 2 centriolos,material pericentriolar y áster.

2-      Función: organizar cilios y flagelios; y huso mitótico.

• Centriolos: de tubulina.

Estructura: cilindro de 9 grupos de tripletes de microtubulos (unidos por conexiones proteicas) en círculo. Compuestos de tubulina.  Se originan por duplicación de otros   ya  existentes de la pared sale otro perpendicular.2 perpendiculares cerca del núcleo (menos en los vegetales).

·         Material pericentriolar: material denso alrededor de los centriolos. Función: organizador de microtúbulos (en los vegetales algo parecido o similar).

·         Áster: microtubulos que  irradian  del material pericentriolar en todas las direcciones.

CILIOS Y FLAGELOS:

1-      Def.: apéndices móviles el la superficie de muchas superficies .De tubulina 

2-      Función: desplazarse  células aisladas en medio líquido.

3-    Estructura:

·         Tallo: rodeados de membrana plasmática, axonema. 9 pares de microtubulos en circulo y dos centrales (9+2).unidos por nexina.

·         Zona de transición: base

·         Corpúsculo basal (cinetosoma): origen .estructura 9+ 0.

RIBOSOMAS:

1.      Def: pequeños gránulos presentes en todas las células, en ellas se realiza la traducción de las proteínas sólo se ven al microscopio. Eucariota (80s) más grandes que la procariotas (70s).

    Son moléculas de ARNr con proteínas.

2.      Estructura : dos partes que se originan por separado en el núcleo y se juntan en el citoplasma para funcionamiento de una grande (eucariota 60s, procariotas 50s) y una pequeña (eucariota 40s,       procariota 30s) con un  hueco donde se   mete   ARNm.

3.      Localización: libres en el citoplasma, adheridos al RER, dentro de mitocondrias y cloroplastos(70s).Pueden agruparse en poliribosomas (polisomas) para  traducir una  misma cadena  de ARNm.

4.      Función: traducción a proteínas. Las sintetizadas por los libres se quedan en el citosol  y las de los unidos al RER van a otros orgánulos y membrana plasmática.

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

1.      Def: sistemas de vesículas y sacos aplanados recubiertos por membranas, comunicados entre sí, ocupa buena parte de las células.

      RETICULO ENDOPLASMICO (RE): cavidades membranosas, de forma irregular y unidas anastomosadas entre si.

-Tipos

• Rugoso (RER): cerca del núcleo, ribosomas adheridos a la cara externa
• Liso (REL) :más alejado del núcleo , sin ribosomas.

-Funciones

• Soporte mecánico (RER  y REL) al dividir  en compartimientos al fluido celular.
• Sistema de transporte (RER y REL)
• Síntesis de lípidos (REL) enzimas del REL -> fosfolípidos u colesterol para la membrana  y hormonas esteriodas.
• Acumulación y transformación de proteínas (RER): ribosomas adheridos sintetizan proteínas para transportarla a otros orgánulos se unen a  oligosacáridos (glucosilacion  de proteínas , RER ->AG) o a lípidos (lipoproteínas , RER->REL)
• Destoxificacion  (REL) metabolizar sustancias toxicas

      APARATO DE GOLGI (AG): complejo membranoso  ,localización y desarrollo varia según estado funcional de la célula y el tipo

Los vegetales cerca del núcleo y en animales alrededor de los centriolos.

-Estructura: conjunto de  dictiosomas  (subunidades), compuestos por:

·         Cisternas: vesículas aplanadas y apiladas.

·         Vesículas de transición: vehículo de transporte

·         Vesículas secretoras: más grandes , en los bordes

-Funciones: formación de lisosomas primarias; secreción, formación acrosomas de los espermatozoides  formación de la pared  telofásica (vegetales)

-Procesos:

  1. las proteínas  del RER al AG en vesículas de transición que se unen a cisternas cis (mas cerca de RER) especializados en  recibir sustancias .

  2,Otras  vesículas de transición llevan las proteínas a las cisternas medianas donde se transforman según su destino

 3. Los vesículas de transición las llevan a las cisternas trans donde se clasifican y empaquetan en vesículas según su destino final: lisosomas primarias, se incorporan a la membrana plasmática , forman gránulos de secreción.

 

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS

      LISOSOMAS. Vesículas rodeadas por una membrana, en todas las células eucariota, contienen enzimas hidrolíticas que digieren la mayor parte de las macromoléculas. Se evita la lisis de la célula causada por las enzimas hidrolíticas al tener en la membrana proteínas glucosíladas.

