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sábado, 26 de junio de 2021

Versión Word la célula

Referencias bibliográficas de la célula

(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La célula)(Introducción)(Del vitalismo a la abiogénesis)(El fin del vitalismo)(Del microscopio a la teoría celular)(Más que una bolsa de proteínas)(Como se estudia la célula)(Las propiedades de las células)(Generalidades de la célula y su estudio)(La célula procariota)(La célula eucariota)(Introducción a las partes de la célula)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)

 

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Introducción a las partes de la célula

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Presente en: Eucariotas.

Debido a su gran tamaño, el núcleo es una de las estructuras más notables en la célula eucariótica. El núcleo contiene cromatina dentro de una matriz semifluida llamada nucleoplasma. La cromatina es una red de ADN, proteína y una pequeña cantidad de ARN. Justo antes de que la célula se divida, la cromatina se condensa y se enrolla en estructuras similares a varillas llamadas cromosomas. Todas las células de un organismo contienen el mismo número de cromosomas, excepto el óvulo y el esperma, que generalmente tienen la mitad de este número. Existen excepciones a esta regla como en los caballos, donde poblaciones aisladas pueden tener una cantidad de cromosomas diferente al resto de las poblaciones de la especie (Piras et al., 2009).

Figura 46. El núcleo eucariota posee dos membranas, una interna que define su espacio interno, y otra externa asociada al retículo endoplásmico rugoso (YouTube) (YouTube).

El ADN dentro de un cromosoma está organizado en genes, cada uno de los cuales tiene una secuencia específica de nucleótidos, que son los componentes químicos del ADN. Estos nucleótidos son cuatro, y su secuencia es como un mensaje que sirve para codificar una proteína, o algunas veces moléculas de ARN reguladoras. Por ahora, es importante reconocer que la información en el ADN se procesa para producir ARN mensajero (ARNm). Como su nombre lo sugiere, el ARNm actúa como un mensajero entre el ADN y el ribosoma, donde se forman cadenas que darán lugar a las proteínas. En las bacterias y arcaicas, no existe núcleo, sin embargo, parte de la membrana única se pliega para formar una región semiespecial llamada nucleóide, homóloga al núcleo real de las eucariotas.

Dentro del núcleo eucariota hay una estructura oscura llamada nucleolo. En el nucléolo, se produce un tipo de ARN llamado ARN ribosómico (ARNr). Las proteínas se unen con el ARNr para formar las subunidades de los ribosomas. Las subunidades ribosómicas ensambladas se envían desde el núcleo al citoplasma, donde se unen y asumen su papel en la síntesis de proteínas, en los eucariotas algunos los ribosomas se pegan a un organelo llamado retículo endoplasmático rugoso, que adquiere ese nombre precisamente porque su membrana está tachonada de ribosomas; en las arcaicas y bacterias, los ribosomas flotan en el citoplasma celular.

Figura 47. Las células de los hongos pueden presentarse en dos formas, como hifas o como entidades unicelulares “levaduras”. En cualquiera de las dos presentaciones hay un núcleo y un sistema de membranas, por lo que son eucariotas, pero el forma de hifas, las células pueden comunicarse entre sí a través de huecos en la pared celular que las divide, en ocasiones algunas hifas pueden no tener separación entre sus células, por lo que muchos núcleos pueden agruparse en la zona de crecimiento.

El núcleo eucariota está separado del citoplasma por una membrana doble de fosfolípidos conocida como envoltura nuclear. Localizados a través de la envoltura nuclear están los poros nucleares que permiten que el núcleo se comunique con el citoplasma. Los poros nucleares tienen un tamaño suficiente (100 nm) para permitir el paso de las subunidades ribosómicas y las moléculas de ARN fuera del núcleo hacia el citoplasma, así como el paso de proteínas desde el citoplasma al núcleo.

Presente en: Arcaicas, Bacterias, Eucariotas.

Los ribosomas se componen de dos subunidades, una grande y una pequeña. Cada subunidad tiene su propia combinación de proteínas y ARNr.

El ribosoma actúa como una máquina de escribir, y es aquí donde la información contenida en el ARNm del núcleo se utiliza para sintetizar una proteína. Las proteínas pueden ser simples, o estar hechas de dominios múltiples provenientes de mensajes diferentes, por lo que a una proteína simple se la denomina a veces cadena polipeptídica o simplemente polipéptido.

