Tema:
Estructura y Función de orgánulos celulares y núcleo
Introducción:
Mediante la
investigación de los diferentes orgánulos celulares y núcleo poder identificar
las diferentes estructuras y las funciones de cada uno de ellos y asi
complementar el los conceptos y conocimientos.
Desarrollo:
Citoplasma:
es la parte del protoplasma, que en una célula eucariota, se encuentra entre
el núcleo celular y la membrana
plasmática.
Consiste en una dispersión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes funciones
aquí se encuentra en las células
procariotas así como en las
eucariotas y en él se encuentran varios nutrientes que lograron atravesar la
membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de la célula.
El citoplasma se divide en ocasiones
en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana e implicada en el movimiento
celular, que se denomina ectoplasma
y en otra parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de
los orgánulos.
Función: su función es albergar los orgánulos
celulares y contribuir al movimiento de estos. El citosol es la sede de muchos
de los procesos metabólicos que se dan en las células también en
él tienen lugar procesos bioquímicos y metabólicos de proteínas, lípidos e
hidratos de carbono donde interviene en el mantenimiento de la polaridad de la
célula (las células tienen una orientación, por ejemplo, las células
epiteliales se disponen adyacentes unas a otras, apoyadas en una membrana
basal), es decir, en la orientación de la célula y sus componentes.
Interviene en el movimiento celular:
muchas células se mueven de forma ameboide: el citoplasma emite pseudópodos que
se apoyan sobre una base sólida ayuda a la formación del huso mitótico.
Video de apoyo:
El
citoplasma se compone de orgánulos u organélos con distintas funciones. El
citoplasma posee una parte del genoma del organismo.
Entre los orgánulos más importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias.
Cada orgánulo tiene una función específica en la célula y en el citoplasma que
son:
Ribosomas:
Los ribosomas son gránulos citoplasmáticos encontrados en todas
las células, y miden alrededor de 20 nm.
Son portadores, además, de ARN
ribosómico.
La síntesis de proteínas tiene lugar
en los ribosomas del citoplasma. Los ARN mensajeros (ARNm) y los ARN de transferencia (ARNt) se sintetizan en el núcleo, y luego se transmiten al citoplasma
como moléculas independientes. El ARN
ribosómico (ARNr) entra en el
citoplasma en forma de una subunidad ribosomal. Dado que existen dos tipos de
subunidades, en el citoplasma se unen las dos subunidades con moléculas ARNm
para formar ribosomas completos activos.
Función:
Los ribosomas activos pueden estar
suspendidos en el citoplasma o unidos al retículo
endoplásmico rugoso. Los
ribosomas suspendidos en el citoplasma tienen la función principal de
sintetizar las siguientes proteínas:
1.
Proteínas que formarán parte del citosol.
2.
Proteínas que construirán los elementos
estructurales.
3.
Proteínas que componen elementos móviles en
el citoplasma.
El ribosoma consta de dos partes, una
subunidad mayor y otra menor; estas salen del núcleo
celular por separado. Por
experimentación se puede inducir que se mantienen unidas por cargas, ya que al
bajarse la concentración de Mg+2,
las subunidades tienden a separarse.
Lisosomas: son vesículas esféricas de
12 de entre 0,1 y 1 μm de diámetro. Contienen alrededor de 50 enzimas,
generalmente hidrolíticas, en solución ácida; las enzimas necesitan esta
solución ácida para un funcionamiento óptimo.
En la endocitosis los
materiales son recogidos del exterior celular y englobados mediante endocitosis
por la membrana plasmática, lo que forma un fagosoma. El lisosoma se une al
fagosoma formando un fagolisosoma y vierte su contenido en este, degradando las
sustancias del fagosoma. Una vez hidrolizadas las moléculas utilizables pasan
al interior de la célula para entrar en rutas metabólicas y lo que no es
necesario para la célula se desecha fuera de esta por exocitosis.
