ESTRUCTURA DE LA CÉLULA.

          Los conocimientos de la célula han ido avanzado al perfeccionoamiento, el microscopio óptico y posteriormente el electrónico.

1. TEORÍA CELULAR.

        Schleiden y Schwann postulan la teoría celular, la célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, capaz de mantener una existencia propia e unidad estructural y funcional de los seres vivos, capaz de mantener una existencia propia e independiente. 

1.  Todos los seres vivos están compuetos por una o más células.
2.  Una célula realiza todas las reacciones químicas necesarias para el mantenimiento de la vida.
3.  Toda célula procede de otra ya preexistente, permite la transmisión de caracteres de generación en generación.

 

3. TIPOS DE CÉLULAS. 

  

Diferencias respecto al tamaño,se considera que existen dos tipos básicos de organización celular: el Procariota y el eucariota. 
 

- La célula procariota: Célula típica de las bacterias. Son más pequeñas y sencillas que las eucariotas. Características:

• La membrana plasmática está rodeada de una cubierta rígida protectora o pared celular. La membrana presenta invaginaciones o mesosomas, se localizan las enzimas para la respiración. La pared está rodeada de una cápsula, aparecen fimbrias o pelos y flagelos, permite el movimiento de la célula.
• El citoplasma contiene ribosomas.
• El material genético está constituido por una molécula de ADN circular, de cromosoma procariota, se localiza en el citoplasma, denominada nucleoide, existe núcleo definidio, pequeños anillos de ADN, plásmidos.

   


- Célula eucariota: Son más complejas y de mayor tamaño que las procariotas. La poseen los organismos de los reinos Protoctistas, Hongos, Metazoos y Metafitas.
Se caracterizan por:

• El material genético se encuentra aislado del resto de la célula por una membrana, formando el núcleo.
• Complejo sistema de membranas internas que aíslan compartimentos y orgánuclos. 

Existen dos tipos morfológicos: la célula animal y la vegetal.

 

Envueltas celulares: Estructuras que aíslan la célula de su entorno y separan el contenido del medio extracelular. Incluyen la membrana plasmática, el glucocálix,pared celular de las vegetales, pared de los hongos.

Membrana plasmática; es una finísima envuelta continua, puede observarse al microscopio electrónico. Derivan el resto de las membranas internas celulares. Actúa como una barrera selectiva que permite el contenido del interior celular al del medio extracelular, regulando el intercambio célula - medio.  



Composición química: Constituidas mayoritariamente por lípidos y proteínas.

• Lípdos de membrana: Son fosfolípidos, al ser moléculas con un polo hidrogilo y otro hidrófobo se disponen formando doble capa o bicapa lipídica, menor proporción, colesterol y glucolípidos. Tienen una cierta capacidad de movimiento, mediante difusión lateral, flexión y flip-flop.  
• Proteínas: Se insertan en la bicapa lipídica, las regiones polares sobresalen en las superficies de la membrana, apolares se encuentran en el interior hidrofóbico de éstas. Pueden moverse por difusión lateral y rotación. Se distinguen dos tipos:
• Proteínas integrales: atraviesan por completo la membrana y sobresalen por ambas caras de ésta. Asociadas a los lípidos. Constituyen el 70% del total de proteínas de membrana.
• Proteínas extrínsecas: se situan en su superficie. Unidas a lípidos o a proteínas transmembrana.

• Glúcidos: glucocálix, son oligosacáridos formando glucolípidos o glucoproteínas, se situán en la cara exterior de la membrana, formando una capa periférica, glucocálix, se encuentra en una matrix extracelular, proteínas y polisacáridos.
  La función protege a la superficie celular de daños mecánicos y químicos que interviene en procesos de comunicación y reconocimiento, actúan como antígenos que determinan el comportamiento inmunológico de las células. Intervienen como receptos de moléculas, agentes patógenos o toxinas.

Estructura: Singer y Nicolson proponen el modelo de Mosaico fluido para las membranas celulares. Todas las membranas celulares serían mosaico formado por una solución de proteínas dispersas en la matriz de una bicapa lipídica fluida. Las proteínas intrínsecas atravesarían total o parcialmente la bicapa, y las extrínsecas estarían en la superficie.

Las membranas son asimétricas en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares.

 

Funciones: La membrana plasmática es una estructura diferenciada, sus funciones son:

• Confiere a la célula su individualidad, al separarla de su entorno.
• Controla el intercambio de sustancias, barrera semipermeable entre la célula y el medio.
• Controla el flujo de información entre células y su entorno, contiene receptores específicos.
• Posibilitan el contacto y las uniones entre células, permitiendo la formación de tejidos y dando consistencia a los seres vivos.

  

Diferenciaciones de la membrana:Especializaciones en su membrana.