En las células eucariotas, algunos ribosomas se producen libremente dentro del citoplasma. Otros ribosomas están unidos al retículo endoplásmico (RE), un orgánulo del sistema de endomembrana. Después de que el ribosoma se une a un receptor en el ER, el polipéptido que se está sintetizando ingresa al lumen (interior) del RE, donde puede modificarse aún más y luego asumir su forma final.

Figura 48. El ribosoma (YouTube).

Presente en: Bacterias, Arcaicas y Eucariotas

Son la barrera básica que se para a lo vivo de lo no vivo, están compuesta por una capa doble de sustancias grasas conocidas como fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol que permiten un paso controlado de sustancias. El paso de sustancias se da en puntos de control compuestos por proteínas que pueden servir como canales o más comúnmente por sectores de paso mediado por energía y cambio estructural o translocación. La membrana también tiene proteínas receptoras que al unirse sustancias externas cambian su forma interna, generando una reacción en cascada que envía información al núcleo de la célula para que realice funciones específicas. Los organelos como los retículos endoplásmicos, el aparato de Golgi, las vesículas, las mitocondrias y cloroplastos también están definidos por membranas no muy diferentes de las membranas biológicas externas, y muchas de sus funciones especiales dependen de las proteínas que se encuentran insertadas en ellas.

Sistema de membranas internas

Presente en: Eucariotas.

El sistema de endomembranas consiste en la envoltura nuclear, las membranas del retículo endoplásmico (RE) liso y rugoso, el aparato de Golgi y numerosas vesículas de comunicación entre estos organelos y con la membrana externa. Este sistema ayuda a compartimentar la célula, por lo que las reacciones enzimáticas particulares se restringen a regiones específicas, esto debido a que algunas reacciones se pueden obstruir entre sí si no se aíslan de las demás, o incluso pueden ser peligrosas para el resto de la célula si no se mantienen aisladas de las demás. Las vesículas de transporte transportan moléculas de una parte del sistema a otra.

El retículo endoplásmico (RE) consiste en un sistema interconectado de canales membranosos y sáculos (vesículas aplanadas). Es físicamente continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear.

El retículo endoplásmico rugoso

Está tachonado con ribosomas en el lado de la membrana que está frente al citoplasma; por lo tanto, el RE rugoso puede sintetizar polipéptidos “proteínas inmaduras”. También modifica los polipéptidos después de que hayan ingresado a la región central cerrada del RE, llamada lumen, donde las proteínas toman forma. El RE rugoso forma vesículas de transporte, que llevan las proteínas a otras partes de la célula. A menudo, las vesículas de transporte están en camino hacia la membrana plasmática o el aparato de Golgi.

El retículo endoplásmico liso

Es continuo con el rugoso pero no tiene ribosomas unidos. El RE liso sintetiza lípidos, como fosfolípidos y esteroides. Las funciones de RE liso dependen de la celda particular. En los testículos, produce testosterona y, en el hígado, ayuda a desintoxicar las toxinas. Independientemente de cualquier función especializada, RE liso también forma vesículas de transporte que transportan moléculas a otras partes de la célula, especialmente el aparato de Golgi.

Figura 49. El aparato de Golgi (YouTube).

El aparato de Golgi, llamado así por su descubridor, Camillo Golgi, consiste en una pila de sáculos ligeramente curvados y aplastados que se asemejan a panqueques. El aparato de Golgi puede considerarse una estación de transferencia intermedia. En primer lugar, recibe vesículas de transporte enviadas por los RE. Las moléculas dentro de las vesículas se modifican a medida que se mueven entre los sáculos. Por ejemplo, los azúcares pueden agregarse o eliminarse de las proteínas dentro de los sáculos del Golgi. Finalmente, el aparato de Golgi clasifica las moléculas modificadas y las empaqueta en nuevas vesículas de transporte según sus destinos particulares. Las vesículas de transporte salientes pueden regresar al RE, dirigirse a la membrana externa o fusionarse con otras vesículas provenientes de la membrana externa.

Las vesículas son fragmentos de membranas provenientes de la membrana externa, de los retículos en doplasmáticos, o del aparato de Golgi que transportan sustancias. Dependiendo del tipo de sustancias reciben nombres especiales como lisosoma, liposoma, peroxisoma entre otros.