Función: Los lisosomas mantienen
separadas a estas enzimas del resto de la célula, y así previenen que
reaccionen químicamente con elementos y orgánulos de la célula.
Los lisosomas también
vierten sus enzimas hacia afuera de la célula (exocitosis) para degradar,
además, otros materiales. En vista de sus funciones, su presencia es elevada en
glóbulos blancos, debido a que estos tienen la función de degradar cuerpos
invasores.
Vacuolas: La vacuola es un saco
de fluidos rodeado de una membrana. En la célula vegetal, la vacuola es una
sola y de tamaño mayor; en cambio, en la célula animal, son varias y de tamaño
reducido. La membrana que la rodea se denomina tonoplasto. La vacuola de la célula
vegetal tiene una solución de sales minerales, azúcares, aminoácidos y a veces
pigmentos como la antocianina.
Función: La vacuola en la célula
vegetal son las siguientes funciones:
1.
Los azúcares y aminoácidos pueden actuar como un depósito
temporal de alimento.
3.
Generalmente poseen enzimas
y pueden tomar la función de los lisosomas.
La función de las
vacuolas en la célula animal es actuar como un lugar donde se almacenan
proteínas; estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o más bien para
su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. En este
proceso, las vacuolas se funden con la membrana y su contenido es trasladado
hacia afuera de la célula. La vacuola, además, puede ser usada para el proceso
de endocitosis; este proceso consiste en transportar materiales externos de la
célula, que no son capaces de pasar por la membrana, dentro de la célula.
Retículo Endoplasmático: es un complejo sistema y conjunto de membranas
conectadas entre sí, que forma un esqueleto citoplásmico. Forman un extenso
sistema de canales y mantienen unidos a los ribosomas. Su forma puede variar,
ya que su naturaleza depende del arreglo de células, que pueden estar
comprimidas u organizadas de forma suelta.
Es
un conjunto de cavidades cerradas de forma muy variable: láminas aplanadas,
vesículas globulares o tubos de aspecto sinuoso. Estos se comunican entre sí y
forman una red continua separada del hialoplasma por la membrana del retículo
endoplasmático.
Función: Sus
principales funciones incluyen:
·
Circulación de
sustancias que no se liberan al citoplasma.
·
Servir como área para
reacciones químicas.
·
Síntesis y transporte
de proteínas producidas por los ribosomas adosados a sus membranas (RER
únicamente).
·
Glicosilación de
proteínas (RER únicamente).
·
Producción de lípidos
y esteroides (REL únicamente).
·
Proveer como un
esqueleto estructural para mantener la forma celular.
Retículo endoplasmático rugoso:
Cuando la membrana
está rodeada de ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático rugoso (RER).
El RER tiene como función principal la síntesis de proteínas, y es precisamente
por esa razón que se da más en células en crecimiento o que segregan enzimas.
Del mismo modo, un daño a la célula puede hacer que haya un incremento en la
síntesis de proteínas, y que el RER tenga formación, previsto que se necesitan
proteínas para reparar el daño.
Las proteínas se
transforman y desplazan a una región del RER, el aparato de Golgi. En estos
cuerpos se sintetizan, además, macromoléculas que no incluyen proteínas.
Retículo endoplasmático liso:
En la ausencia de
ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático liso (REL). Su función
principal es la de producir los lípidos de la célula, concretamente
fosfolípidos y colesterol, que luego pasan a formar parte de las membranas
celulares. El resto de lípidos celulares (ácidos grasos y triglicéridos) se
sintetizan en el seno del citosol; es por esa misma razón que es más abundante
en células que tengan secreciones relacionadas, como, por ejemplo, una glándula
sebácea. Es escaso, sin embargo, en la mayoría de las células.
Un dictiosoma es el
nombre al que se le da a cada pila de sacos. Miden alrededor de 1 µm de
diámetro y agrupa unas 6 cisternas, aunque en los eucariotas inferiores su
número puede llegar a 30. En las células eucarióticas, el aparato de Golgi se
encuentra más o menos desarrollado, según la función que desempeñen. En cada
caso el número de dictiosomas varía desde unos pocos hasta numerosos.
