Modelos de Organización Celular
3.1. La Célula Procariota
Las células procariotas son estructuralmente más simples que las eucariotas y se sitúan en la base evolutiva de los seres vivos. La mayoría son de pequeño tamaño, igual al de algunos orgánulos de células eucariotas. Presentan la siguiente estructura:
– Membrana plasmática que delimita el citoplasma. – Rodeando a la membrana plasmática existe una pared celular rígida responsable de la forma de la célula. – El citoplasma, de aspecto granuloso, con ribosomas y diversos gránulos de reserva llamados inclusiones. – La zona del nucleoide, situada en el centro de la célula y no separada del resto de citoplasma por membrana alguna, contiene el material genético. Puede tener también varias moléculas pequeñas de ADN bicatenario circular denominadas plásmidos. – Otras células contienen además flagelos (apéndices externos implicados en el movimiento), pelos y fimbrias (apéndices rígidos, tubulares y huecos) y cápsula (capa gelatinosa que aparece alrededor de la pared celular de muchas células procariotas).
3.2. La Célula Eucariota
Membrana Plasmática
Bicapa lipídica con proteínas y glúcidos, delimita la célula y su función principal es regular el transporte e intercambio de sustancias. En algunas existe alrededor una pared celular rígida.
Citoplasma
Está comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está formado por un medio acuoso, el citosol, en el cual se encuentran numerosos orgánulos. Contiene una gran variedad de filamentos proteicos que le dan estructura interna.
En el citoplasma se encuentran:
– Retículo endoplásmico: se subdivide en rugoso, con ribosomas para la síntesis de proteínas de membrana o solubles de secreción intra o extracelular. El liso sintetiza lípidos y almacena Ca++. – Aparato de Golgi: recibe lípidos y proteínas del RE y los distribuye a distintos destinos intracelulares. – Lisosomas: con enzimas digestivas que degradan orgánulos, macromoléculas y partículas externas a la célula captadas por endocitosis. – Vacuolas: con mayor desarrollo en células vegetales y que cumplen múltiples funciones. – Peroxisomas: con enzimas que participan en reacciones oxidativas y de desintoxicación. – Mitocondrias y cloroplastos: orgánulos relacionados con la obtención de energía mediante los procesos de respiración celular y fotosíntesis. – Sistema de endomembranas: formado por REL y RER, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas de secreción.
Diferencias Célula Vegetal y Animal
– Las células vegetales son de mayor tamaño que las animales. – En las vegetales existe pared celular. – En todas las vegetales existen vacuolas, en animales no existen. – En vegetales existen orgánulos llamados plastos, que pueden desempeñar varias funciones como la fotosíntesis. – Las células animales carecen de plastos por lo que su metabolismo es heterótrofo. – El polisacárido con función de reserva energética en las vegetales es el almidón y en animales el glucógeno. – Las células animales tienen centriolos que son estructuras cilíndricas constituidas por microtúbulos.
3.2.1 Membrana Plasmática o Celular
Composición, estructura y funciones:
Es una delgada envoltura que rodea a la célula permitiendo que el contenido celular tenga una composición distinta a la del medio extracelular. Actúa como barrera selectiva que controla el intercambio de sustancias desde el interior celular hacia el exterior y viceversa.
Composición química:
– Lípidos: son los responsables de la estabilidad estructural de las membranas y se presentan en forma de doble capa molecular. – Fosfolípidos: son los más abundantes en las membranas biológicas. Son anfipáticos por lo que en un medio acuoso forman bicapas que tienden a ensamblarse sobre sí mismas. Esta estructura condiciona la impermeabilidad a las moléculas solubles en agua. – Los esteroles: están presentes en las membranas de las células eucariotas. El colesterol se encuentra intercalado entre los fosfolípidos. – Las proteínas son características de cada especie. Se pueden clasificar en intrínsecas (parte incluida en la bicapa lipídica) y extrínsecas (no se encuentran en la bicapa lipídica). – Los glúcidos se unen covalentemente a lípidos y proteínas de la membrana. La parte glucídica forma una capa periférica que recibe el nombre de glucocálix.
Estructura:
La mayor o menor fluidez depende del grado de saturación de los ácidos grasos en los lípidos de la membrana (cuanto más saturación menos fluidez), longitud de las cadenas de los ácidos grasos en los lípidos de membrana (disminuye al aumentar la longitud de las cadenas), proporción de colesterol (estabiliza las membranas y las hace menos flexibles y fluidas) y temperatura (la fluidez disminuye a medida que desciende la temperatura).
Funciones:
– Función estructural: mantiene separado el contenido celular del medio extracelular y delimita la forma de la célula. – Regula el paso de sustancias a través de ella: es una barrera de permeabilidad selectiva. Es impermeable a todo tipo de sustancias polares. Solo permite el paso de moléculas polares con sistema de transporte específico. – Recibir y transmitir señales: la comunicación celular es necesaria para llevar a cabo las funciones de relación de la célula y requiere la participación de los componentes de la membrana. – Función de identidad celular: la identidad de la célula viene determinada por la presencia de proteínas marcadoras de membrana que dan a cada tipo de célula sus propias señas de identidad. Las proteínas responsables se llaman de histocompatibilidad. – Control y conservación del gradiente electroquímico a ambos lados de la membrana: se localizan sistemas de transporte que mantienen un gradiente iónico y por tanto una diferencia de potencial a ambos lados de la membrana
3.2.2 Pared Celular de las Células Vegetales
Es una cubierta rígida y gruesa que rodea a la membrana plasmática de las células vegetales. El componente más abundante y característico es la celulosa.