Los lisosomas son vesículas, producidas por el aparato de Golgi, que digieren moléculas e incluso porciones de la célula. A veces, después de englobar moléculas fuera de la célula, una vesícula formada en la membrana plasmática se fusiona con un lisosoma. Las enzimas lisosómicas luego digieren el contenido de la vesícula. Los liposomas transportan sustancias grasas, y los peroxisomas transportan sustancias que se encargan de oxidar las grasas. Existen muchos otros tipos de vesículas dependiendo de la célula.

Las vacuolas, como las vesículas, son sacos membranosos, pero las vacuolas son más grandes que las vesículas y están más especializadas. Por ejemplo, las vacuolas contráctiles de los protistas acuáticos están involucradas en la eliminación del exceso de agua de la célula. Algunos protistas tienen grandes vacuolas digestivas para descomponer los nutrientes. Las vacuolas de las plantas generalmente almacenan sustancias, como nutrientes o iones. Estas vacuolas contienen no solo agua, azúcares y sales, sino también pigmentos y moléculas tóxicas. Los pigmentos son responsables de muchos de los colores rojo, azul y morado de las flores y algunas hojas. Las sustancias tóxicas ayudan a proteger una planta de los animales herbívoros.

Presente en: Eucariotas.

Los cloroplastos y las mitocondrias son los dos orgánulos eucarióticos que se especializan en la conversión de energía. Los cloroplastos usan energía solar para sintetizar carbohidratos. Las mitocondrias descomponen los carbohidratos para producir moléculas de adenosintrifosfato (ATP). La producción de ATP es de gran importancia porque el ATP sirve como un portador de energía en las células. La energía del ATP se usa siempre que una célula sintetiza moléculas, transporta moléculas o lleva a cabo una función especial, como la contracción muscular o la conducción nerviosa. Sin un suministro constante de ATP, ninguna célula podría existir por mucho tiempo.

Figura 50. El cloroplasto (YouTube).

El cloroplasto, un orgánulo que se encuentra en las plantas y las algas, es el lugar donde el dióxido de carbono, el gas, el agua y la energía del sol se utilizan para producir carbohidratos mediante el proceso de fotosíntesis. El cloroplasto es bastante grande, tiene el doble de ancho y hasta cinco veces la longitud de una mitocondria. Los cloroplastos están unidos por una membrana doble, que incluye una membrana externa y una membrana interna. El gran espacio interior, llamado estroma, contiene una mezcla concentrada de enzimas y sacos en forma de discos llamados tilacoides que forman una tercera membrana interna. Una pila de tilacoides “parecen monedas apiladas” se llama un grano. Los lúmenes de los sacos tilacoideos forman un gran compartimento interno denominado espacio tilacoidal. Los pigmentos que capturan la energía solar se encuentran en la membrana de los tilacoides, y las enzimas que sintetizan carbohidratos se encuentran en el estroma. Los carbohidratos producidos por los cloroplastos sirven como moléculas de nutrientes orgánicos para las plantas y, en última instancia, para todos los organismos vivos en el planeta. El descubrimiento de que los cloroplastos tienen su propio ADN y ribosomas respalda una teoría aceptada de que los cloroplastos se derivan de bacterias fotosintéticas que ingresaron en una célula eucariota en el pasado distante. Este proceso se llama endosimbiosis.

Figura 51. La mitocondria (YouTube).

Las mitocondrias son mucho más pequeñas que los cloroplastos y, por lo general, son visibles solo con un microscopio electrónico.  En las ilustraciones escolares o introductorias visualizamos a las mitocondrias como si tuvieran forma de frijol, pero en realidad a menudo cambian de forma, volviéndose más largas y delgadas, o más cortas y más anchas. Las mitocondrias pueden formar cadenas largas y móviles (como vagones en un tren), o pueden permanecer fijas en un lugar (a menudo donde más se necesita energía). Por ejemplo, están empaquetadas entre los elementos contráctiles de las células cardíacas (en el corazón) y envueltas alrededor del flagelo de un espermatozoide. Al igual que los cloroplastos, las mitocondrias están unidas por una doble membrana. La membrana interna está plegada, y cada pliegue se denomina cresta, las crestas se proyectan hacia el espacio interior, llamado matriz. Las cristas aumentan el área de la superficie de la membrana interna tanto que, en una célula hepática, representan aproximadamente un tercio de la membrana total en la célula.