Tipos: según su origen:

• -primarios: los formados por RER y AG. Solo tienen enzimas
• -secundarios: se originan de los primarios. Vacuolas digestivas y autofágicas y cuerpos residuales.

Función: Digestiva:

• -Digestión extracelular: por exocitosis el lisosoma primario se une a la membrana y libera al exterior los enzimas que digieren el material extracelular.
• -digestión extracelular de materiales exógenos: por endocitosis la membrana envuelve macromoléculas y partículas sólidas  (incluso Bacterias)  del medio formando vesículas endocíticas, a as que se une el lisosoma primario formando una vacuola digestiva ( heterofagica) cuya enzimas lo digieren en productos aprovechables por la célula. Si la digestión es incompleta se forman cuerpos residuos que quedan en la célula o se eliminan por exocitosis. Funciones derivadas: nutrición y defensa contra microorganismos patógenos (virus y bacterias)
• -digestión intracelular de materiales endógenos: autofagia para renovar componentes celulares. El orgánulo defectuoso separado por una membrana del REL, que se une al lisosoma primario formando una vacuola autofágica. Funciones derivadas: recambio de componentes celulares, nutrición celular en caso de ayuno en los que consume sus propios materiales.

      PEROXISOMAS: gránulos ovoides rodeados por una membrana procedente del RE que tiene oxidasas y catalasas.

Funciones:

• -oxidación. Las oxidasas utilizan el 0₂ y las catalasas el H₂0₂. Ácidos grasos y aminoácidos ( obtener energía) destoxificación (en células hepáticas y renales) Ej: etanol
• -síntesis de lípidos: Ej: colesterol
• -transformación de lípidos en glúcidos: solo en células vegetales(glioxisomas).

      MITOCONDRIAS: Orgánulo con dos membranas, en todas las células eucariotas. Forma variable normal: crestas transversales al radio mayor; gusano y ramificado. Dimensiones: Radio de 0.5 nanometros, longitud 7 nanometros de máximo. Se localiza por todo el citoplasma en número variable (1-5)

Estructura:

• Membrana externa: Lípidos y proteínas. Lisa y permeable
• Cámara externa: Entre las dos membranas, parecida al citosol
• Membrana interna: Permeabilidad selectiva à regula el intercambio entre el interior y el exterior. Crestas mitocondriales: Pliegues hacia el interior donde están las partículas  Fà ATP- sintasas (sintetasas) F1 porteína globular F0 pendículo
• Matriz mitocondrial: Rica en proteínas. Tiene material genético propio: ADN bicatenario, circular, todos los tipos de ARN mitocondriales más similares a las bacterianas; proteínas para duplicación, transcripción y traducción del material genético.

Función: Obtener energía a través de:

• Beta-oxidacción de ácidos grasos. Materia mitocondrial
• Respiración celular; Fase anaerobia . Ácido pirúvicoà H2O+CO2+ATP

Ø      Desxcarboxilación de Ácido pirúvicoà Acetil-CoA. Matriz mitocondrial

Ø      Ciclo de Krebsà ATP,CO2 para reacciones químicas de ácido citrico y NADH y FADH. Matriz mitocondrial

Ø      Cadena respiratoria: Trasporte de los electrones del H al reacciones redox. Crestas mitocondriales

Ø      Fosforilación oxidoactiva: Partículas F1 sintetizan ATP acoplados a la cadena respiratoria. Crestas.

      PLASTOS: Orgánulos membranosos , solo en vegetales, función sintetizar y  acumular sustancias.

Tipos:

• -Leucoplastos: Incoloros, en raíces y rizomas subterráneos. Función: Almacenar sustancias: almidón (amiloplastos) proteínas (proteoplastos) y aceites (oleoplastos)
• -Cromoplastos: Con pigmentos que dan color: Rojos (carótenos), amarillos (xantofilas) y verdes (Clorofila).

        

      CLOROPLASTOS: Plastos verdes (por almacenar y sintetizar clorofila) de forma ……… ( también estrellada y espiral). Tamaño: de 5 a 10 mm y Localizacion: en el citoplasma Número: de 1 a 4. Según si  son plantas, algas o cianobacterias.

  -Estructura:

·         Envoltura: una membrana externa muy permeable y una interna menos permeable, separados por el espacio intermembranoso.

·         Estroma: matriz que contiene proteínas, material genético propio( ADN bicatenario circular y todos los ARN) y plasteribosomas.

·         Tilacoides: inmersos en el estroma.

