En esta entrada os voy a explicar que es la célula y sus características, pues las células son imprescindibles para el desarrollo de la vida. Además voy a ir adjuntando esquemas y resúmenes realizados por mi para que os sirva de ayuda y entendáis el complejo funcionamiento de estas.
La célula fue descubierta tras varias investigaciones, pero Schleiden y Schwann enunciaron la Teoría Celular que en resumen se basa en que la célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos.
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Hay dos tipos de células; las procariotas que son las más simples y su estructura es exclusiva de las bacterias. Están compuestas por una membrana plasmática (sin colesterol), una pared células rígida (que da forma a la célula), el citoplasma, la zona del nucleoide (que no contiene membrana y contiene material genético y plásmidos. Algunas de estas células contienen: flagelos, pelos y fimbrias, cápsulas (externas a la pared celular), clorosomas, carboxisomas y vacuolas . El otro tipo de célula existente es la eucariota, que se encuentra en animales, plantas, hongos y protoctistas. Estas células contienen: un núcleo envuelto por una membrana, y en el citosol contienen orgánulos con distintas funciones. Algunas células pueden poseer una membrana de secreción en el exterior de la membrana plasmática.
Aquí os adjunto una foto de las distintas células y la explicación más detallada de su funcionamiento:
EUCARIOTA
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Las células eucariotas son generalmente más grandes y desarrolladas que las procariotas y se encuentran principalmente en los organismos pluricelulares. A diferencia de las células procariotas que tienen el ADN disuelto en el citoplasma, las eucariotas tienen su material genético recogido en una esfera llamada núcleo. Podemos diferenciarlas en células animales y vegetales: En las células vegetales encontramos una pared celular rígida que evita la ruptura de la célula en condiciones de un medio hipotónico. Algunas células eucariotas animales pueden presentar cilios (óvulos), flagelos (espermatozoides) o microvellosidades (células epiteliales del intestino). Los cilios y flagelos tienen como función facilitar el desplazamiento de la célula y las microvellosidades facilitan la absorción de nutrientes. El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos con función esquelética que constituyen su "andamio interno". Este está formado por microfilamentos (menor tamaño), filamentos intermedios y microtúbulos (mayor tamaño). Además en ellas podemos diferenciar numerosos orgánulos con doble membrana, como las mitocondrias y plastos; orgánulos con membrana simple como el retículo endoplasmático o los lisosomas y orgánulos sin membrana como los ribosomas o centrosomas.
PROCARIOTA
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Las células procariotas son las más simples y pequeñas, de hecho, todos los organismos que poseen este tipo de célula son unicelulares. Son aquellas carentes de un núcleo definido. Están compuestas por:
Una cápsula que envuelve la pared celular y aporta resistencia (no presente en todas las bacterias). La pared celular que es la capa que envuelve a la célula, dándole forma y aportándole rigidez para que esta no explote cuando se encuentra en un estado hipotónico. Una membrana plasmática que es la envoltura más interna con gran cantidad de proteínas enzimáticas y a diferencia de las células eucariotas no tiene colesterol. En el interior de la célula encontramos material genético: Nucleoide: formado por ADN disperso en el citoplasma y carente de una envoltura nuclear.
Plásmidos: fragmentos de ADN dispersos en el núcleo que aportan información adicional. Los ribosomas, que son orgánulos encargados de la síntesis proteica, del tipo 70S Algunas bacterias también presentan flagelos, fimbrias, vacuolas de gas, carboxidomas (fijan el CO2) o clorosomas (contienen pigmentos fotosintéticos).
A pesar de que la forma de las células está determinada generalmente por su función. La forma puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida, de la viscosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno. Además, su tamaño es también variable. Pues dependen de la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del núcleo.
Por este motivo, muchas células son aplanadas, prismáticas, irregulares e incluso esféricas.
La estructura común a todas las células comprende la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN.
A continuación voy a explicar de que consta dicha estructura:
Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio interno y el externo. Gracias a la membrana la célula puede intercambiar sustancias del interior con el exterior..., y así realizar su función.
Está compuesta por la doble capa lipídica, concretamente formada por fosfolípidos. Los fosfolípidos son un tipo de lípidos saponificables con carácter anfipático debido a que dentro de la propia molécula encontramos una parte hidrófoba (cola) y otra polar (cabeza). Debido a que la célula está sumergida en un medio acuoso, que dentro de ella también hay una gran porción de agua (citoplasma) y a esta característica, la membrana presenta una estructura de micela bicapa. Así mismo, los fosfolípidos pueden moverse por lo que le aportan una alta fluidez a la estructura.