• Microvellosidades: Son prolongaciones digitiformes del citoplasma, recubiertas por la membrana, su misión es aumentar la superficie de absorción.
• Uniones intercelulares: Sirven para unir entre sí las células de los organismos pluricelulares, permitir comunicaciones intercelulares.
• Uniones herméticas o de oclusión: sellan las membranas de las células adyacentes.
• Uniones de anclaje: son puntos de contacto intercelulares, mantienen unidas a las células, aumentando resistencia y rigidez. destacan desmosomas.
• Uniones de comunicación o tipo gap: son canales intercelulares que permiten el paso de iones y pequeñas moléculas entre células adyacentes.

 

Pared celular: Gruesa cubierta que rodea a la membrana plasmática de células vegetales.

- Su composición química y estructura; varía de plantas a otras. tiene una serie de capas:

1. Lámina media: formada por pectina. Primera ne formarse entre dos células que acaban de dividirse. Se puede impregnar de lignina.
2. Pared primaria: formada por celulosa y una hemicelulosa pectinas y glucoproteínas. Va formando durante la membrana plasmática.
3. Pared secundaria: formada por fibras de cellulosa formando diversas capas. Puede impregnarse de ligninca, sólo aparece en células especializadas de tejidos de sostén y conductores.

 

Especializaciones:  

• Punteaduras: zonas en forma de disco donde la pared se adelgaza, quedando reducida a la lámina media.
• Plasmodesmos: Son canales entre células y se comunican los citoplasmas. Pueden localizarse en las punteaduras o distribuirse por toda la pared celular.

Citosol o Hialoplasma: Medio celular donde se encuentran inmersos los orgánulos citoplasmáticos. Sistema coloidal heterogéneo por la diversidad de sus componentes por el momento de la fisiología celular que se considere. Elevada cantidad de agua 80%, se encuentran toda clase de biomoléculas y compuestos intermediarios biológicos.

Se puede presentar en estado viscoso o fluido, pudiendo pasar de un estado a otro, denominadas inclusiones. Se encuentran inmersos los orgánulos celulares y el citoesqueleto.     

Citoesqueleto y sus derivados:red compleja de filamentos por todo el citoplasma, implicado en la morfología celular, su organización interna y sus movimientos. Tres tipos de componentes: microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios.  

    

• Microfilamentos: Son filamentos más finos. Constituidos por actina, dos formas, la actina G o glubular, va unida a otra proteína, la profilina; la otra forma es la actina F, dos moléculas de actina G. Las funciones son diversas:
• Contráctil: células musculares, filamentos de actina se asocian con fibras de miosina, permitiendo el deslizamiento entre ambos y provocando la contracción muscular.
• De soporte: confiriendo rigidez a las microvellosidades.
• Permitir el movimiento ameboide: de la mmembrana plasmatica que contienen filamentos de actina.
• Formación del anillo contráctil.
• Refuerzo de la mmebrana plasmática.

 

• Filamentos intermedios: desempeñan funciones estructurales, filamentos de queratina, los neurofilamentos que dan resistencia a los axones de las neuronas o filamentos de lámina nuclear.

•  Microtúbulos: forma de cilindro hueco, proteína globular la tubulina, al polimerizarse forma protofilamentos. Microtúbulo está formado por 13 protofilamentos en círculos y dejando eje central hueco.
  Sus funciones son diversas:
• Formación del huso mitótico, movimiento de los cromosomas durante la división.
• ORganización de todos los filamentos.
• Organización y distribución del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi.
• Determina la forma de la célula.
• Transporte de orgánulos. Pueden aparecer dispersos por el citoplasma o bien formar estructuras estables.

Centríolos y centrosoma:

• Centríolo: Estructura cilíndrica formada por 9 grupos de 3 microtúbulos (triplete), estructura 9+0 (nexina).
• Centrosoma: en todas las células animales. Consta de cuerpo central, formado por dos centríolos.
    
         

Cilios y flagelos:Prolongaciones de la membrana plasmática dotadas de movimiento. Los cilios son corto y muy numerosos, mientras que los flagelos son largos y escasos; tallo o axonema, zona de transición y el corpúsculo basal.

• Axonema o tallo: tiene dos microtúbulos centrales y nueve pares o dobletes de microtúbulos periféricos, parten fibras de una proteína (dineína) y parejas de microtúbulos adyacentes están unidas por nexina.   
• Zona de transición: Desaparece el par de túbulos centrales y aparece la placa basal.
• Cospúsculo basal: idéntica a la del centríolo (9+0) dos de los microtúbulos periféricos de cada triplete procede del axonema.

La función de cilios y flagelos está con el movimiento, el desplazamiento, protozoos o de los espermatozoides, sea el medio extracelular.




Ribosomas: Pequeñas partículas sin membrana, existen en todas las células.