·         Membrana tilacoidal: contiene pigmentos fotosintéticos (clorofila y carotenoides) asociados a proteínas de transporte de los fotosistemas 1 y 2.También el sistema de trasporte de electrones y la fotofosforilación → CF (ATP sintetasas arraigados hacia el estroma).

·         Espacio tilacoidal: comportamiento rodeado por la membrana tilacoidal.

Tipos de tilacoide

• De grana: pequeños sacos lenticulares apilados en grupos(grana)
• de estromas: vesículas alargadas que atraviesan el estroma uniendo los grana.

-          Funciones:

           - fotosíntesis(principal): dos fases :

                    -Luminosa: conjunto de reacciones dependientes de la luz que se desarrollan en los tilacoides para transformar la energía lumínica en química (ATP).la clorofila absorve la energia luminica y transfiere los electrones (H+) del H2O al NADP+. S e obtiene ATP, NADPH Y O2 (fotolisis del H2O)    

                     -Oscura : conjunto de reacciones independientes de la luz que tienen lugar en el estroma:fijación y reduccion del CO2 en materia organica (glucidos:1ºhexosas), utilizando ATP y NADPH.

TEORIA ENDOSIMBIOTICA (Lynn Margulis)

Por la cual mitocondrias y cloroplastos (mas otros orgánulos) evolucionaran de organismos procariotas que estaban en simbiosis con las células eucariotas (eucariotas primitivas). Explicaciones 1) Protozoos sin mitocondrias pero hospedan bacterias aerobias y celulas eucariotas en simbiosis con cianobacterias 2) poseen ribosomas, materiales genéticos propios, pero es insuficiente para codificar todas sus proteínas, mucha información con el núcleo celular, por lo que en algún momento parte del ADN del organismo tubo que pasar al nucleo.

      VACUOLAS: cavidades intracitoplasmaticas recubiertas por una fina membrana (tonoplastos). Mucho mas desarrollada en los vegetales (vacuosoma). Tamaño y forma varia según estado metabolico y de desarrollo de la celula. Se origan de las vacuolas del RE y AG.

-Funciones:

-Acumular H20: Aumenta el tamaño de la celula. Plantas: crecen continuamente para captar energia solar, producen celulas grandes llenas de citoplasma es costosa, por lo que se llenan vacuolas de agua, manteniendo la cantidad de citoplasma aumentando el tamaño.

-Almanacenar sustancias: De reserva: productos de desechos toxicos que se aislan del citoplasma, sales, pigmentos, esencias para atraer insectos polinizadores. Plantas: Como no pueden desplazarse para no ser devorados sintetizan sustancias toxicas que almacenan en las vacuolas y son liberadas al ser heridos.

           -Contener hidrolasas: Vegetales. Funcion similar a los lisosomas

      -Forman parte del sistema lisosomal

      NÚCLEO: estructura constante en la célula eucariota. Constitución varía según periodo: División e interfase (actividad normal: trascripción).

-Forma: general esférica ( y otras ) generalmente centrada (varían según tipo de célula).

-Tamaño: varía mucho de 5 a 25 micras. Relación núcleo citoplasma (fórmula de RNP);

cuando se alcanza un valor mínimo comienza la división.

-Excepciones:

Sin núcleo: ej. Glóbulos rojos

Varios núcleos: Sincitios: unión de varias células de un solo núcleo. ej. fibras musculares. Plasmodios: por divisiones sucesivas del núcleo sin división del citoplasma. Ej. Huevos de insecto

-Función: albergar la información genética del ADN: dirigir toda la actividad celular

-Estructura:

• Membrana nuclear: deriva del RE. Dos membranas concéntricas separadas por el espacio perinuclear. Membrana externa comunicada con el RER.
• Poros nucleares: interrupciones de la membrana. Anillo :estructura proteica cilíndrica que rodea los bordes. Complejo del poro: estructuras proteicas del centro que funcionan como diafragma.

         Función: (debido a los poros) comunicación altamente selectiva nucleo-citoplasma. Solo atraviesan el poro determinadas sustancias independientemente del paso molecular. Núcleo: citoplasma: ARN (m,r,t) y subunidades de los ribosomas. Citoplasma: núcleo: nucleótidos, proteínas (sintetizadas en ribosomas, actúan en el núcleo), etc.

• Nucleoplasma: semifluido (H20+sales) con proteínas y enzimas para la transcripción y replicación del ADN.