Las mitocondrias a menudo se llaman las centrales energéticas de la célula porque producen la mayor parte del ATP que utiliza la célula. La matriz contiene una mezcla altamente concentrada de enzimas que ayuda a la descomposición de carbohidratos y otras moléculas de nutrientes. Estas reacciones suministran la energía química que permite que la síntesis de ATP tenga lugar en las crestas. La descomposición completa de los carbohidratos, que también involucra el citoplasma, se llama respiración celular porque se necesita oxígeno y se libera dióxido de carbono. La matriz también contiene ADN mitocondrial y ribosomas mitocondriales independientes de los nucleares. La presencia de ADN mitocondrial y ribosomas es evidencia de que las mitocondrias y los cloroplastos tienen orígenes similares y se derivan de las bacterias que se instalaron en una célula eucariota temprana. Al igual que el origen de los cloroplastos, el origen de las mitocondrias es un ejemplo de endosimbiosis. Todas las células eucariotas (con algunas raras excepciones) tienen mitocondrias, pero solo los organismos fotosintéticos (plantas, algas y varios protistas) tienen cloroplastos.

Presente en: Eucariotas (principalmente).

El citoesqueleto es una red de filamentos y túbulos proteicos interconectados que se extiende desde el núcleo hasta la membrana plasmática en células eucariotas. De la misma manera que los huesos y los músculos proporcionan una estructura animal y producen movimiento, los elementos del citoesqueleto mantienen la forma de las células y, junto con las proteínas motoras, permiten que la célula y sus orgánulos se muevan. Pero a diferencia del esqueleto de un animal, el citoesqueleto es altamente dinámico: sus elementos se pueden ensamblar y desmontar rápidamente según corresponda. El citoesqueleto incluye microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina.

Figura 52. El citoesqueleto (YouTube).

Las proteínas motoras asociadas con el citoesqueleto son fundamentales para permitir los movimientos celulares. Las principales proteínas motoras son la miosina, la quinesina y la dineína. La miosina a menudo interactúa con los filamentos de actina cuando se produce movimiento. Por ejemplo, la miosina está interactuando con los filamentos de actina cuando las células se mueven de forma ameboide y / o envuelven partículas grandes en la picnocitosis. Durante la división de células animales, la actina, junto con la miosina, estrangulan la célula original en dos nuevas células. Cuando una célula muscular se contrae, la miosina tira de los filamentos de actina hacia el centro de la célula. La quinesina y la dineina se mueven a lo largo de los microtúbulos tanto como una grúa viaja a lo largo de una carretera jalando un material importante. En primer lugar, un orgánulo, tal vez una vesícula, se combina con la proteína motora, y luego la proteína se adhiere, se separa y se vuelve a unir a lo largo del microtúbulo, la estructura se semejante a un gancho con patas que se mueven como caminando a lo largo del citoesqueleto. De esta manera, el orgánulo se mueve de un lugar a otro en la celda. La quinesin y dineína están de manera similar cuando las vesículas de transporte llevan los materiales del aparato de Golgi a sus destinos finales.

Los microtúbulos son pequeños cilindros huecos compuestos de 13 cadenas largas de tubulindímeros (dos moléculas de tubulina a la vez). Los microtúbulos son dinámicos; pueden cambiar fácilmente su longitud eliminando los dímeros de tubulina. Este proceso está controlado por el centrosoma, un centro organizador de microtúbulos que se encuentra cerca del núcleo. Los microtúbulos que irradian desde el centrosoma ayudan a mantener la forma de la célula y actúan como pistas a lo largo de las cuales los orgánulos y otros materiales pueden moverse jalados por la quonesina y la dineina.

Los filamentos intermedios tienen un tamaño intermedio entre los filamentos de actina y los microtúbulos. Son conjuntos de proteínas similares a los de las cuerdas que normalmente se encuentran entre la envoltura nuclear y la membrana plasmática. La red que forman es compatible tanto con el núcleo como con la membrana plasmática. La proteína que compone los filamentos intermedios difiere según el tipo de célula. Los filamentos intermedios hechos de proteína queratina proporcionan una gran resistencia mecánica a las células de la piel por ejemplo.