- Colesterol, es un lípido insaponificable que pertenece a los esteroles que dentro de la membrana podemos encontrarlo entre los ángulos de los ácidos insaturados. Esta molécula pese a restar fluidez a la membrana, mantiene la establidad de la membrana.
-Proteínas, dentro de las cuales podemos distinguir entre las intrinsecas (totales también conocidas como trasmembranosas o parciales) y las extrínsecas (son de tipo soluble y se adosan a la membrana por medio de los radicales polares de los lípidos.)
-Oligosacáridos, principalmente glucoproteínas y glucolípidos que podemos encontrar exclusivamente en la parte exterior de la membrana, formando el Glucocálix, cuya función es la de reconocimiento de células externas así como en el caso de los espermatozoides y óvulos.
Debido a las moléculas constituyentes de la membrana, esta tiene una serie de características determinadas. - ESTRUCTURA DINÁMICA: Las moléculas al desplazarse lateralmente, permite que la membrana pueda autorepararse, si sufre una ruptura, o fusionarse con otra membrana.
- ESTRUCTURA ASIMÉTRICA: El conjunto de oligosacáridos pertenecientes a los glucolípidos y las glucoproteínas de la membrana plasmática, el glucocálix, solo se encuentra en la cara externa de la membrana de las células animales. Estos oligosacáridos realizan la función de reconocimiento de las moléculas externas, es decir, son receptores de membrana.
Debido a su composición también tiene distintas funciones:
Gracias a la capa bilipídica:
Separa en interior y el exterior de la célula.
Permite los procesos de endocitosis y exocitosis
Gracias al glucocálix:
Posibilita el reconocimiento celular, ya que actúa como receptores específicos de moléculas externas.
Gracias a las proteínas:
Se regula la entrada y salida de sustancias. Se regula la entrada y salida de iones, manteniendo siempre una diferencia de
potencial. Se regula la actividad enzimática. Se permiten las uniones intercelulares. Se constituyen los puntos de anclaje para el citoesqueleto.
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El paso de moléculas a través de la membrana plasmática depende del tamaño de estas. Si son moléculas pequeñas se puede realizar de dos formas: por transporte pasivo y por transporte activo. En cambio, si son moléculas grandes tiene lugar la endocitosis y la exocitosis.
-Moléculas pequeñas: El transporte pasivo es un proceso de difusión de sustancias en el cual no hay gasto de energía y siempre se produce a favor del gradiente, es decir, desde el medio más concentrado hacia el menos concentrado. Se diferencian tres tipos de gradiente: - Concentración química si hay una diferencia de concentraciones. - Eléctrico cuando hay diferentes cargas eléctricas. - Electroquímico si hay una diferencia de concentración y de cargas a la vez. El transporte pasivo se puede realizar de dos formas distintas en función del tipo de difusión: - Difusión simple: Es un proceso de ósmosis por el cual a través de la bicapa entran moléculas lípidicas, sustancias apolares y moléculas débilmente polares y con baja masa molecular.
-Difusión facilitada: Se puede llevar a cabo por permeasas que son proteínas transmembranosas específicas para cada sustrato que lo arrastran hacia el interior o hacia el exterior de la célula según sea el gradiente o por proteínas de canal que son proteínas transmembranosas con un orificio o canal interno que suele estar cercado. Dicho canal se puede regular porvoltajesi se producen variaciones de potencial eléctrico de la membrana o por ligando cuando determinadas sustancias se unen a un receptor de la proteína de canal. En cambio, el transporte activo necesita energía que es aportada por moléculas de ATP y transporta sustancias en contra de un gradiente. Ejemplos de este tipo de transporte son: la bomba de sodio-potasio, la bomba de calcio y la bomba de protones.
La bomba de sodio-potasio es una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la célula y K+ hacia el interior. De cada molécula de ATP se obtiene la energía necesaria para bombear tres Na+ hacia el exterior y dos K+ hacia el interior. De esta forma, el exterior de la membrana siempre resulta positivo respecto al medio interno.