Tiene dos componentes principales, una red de fibras de celulosa y una matriz de pectinas, hemicelulosa, proteínas, agua y sales minerales.
Está compuesta por varias capas:
– Lámina media: es la capa más externa y la primera que se forma después de la división celular, y es compartida por las células adyacentes de un tejido. Está formada de pectina y proteínas. – Pared primaria: capa delgada, flexible y elástica de estructura fibrilar situada por debajo de la lámina media hacia el interior de la célula. Está constituida por largas fibras de celulosa cohesionadas por polisacáridos y glucoproteínas. – Pared secundaria: aparece una vez finalizado el crecimiento, cuando la célula se hace adulta, y se sitúa entre la membrana plasmática y la pared primaria. Es gruesa y rígida y difícilmente deformable, por lo que solo aparece en células especializadas de los tejidos esqueléticos y conductores. En ocasiones también forman parte de ella la lignina, la cutina y la suberina. – Las punteaduras son interrupciones de la pared secundaria y los plasmodesmos son finos canales que atraviesan totalmente las paredes celulares y establecen una continuidad entre los citoplasmas de las células contiguas.
Funciones de la pared celular:
– Constituye una especie de exoesqueleto que protege y da forma a las células vegetales. – Une las células adyacentes, conectando las células de los tejidos vegetales. – Posibilita el intercambio de fluidos. – Permite a las células vegetales vivir en un medio hipotónico. – Impermeabiliza la superficie vegetal en algunos tejidos gracias a la cutina y a la suberina para evitar la pérdida de agua. – Sirve de barrera al paso de sustancias y agentes pat sustancias y agentes patofenos a la celula. 3.2.3 Citosol: es el medio acuoso del citoplasma, con un 85% de agua, en el cual aparecen disueltas gran variedad de moleculas formando un sistema coloidal. Su consistencia puede pasar de fluida a viscosa y viceversa. En el citosol se realizan muchos procesos metabolicos como la glucolisis, la sintesis de glucogeno, etc. 3.2.4 Ribosomas: son pequeños corpusculos aproximadamente esfericos. Aparecen dispersos en el citosol, adheridos al RE y a la membrana nuclear externa. Cada ribosoma esta constituido por dos subunidades, una mayor y otra menor, que presentan distintas protuberancias, crestas y valles. Los ribosomas realizan la biosintesis de proteinas, es decir, realizan la traduccion del mensaje genetico en forma de cadena polipeptidica, para ello el ARN-m se une a la subunidad menor y despues a la mayor. Una vez acabada la sintesis las dos subunidades se separan. Estas asociaciones se llaman polisomas. 3.2.5 Citoesqueleto: aparece en todas las celulas eucariotas. Esta formado por una red de filamentos proteicos, que se extiende por todo el citoplasma. El citoesqueleto confiere a la celula su forma y la posibilidad de cambiar de forma. Tambien determina su capacidad de movimiento y le proporciona ademas un entramado interno que permite a la celula tanto situar como transportar sus organulos en el citoplasma. Esta constituido por tres tipos de filamentos: microfilamentos, filamentos intermedios y microtubulos. Microfilamentos: estructuras filamentosas finas. Son las principales componentes del citoesqueleto. Estan formados por dos cadenas de moleculas de actina, que aparecen enrolladas entre si en forma de helice, por lo que se le llaman tambien filamentos de actina. Estos presentan polaridad. Tienen varias funciones:-Contribuyen a reforzar la membrana plasmatica gracias a la extensa red de microfilamentos. -Intervienen en la contraccion muscular gracias a la asociacion de los filamentos de actina con los de miosina. -Mantienen la estructura de las microvellosidades. -Son responsables de las corrientes citoplasmaticas. -Forman los seuodopodos(prolongaciones citoplasmaticas que posiibilitan el desplazamiento celular y la fagocitosis. -Forman el anillo contractil(en animales se forma alrededor del ecuador de la celula. El estrechamiento de este lleva a la separacion de las dos celulas hijas). Filamentos intermedios: se llaman asi por poseer un diamentro intermedio entre el de los microfilamentos y el de los microtubulos. Hay muchos tipos como son: Filamentos de queratina de las celulas epiteliales. Filamentos de desmina de las celulas musculares. Filamentos de la lamina nuclear que forman un armazon en la cara interna de la membrana interna de la envoltura nuclear. Neurofilamentos que se disponen a lo largo de las dendritas y del axon de las neuronas. Filamentos de vimentina en celulas del tejido conjuntivo. Microtubulos: formaciones cilindricas en forma de tubo huecas. Sus paredes estan formadas por tubulina que pueden unirse entre si o separarse . Tienen un extremo por donde crece al polimerizarse y otro extermo por donde se desorganiza o despolimeriza. Un microtubulo esta formado por 13 hileras de moleculas de tubulina, situadas en circulo y dejando un eje central hueco. Pueden formar estructuras estables como los centriolos, cilios y flagelos, y estructuras como el huso mitotico durante la division celular. Funciones: Contribuyen al mantenimiento de la forma celular. Responsables de la organizacion y distribucion de organulos citoplasmaticos. Forman el huso mitotico y forman estructuras estables como los centriolos, los cilios y flagelos, asi como sus corpusculos basales.