• Estructura: Se componen de ARNr y proteínas. Constituidos por dos subunidades, grande y otra pequeña de distinto tamaño en el caso de células procariotas y eucariotas.
  Los de células procariotas tienen un coeficiente de sedimentación de 70S y los de eucariotas 80S. El ARNs se sintetiza en el nucléolo de la célula y las proteínas en el citosol, emigrando al nucleéolo. Salen al citoplasma para formar el ribosoma.   
• Localización: libres en el citoplasma, aparecen adheridos a la cara externa de las membranas del retículo endoplasmático rugoso y del núcleo. Existen ribosomas 70S libres en el interior de mitocondrias  cloroplastos.
• Funciones: Síntesis de proteínas, uniendo aminoácidos en un orden determinado. La subunidad mayor tiene como función catalizar la formación de enlaces peptídicos. La menor se une a moléculas de ARNt y ARNm. Los ribosomas libres quedan en el citosol.

 

Sistema de endomembranas y sus derivados:Complejo sistema de vesículas y sacos aplanados, revestidos por membranas y extensamente comunicados, ocupan gran parte del citoplasma en el retículo endoplasmático y en el aparato de Golgi, como las vacuolas, lisosomas y peroxisomas.

Las endomembranas presentan la misma estructura y composición que la membrana plasmática.

• Retículo endoplasmático: De cavidades membranosas (sacos o cisternas, vesículas y tubos aplanados), espacio central o lumen, establece comunicación con la envoltura nuclear y los sacos del Aparato de Golgi. Se distinguen dos zonas:
• Retículo endoplasmático rugoso: Lleva adheridos ribosomas. Sus funciones son:
• Síntesis, almacenamiento y transporte de proteínas; se sintetizan en los ribosomas. Pueden quedarse en la membrana como proteínas transmembrana, o pasar al lumen para ser exportadas.
• Glucosilación de proteínas; uniéndose a un oligosacárido para convertirse en glucoproteínas. Se inicia en el lumen del RER y se termina en el aparato de Golgi.

• Retículo endoplasmático liso: Carecen de ribosomas adheridos, abundan en células en el metabolismo lipídico. Sus funciones son:
• Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos: fosfolípidos y colesterol.
• Procesos de detoxificación: Metabolizando sustancias tóxicas y compuestos perjudiciales producidos por el metabolismo, transformándolos en compuestos hidrosolubles y ser eliminados por la orina.
• Almacenamiento de Ca++: contracción muscular.    

              
- Aparato de Golgi: Muy desarrollado en células animales y muy poco en células vegetales. Suele situarse cerca del nñucleo.
Está constituido por una o varias unidades, denominadas dictiosomas, con forma de disco bicóncavo, de donde se van desprendiendo vesículas de distinto tamaño.
Los dictiosomas presentan dos caras:

• Cara cis: la más cercada al RE, se desprenden vesículas de transición.
• Cara trans: se liberan vesículas de secreción que contienen los productos de la actividad del aparato de golgi, se quedan dentro de la célula, constituyendo lisosomas, forman gránulos de secreción que vierten al exterior.

Sus principales funciones son:

• Glucosilación de lípidos y proteínas: los lípidos y proteínas proceden del RE, sufriendo transformaciones en cada uno, cara trans, saliendo.
• Sulfatación y fosforilación.
• Renovación y mantenimiento de las membranas.

 

- Lisosomas:

• Estructura: vesículas rodeadas por una membrana, enzimas hidrolíticas capaces de digerir la mayoría de las macromoléculas biológicas. Son activas en medio ácido (pH cercano a 5).
• Tipos: 
• Lisosomas primarios: se originan a partir del aparato de golgi, no han intervenido en ningún proceso de digestión. Pueden fusionar su membrana con la plasmática (exocitosis) y verter sus enzimas al exterior celular.
• Lisosomas secundarios.

- Vacuolas: Son orgánulos de las células eucariotas vegetales, llenas de agua con sustancias disueltas, tonoplasto. Sus funciones son variadas:

• Almacén de sustancias: de reserva, productos de desecho (esencias, nicotina, opio, resinas, cristales de sustancias como el oxalato...)
• Mantenimiento del volumen y la turgencia celular: presión muy alta.
• Crecimiento celular: aumento de tamaño a la acumulación de agua en sus vacuolas.
• Vacuolas contráctiles: características de agua dulce. La vacuola contráctil se encarga de eliminar este exceso de agua; se fusiona con la membrana plasmática de la célula, volviendo nuevamente a iniciarse la fase de llenado.

 

Peroxisomas: En todas las células eucariotas, se tratan de vesículas de menor tamaño que los lisosomas (peroxidasas y catalasas).

Entre sus funciones están:

• Las peroxidadas, reducen el oxígeno a peróxido de hidrogeno.
• Debido a su actividad enzimática, intervienen en numerosos procesos metabólicos.