-Moléculas grandes: En cuanto al transporte de macromoléculas, diferenciamos entre endocitosis (entrada) y exocitosis (salida). -Endocitosis: es la entrada de macromoléculas hacia el interior de la célula gracias a la formación de una red de Clatrina (proteína filamentosa) que favorece la síntesis de una vesícula membranosa que hace que la membrana se desforme y no se rompa. Podemos distinguir diversos tipos de endocitosis: por receptor, pinocitosis o fagocitosis.
-Exocitosis: es la salida de sustancias de gran peso molecular por la cual las células expulsan sus sustancias de deshecho, por medio de la fusión de la vesícula membranosa con la propia membrana.
Aquí os dejo un esquema del transporte en la membrana plasmática para facilitar la comprensión de este proceso:
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Las membranas plasmáticas de distintas células se pueden unir de tres maneras:
-Uniones de oclusión: este tipo de unión impide el paso de sustancias, por tanto no deja espacio intercelular y estas uniones están reforzadas por proteínas filamentosas y trasmembranosas.
-Desmosomas: unen células, sin impedir el paso de sustancias. . Presentan dos placas unidas por proteínas trasmembranosas y dependiendo del contacto que presenten pueden llamarse: desmosomas en banda, desmosomas puntuales o hemidesmosomas.
-Uniones de tipo gap: son uniones que no dejan espacio intertcelular pero sí que permiten el intercambio de sustancias entre ellas.
La matriz extracelular, se encuentra en la parte exterior de la membrana de algunas células , sirve como nexo de unión y es especialmente abundante en los tejidos conectivos. Está compuesta por una sustancia fundamental amorfa que tiene inmersas colágeno, elastina y fibronectina.
Subo un breve resumen sobre la matriz extracelular para aclarar su explicación:
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Y la pared celular, es una gruesa cubierta situada sobre la superficie externa de la membrana. Se divide en pared celular de vegetales formada por celulosa y matriz, de hongos formada por quitina, glucano, manano y proteínas o de bacterias formadon por mureína. El paso de sustancias a través de la pared celular vegetal, se produce gracias a los plasmodesmos y punteaduras.
A continuación voy a adjuntar un esquema sobre la pared celular: vegetal , de hongos y de bacterias, en el que se explican sus características:
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El citoplasma: es el medio líquido formado por el citosol (donde se sitúan los orgánulos celulares) y el citoesqueleto. El citosol o hialoplasma, es el medio líquido interno del citoplasma. Está formado en un 85% de agua y una gran cantidad de moléculas formando una dispersión coloidal, que puede tener forma de sol o forma de gel.
El citosol actúa como regulador del pH y al haber un alto contenido de enzimas, en el citosol se realizan reacciones metabólicas como la gluconeogénesis, glucogenolisis, lipogénesis, fermentación láctica y en las que interviene el ATP y el ARNt.
ORGÁNULOS:
Las inclusiones citoplasmáticas son acumulaciones de sustancias de carácter hidrófobo que se encuentran en el citoplasma y que no están rodeadas de membrana. En las células animales las principales inclusiones de reserva son el glucógeno y los lípidos, y en las células vegetales son las gotas de grasa, los aceites esenciales, el látex y el almidón. Además en los tejidos animales se encuentran pigmentos como la lipofucsina y la hemosiderina. Y por último, las proteínas precipitadas que presentan las células animales y dan lugar a sustancias de desecho. El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos con función esquelética que constituyen el andamio interno de la célula. Se diferencian tres tipos de filamentos: microfilamentos que son filamentos de actina y miosina, filamentos intermedios que son proteínas filamentosas con un grosor intermedio y microtúbulos que estan formados por tubulina. El centrosoma es el centro dinámico de la célula donde se encuentra el COM y hay dos tipos: centrosoma con centriolos y centrosoma sin centriolos. En un centrosoma con centriolos podemos encontrar el material pericentriolar, el áster y el diplosoma. Los undulipodios son prolongaciones citoplasmáticas responsables de la motilidad de la célula. Son los cilios y flagelos, están constituidos por el tallo, zona de transición, corpúsculo basal y raíz. Los ribosomas son unas estructuras globurales, carentes de membrana, que están constituidas por varios tipos de proteínas asociadas a ácidos ribonucleicos ribosómicos procedentes del nucléolo. En una célula eucariota se encuentran divididos en subunidad pequeña y subunidad grande y dependiendo de su capacidad de sedimentación se pueden distinguir en 70S y 80S.