• Cromatina:

         Composición: nucleoproteína: ADN + proteínas (histonas (función estructural)y no histónicas)

         Niveles de empaquetamiento: 1º fibra de 10 nm o ‘collar de perlas’: union de nucleosomas (octámero (8histonas) + dos vueltas de ADN). 2º fibra de 30 nm o solenoide: nucleosomas enrollados y superpuestos. 3º cromosomas: mas compacto: solo visibles durante la división celular, individualizados durante todo el ciclo

• Nucleolos: gránulos intranucleares densos, de forma esférica, en contacto con los cromosomas( punto de unión = centro organizador de nucleolos). Sufre cambios durante la división.

         Función: fabricar ribosomas

         Estructura: zona fibrilar: cromatina con los genes para ribosomas y ARNr. Zona granular: gránulos de ribonucleoproteínas: ribosomas. Periferia.

                       

SEMEJANZAS Y DIFERENCIAS ENTRE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS

SEMEJANZAS

1) Ambos orgánulos posee Doble membrana biológica con Permeabilidad Selectiva para la selección y el ingreso de las moléculas orgánicas del Citosol
2) Ambos orgánulos poseen su propia maquinaria biosintética constituida por ADN de tipo Procariota que se encuentra compactado y plegado dentro del orgánulo, ARN y Ribosomas para la síntesis de las proteínas estructurales del organelo
3) Ambos posee una pequeña masa de citoplasma propio llamada Estroma en los cloroplastos y Matríz mitocondrial en las mitocondrias que contiene todos los componentes orgánicos, inorgánicos y sistemas multienzimáticos para las reacciones metabólicas
4) Ambos orgánulos se originaron por Endosimbiosis, en el caso de los cloroplastos una célula incorporó una bacteria autótrofa ( cianobacteria) y evolutivamente quedó convertida en Cloroplastos, quedando los vestigios moleculares de la bacteria( ADN Procariota, ARN, Ribosomas), en el caso de las mitocondrias una célula huésped incorporó una bacteria heterótrofa y por endosimbiosis quedó convertida en Mitocondrias, quedando los vestigios moleculares de la bacteria( ADN Procariota, ARN, Ribosomas…)
5) Ambas sintetizan ATP .

6) Ambos orgánulos se dividen por division binaria.

DIFERENCIAS

1)Los cloroplastos normalmente son de mayor tamaño.
2) En los Cloroplastos la membrana interna se tabica o se invagina horizontalemente formando la Laminilla Integrana que permite mantener unidas a las Granas dentro del Estroma, en cambio la membrana interna de las mitocondrias se invagina verticalemnte formando las Crestas mitocondriales consideradas como puentes o tabiques incompletos que no llegan a tomar contácto con las crestas opuestas
3) Los Cloroplastos poseen Sacos membranosos aplanados y apilados a la manera de pilas de monedas llamados Tilacoides que en conjunto forman Grana, dentro de los Tilacoides se sintetiza la clorofila y otros pigmentos auxiliares( carotenoides) para la transformación primaria de la luz solar en energía química en la etapa luminosa de la fotosíntesis, las Mitocondrias no posee Sacos membranosos, poseen en el lado interno de las crestas mitocondriales la cadena de transporte electronico para la Respiración celular aerobia o combustión biológica de los nutrientes.
4) Los cloroplastos realizan la Fotosíntesis, se encuentran solo en células eucariotas vegetales, (vegetales,en ciertas algas, en bacterias fotosintéticas membranosas y en Euglenas un protozoo), las Mitocondrias tienen como función la de realizar la Respiración celular aerobia mediante el cual la glucosa y otros combustibles energéticos con presencia de O2 son degradados en CO2 y H2O,liberándose energía,se encuentra tanto en células eucariotas vegetales como en animales.
5) Los cloroplastos sintetizan ATP por Fotofosforilación, en cambio las mitocondrias por Fosforilación oxidativa.

6) Los Cloroplastos utilizan sustancias inorgánicas simples( CO2, H2O) para sintetizar moléculas orgánicas liberando O2 hacia la atmósfera en cambio las Mitocondrias degradan moléculas orgánicas en energía química (ATP), CO2 que es liberado hacia la atmósfera y H2O.Son vias anabólicas y catabólicas respectivamente.
7) La reacción global en los cloroplastos es de tipo Endergónica porque consume energía química para la síntesis de moléculas orgánicas complejas, Endotérmica porque no hay liberación de calor hacia el exterior, en cambio en las Mitocondrias es Exergónica porque liberan energía química (ATP) hacia el exterior y Exotérmica porque liberan Calor hacia el medio externo.