El aparato de Golgi
está formado por una o más series de cisternas ligeramente curvas y aplanadas
limitadas por membranas, y a este conjunto se conoce como apilamiento de Golgi
o dictiosoma.
El aparato de Golgi
está estructuralmente y bioquímicamente polarizado. Tiene dos caras distintas:
la cara cis, o de formación, y la cara trans, o de maduración. La cara cis se
localiza cerca de las membranas del RE. Sus membranas son finas y su
composición es similar a la de las membranas del retículo. Alrededor de ella se
sitúan las vesículas de Golgi, denominadas también vesículas de transición, que
derivan del RE.
Función: Sus
funciones son variadas y son:
·
Modificación de
sustancias sintetizadas en el RER: en el aparato de Golgi se transforman las
sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden ser agregaciones
de restos de carbohidratos para conseguir la estructura definitiva o para ser
proteolizados y así adquirir su conformación activa.
·
Producir
glicoproteínas requeridas en la secreción al añadir un carbohidrato a la
proteína.
·
Producir enzimas
secretoras, como enzimas digestivas del páncreas: las sustancias atraviesan
todos los sáculos del aparato de Golgi y cuando llegan a la cara trans del
dictiosoma, en forma de vesículas de secreción, son transportadas a su destino
fuera de la célula, atravesando la membrana citoplasmática por exocitosis.
·
Segregar
carbohidratos como los usados para restaurar la pared celular.
·
Transportar y
almacenar lípidos.
·
Formar lisosomas
primarios.
Videos:
Mitocondria: es
un orgánulo que puede ser hallado en todas las células eucariotas, aunque en
células muy especializadas pueden estar ausentes. El número de mitocondrias
varía según el tipo celular, y su tamaño es generalmente de entre 5 μm de largo
y 0,2 μm de ancho.
Están rodeadas de una
membrana doble. La más externa es la que controla la entrada y salida de
sustancias dentro y fuera de la célula y separa el orgánulo del hialoplasma. La
membrana externa contiene proteínas de transporte especializadas que permiten
el paso de moléculas desde el citosol hacia el interior del espacio
intermembranoso.
Función: Las membranas de la
mitocondria se constituyen de fosfolípidos y proteínas. Ambos materiales se
unen formando un retículo lípido proteico. Las mitocondrias tienen distintas
funciones:
·
Oxidación del piruvato a
CO2m acoplada a la reducción de los portadores electrónicos nad+ y fad (a nadh
y fadh2).
·
Transferencia de electrones
desde el nadh y fadh2 al o2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz.
·
Utilización de la energía
almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP
por el complejo f1 f0.
Centriolo: En biología molecular, un centriolo o centríolo es un organelo con estructura
cilíndrica, constituido por 9 tripletes de microtúbulos,
que forma parte delcitoesqueleto. Una pareja de centríolos posicionados perpendicularmente
entre sí y localizada en el interior de una célula se denomina diplosoma. Cuando el diplosoma se halla rodeado de material
pericentriolar (una masa proteica densa), recibe el nombre de centrosoma o centro organizador de microtúbulos (COMT), el cual es
característico de las células animales.
Función: Provoca
el movimiento de cilios y flagelos en los organismos unicelulares
(protozoarios), y participa en la división celular en organismos
pluricelulares, además, intervienen en la división
celular, donde cada
centríolo de una célula progenitora formará parte de una de las células hijas
sirviendo como molde para la formación del centríolo restante.
Contribuyen al mantenimiento de la
forma de la célula, transportan orgánulos y partículas en el interior de la
célula y conforman el eje citoesquelético en cilios y flagelos eucariotas, así
como el de los corpúsculos basales. A pesar de su importancia, ha sido
demostrado que los centríolos no llevan a cabo la formación del huso mitótico.