Cada filamento de actina consiste en dos cadenas de monómeros de actina globulares retorcidos unos sobre otros de forma helicoidal para formar un filamento largo. Los filamentos de actina sostienen la célula, formando una red densa y compleja justo debajo de la membrana plasmática. Los filamentos de actina también soportan proyecciones de la membrana plasmática, como las microvellosidades.

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Ubicados en el centrosoma, los centriolos son organelos cortos, en forma de barril, compuestos de microtúbulos. Es posible que los centriolos den lugar a cuerpos basales, que se encuentran en la base de cilios y flagelos eucarioticos y se cree que organizan los microtúbulos en estas estructuras. Los centriolos también están involucrados en la organización de los microtúbulos durante la división celular. Sin embargo, algunos eucariotas, como las plantas y los hongos, carecen de centriolos (aunque tienen centrosomas), lo que sugiere que los centriolos no son necesarios para el ensamblaje de microtúbulos citoplásmicos.

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Los cilios y flagelos son proyecciones de células en forma de látigo. Los cilios se mueven rígidamente, como un remo, los flagelos eucarioticos se mueven de forma ondulada y en forma de serpiente, mientras que en bacterias y arcaicas se mueven rotacionalmente. Los cilios son cortos (2-10 μm) y los flagelos son más largos (generalmente no más de 200 μm). Algunos protistas unicelulares utilizan cilios o flagelos para moverse. En nuestros cuerpos, las células ciliadas son fundamentales para la salud respiratoria y nuestra capacidad de reproducción. Las células ciliadas que recubren nuestro tracto respiratorio barren los desechos atrapados dentro del moco en la garganta, lo que ayuda a mantener los pulmones limpios. Del mismo modo, las células ciliadas mueven al óvulo a lo largo del tubo uterino, donde puede ser fertilizado por un espermatozoide flagelado.

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Una pared celular proporciona soporte y forma a la célula. Las paredes de las células se encuentran en muchas células eucariotas, incluidas las de las plantas, los hongos y la mayoría de los protistas, pero no los de los animales. La composición de la pared celular difiere entre los diferentes tipos de seres vivos, pero en esta sección nos centraremos en la pared celular de la planta y bacterias.

Una pared celular primaria contiene fibrillas de celulosa y sustancias no celulosas, y éstas permiten que la pared se estire cuando la célula está creciendo. Las sustancias adhesivas son abundantes fuera de la pared celular en la laminilla media, una capa que sostiene dos células vegetales juntas. Para mayor resistencia, algunas células vegetales tienen una pared celular secundaria que se forma dentro de la pared celular primaria. La pared secundaria tiene una mayor cantidad de fibrillas de celulosa, que se colocan en ángulo recto entre sí. La lignina, una sustancia que agrega fuerza, es un ingrediente común de las paredes celulares secundarias.

Como en otros organismos, la pared celular bacteriana proporciona integridad estructural a la célula. En procariotas, la función principal de la pared celular es proteger a la célula de la presión de turgencia interna causada por las concentraciones mucho más altas de proteínas y otras moléculas dentro de la célula en comparación con su entorno externo. La pared celular bacteriana difiere de la de todos los demás organismos por la presencia de peptidoglicano que se encuentra inmediatamente fuera de la membrana citoplásmica. El peptidoglicano se compone de una cadena principal de polisacáridos que consiste en la alternación de residuos de ácido N-acetilmurámico (NAM) y N-acetilglucosamina (NAG) en cantidades iguales. El peptidoglicano es responsable de la rigidez de la pared celular bacteriana y de la determinación de la forma de la célula. Es relativamente poroso y no se considera una barrera de permeabilidad para sustratos pequeños, y dado que sus componentes no están presentes en los eucariotas es el blanco más común de los antibióticos.

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En biología, la matriz extracelular (MEC) es una colección de moléculas extracelulares secretadas por células de soporte que proporciona soporte estructural y bioquímico a las células circundantes. Debido a que la multicelularidad evolucionó independientemente en diferentes linajes multicelulares, la composición de la MEC varía entre las estructuras multicelulares, e incluso, seres vivos que se clasifican como unicelulares como las bacterias y arcaicas son capaces de formar una matriz extracelular llamada biopelícula; Sin embargo, la adhesión celular, la comunicación y la diferenciación célula a célula son funciones comunes de la ECM.

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