(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)
(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
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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.
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.
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.
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.
Presente en: Eucariotas
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.
Presente en: Bacterias, Arcaicas y Eucariotas
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.
Presente en: Bacterias, Arcaicas y Eucariotas
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.
Presente en: Bacterias, Artcaicas y Eucariotas
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.
🦠En este video tutorial de biología de tejidos, veremos un resumen de los tejidos conectivos, sus funciones y su relación con su matriz ex...