Núcleo: En biología, el
núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en el centro de las
células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular,
organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando
complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas.
El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función
del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades
celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el
centro de control de la célula.
La
principal estructura que constituye el núcleo es la envoltura nuclear, una
doble membrana que rodea completamente al orgánulo y separa ese contenido del
citoplasma, además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través
de la membrana para la expresión genética y el mantenimiento cromosómico.
Aunque
el interior del núcleo no contiene ningún subcompartimento membranoso, su
contenido no es uniforme, existiendo una cierta cantidad de cuerpos
subnucleares compuestos por tipos exclusivos de proteínas, moléculas de ARN y
segmentos particulares de los cromosomas. El mejor conocido de todos ellos es
el nucléolo, que principalmente está implicado en la síntesis de los ribosomas.
Tras ser producidos en el nucléolo, éstos se exportan al citoplasma, donde
traducen el ARNm.
Función: La
principal función del núcleo celular es controlar la expresión genética y
mediar en la replicación del ADN durante el ciclo celular. El núcleo
proporciona un emplazamiento para la transcripción en el citoplasma,
permitiendo niveles de regulación que no están disponibles en procariotas.
Tiene diferentes funciones:
·
En el núcleo se
guardan los genes en forma de cromosomas (durante la mitosis) o cromatina
(durante la interface).
·
Organiza los genes en
cromosomas lo que permite la división celular.
·
Transporta los
factores de regulación a través de los poros nucleares.
·
Produce ácido
nucleico mensajero (ARNm) que codifica proteínas.
Videos:
Nucléolo: El nucléolo es
una estructura discreta que se tiñe densamente y se encuentra en el núcleo. No
está rodeado por una membrana, por lo que en ocasiones se dice que es un
suborgánulo. Se forma alrededor de repeticiones en tándem de ADNr, que es el
ADN que codifica el ARN ribosómico (ARNr). Estas regiones se llaman
organizadores nucleolares. Este modelo está apoyado por la observación de que
la inactivación del ARNr da como resultado en la "mezcla" de las
estructuras nucleolares.
Función: El
principal papel del nucléolo es sintetizar el ARNr y ensamblar los ribosomas.
La cohesión estructural del nucléolo depend
e de
su actividad, puesto que el ensamblaje ribosómico en el nucléolo resulta en una
asociación transitoria de los componentes nucleolares, facilitando el posterior
ensamblaje de otros ribosomas.
Existen dos tipos de
cromatina: la eucromatina es la forma de ADN menos compacta, y contiene genes
que son frecuentemente expresados por la célula.19 El otro tipo, conocido como
heterocromatina, es la forma más compacta, y contiene ADN que se transcribe de
forma infrecuente. Esta estructura se clasifica a su vez en heterocromatina
facultativa, que consiste en genes que están organizados como heterocromatina
solo en ciertos tipos celulares o en ciertos estadios del desarrollo, y
heterocromatina constitutiva, que consiste en componentes estructurales del cromosoma
como los telómeros y los centrómeros.
Conclusiones:
Mediante la
investigación de las diferentes estructuras de la célula, sus estructuras y
funciones se pudo conocer conceptos nuevos e identificar cuáles son sus
funciones de cada uno de estos.
Se puede concluir que
la célula es la unidad más pequeña
capaz de manifestar las propiedades del ser vivo, donde se encuentran
diferentes estructuras y compuestos que generan la vida de los seres vivos.
Además por medio de apoyo de diferentes videos, mapas e
imágenes se puede conocer cuál es la forma y es la estructura de la célula.
Bibliografía:
v
Clegg, C J, y D G Mackean (2000). Advanced
Biology: Principles and Applications. Cheltenham:
Stanley Thornes Publishers Ltd.
v Toole, Glenn, y Susan Toole (1999). Biology
for Advanced Level.
Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd.
v Lodish,
H; Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell
J. (2004). Molecular Cell Biology (5th edición). New York: WH Freeman.