 

Mitocondrias: SOn orgánulos.

• Estructura: mitocondria presenta los siguientes elementos:
• Membrana externa: muy permeable, presenta canales por la proteína porina.
• Espacio intermembranoso: de composición similar al citosol.
• Membrana interna: repliegues hacia el interior crestas mitocondriales. Aumentan la superficie de la membrana. Membrana prácticamente impermeable a las sustancias.
• Partículas F.
• Matriz mitocondrial: sistema coloidal, además de agua, destacan: enzimas del ciclo de Krebs, ADN en forma de doble cadena cerrada sobre sí misma que contiene ribosomas de 70S.

• Función: respiración.

                     

Plastos: Orgánulos citoplasmáticos exclusivos de las células eucariotas vegetales. Su tamaño, forma y número son muy variables.

• Tipos: Se clasifican en dos grandes grupos:
• Leucoplastos: Carecen de pigmentos y en la mayoría de los casos almacenan diversas sustancias de reserva.
• Cromoplastos: Plastos que llevan en su interior un pigmento que les da color. Los que almacenan clorofila constituyen el grupo principal de plastos, cloroplastos que merecen capítulo aparte.

• Estructura de los cloroplastos: Están constituidos por tres componentes:
• Envoltura; constituida por una membrana externa muy permeable y una interna. Entre ambas queda un espacio intermembranoso.
• Tilacoides: Sacos aplanados que se disponen apilados e interconectados entre ellos, formando red interna membranosa. Cada sáculo está constituido por una membrana que rodea un compartimiento.

• Estroma: queda delimitado por la membrana interna del cloroplasto, y es equivalente a la matriz mitocondrial.
• Función de los cloroplastos: sus funciones que realizan son:
• Fotosíntesis: tiene lugar en dos fases: fase luminosa, dependiente de la luz y que se produce en membrana tilacoida,y la oscura, independiente de la luz y se produce en el estroma.
• Biosíntesis de ácidos grasos, utilizando los gúcidos, NADPH y ATP.
• Reducción de nitratos a nitritos.
• Almacenamiento temporal de almidón.
• Síntesis de algunas proteínas del cloroplasto.

Núcleo: 

• Características generales: orgánulo principal de la célula eucariótica, reside el material genético (ADN), transmisión del mismo a través. Se encuentra inmerso en el citoplasma, separados por la envoltura nuclear.Presemta entre divisiones, y núcleo en división o mitótico.
• Núcleo interfásico: 
• Forma esférica, ovoide o polilobulado.
• Posición: Suele estar en posición central, hay numerosas excepciones como las células adiposas que lo presentan lateral a las de los epitelios secretores.
• Número; un núcleo por célula. resultantes de la fusión de varias células uninucleadas como fibras ,usculares esqueléticas o plasmodios que proceden de divisiones sucesivas del núcleo.
• Tamaño: aumentando considerablemente antes de realizarse la división celular, debido a la duplicación del material genético. La relación existente entre el volumen nuclear y el citoplasmático se expresa mediante un coeficiente.
  Cuando K alcanza un valor mínimo, constante para cada tipo celular.

• Componentes: Se distinguen en partes:
• Envoltura nuclear; aísla al núcleo, por un espacio intermembranoso. Presenta adheridos a su superficie ribosomas y tiene continuidad con las cisternas del RE. Las dos membranas se fusionan en algunos puntos.
  Los poros no son simples orificios, sino estructuras más complejas, cilíndrica formada por 8 proteínas gobulares, un gránulo en el centro del complejo y fibrillas proteicas uniendo todas las estructuras.
• Nucleoplasma: medio interno nuclear. Sistema coloidal formado por agua y numerosas sustancias, nucleótidos, aminoácidos y proteínas. Enzimas con la síntesis de los ácidos nucleidos.
• Nucléolos: estructuras de gran tamaño, en número variable, aunque en células diploides lo más habitual es que haya 1 o 2.

• Zona fibrilar: Ocupa parte central del nucléolo. Contiene cromatina con los genes ribosómicos y las moléculas de ARNr resultantes de la transcri`ción de dichos genes.
• Zona granular: más periférica. Constituida precursoras de los ribosomas.

La cromatina: el ADN de las células eucariotas no se encuentra libre, sino asociado con proteínas. ADN y proteínas recibe el nombre de cromatina. Las proteínas pueden ser de dos tipos:

• Histonas,carácter básico.
• No histonas: muy heterogéneas, las enzimas encargadas de la replicación, transcripción y regulación del ADN. Existen proteínas contráctiles de condensación de la cromatina en cromosomas y movilidad. Dos clases de cromatina:
• Eucromatina: cromatina menos compactada. Procesos de transcripción activa.
• Heterocromatina: grado de compactaciñon. No se transcribe.