El retículo endoplasmático es un sistema membranoso compuesto por una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos, que se extienden por todo el citoplasma y que se comunica con la membrana nuclear externa. Este constituye un compartimento con un espacio interno que se denomina lumen. Se distinguen dos clases: el liso que carece de ribosomas y el rugoso que tiene adherido a él ribosomas. Ambos tienen diferentes funciones. El aparato de Golgi forma parte del sistema endomembranoso, próximo al núcleo y, en las células animales, rodea los centriolos. Está formado por cisternas que crean vesículas de secreción. Cada agrupación recibe el nombre de dictiosoma que se encuentra polarizado, por lo que presenta una cara cis y una trans. Entre las funciones principales destacan el transporte, la maduración, la acumulación y secreción de proteínas, la glucosilación y la síntesis de polisacáridos. Las vacuolas se forman a partir del retículo endoplasmático, del aparato de golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. En las células animales se denominan vesículas y en las células vegetales su membrana recibe el nombre de tonoplasto. Los lisosomas son vesículas del aparato de Golgi en cuyo interior hay enzimas digestivas que se forman en el retículo endoplasmático rugoso, pasan al aparato de Golgi, donde se activan y se concentran y, posteriormente, se acumulan en el interior de los estos orgánulos. Para el buen fucionamiento los lisosomas necesitan mantener un pH entre 3 y 6. Se pueden distinguir dos tipos: lisosoma primario que solo presenta enzimas digestivas y lisosoma secundario que contiene sustratos en proceso de digestión porque anteriormente se han unido a una vacuola con materia orgánica. Los peroxisomas tienen una membrana que procede del retículo endoplasmático y contiene 26 tipos de enzimas oxidativas. Las más importantes son la oxidasa por la cual se realiza la oxidación de sustancias orgánicas que en exceso resultan perjudiciales, utilizando O2 y produciendo H2O2, y la catalasa que elimina el agua oxigenada. Los peroxisomas tienen dos funciones principales que son la desintoxicación y la degradación de los ácidos grasos en moléculas más pequeñas. Los glioxisomas solo existen en células vegetales y contienen las enzimas responsables del ciclo del ácido glioxílico que permite sintetizar glúcidos a partir de lípidos.
Los centriolos son unos orgánulos con estructura cilíndrica, constituidos por 9 tripletes de microtúbulos, que forman parte del citoesqueleto. 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 recibe el nombre de centrosoma o centro organizador de microtúbulos, el cual es característico de las células animales. Su función principal es la formación y organización que constituyen el huso cromático cuando ocurre la división celular del núcleo.
A continuación mi esquema de los orgánulos:
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ORGÁNULOS TRANSDUCTORES DE ENERGÍA:
Las mitocondrias son orgánulos transductores de energía ya que su función principal es la formación de ATP. Esta formación se puede dar a partir de glúcidos recibiendo el nombre de respiración celular o a partir de lípidos recibiendo el nombre de hélice de Lynen. Son orgánulos con doble membrana que se encuentran en células eucariotas y procariotas. Tienen un tamaño menor a los cloroplastos y su forma puede variar. El conjunto de dichos orgánulos de una célula se denomina condrioma.
Centrándonos en la respiración celular, esta consta de 2 fases dentro de la propia mitocondria, aunque antes de comenzar este proceso, fuera de ella, en el citosol, se ha de producir la glucólisis. Las dos fases que componen la respiración celular son:
Ciclo de Krebs, el cual se produce en la matriz mitocondrial y en el que entra Acetil-CoA y como resultado obtenemos CO2 y algunas enzimas necesarias para la siguiente fase.
Cadena respiratoria, la cual se produce en las crestas mitocondriales y consiste en la formación de ATP gracias a los saltos de las enzimas obtenidas en el Ciclo de Krebs y a la ATP-sintetasa. Estos orgánulos están formados por: - Membrana mitocondrial externa, cuya estructura es la misma que la de la membrana plasmática, por tanto es una doble capa lipídica con proteínas asociadas. -Membrana mitocondrial interna que carece de colesterol y posee crestas mitocondriales.
- Espacio intermembranoso que es el que hay entre las dos membranas. - Matriz mitocondrial que se sitúa en el espacio interior y presenta ribosomas, ADN y enzimas que realizan diferentes funciones.
Los cloroplastos son orgánulos transductores de energía ya que en ellos se realiza la fotosíntesis. Este tipo de orgánulos es característico de cianobacterias, plantas y algas. Están constituidos por una doble membrana: la membrana plastidial externa y la membrana plastidial interna. El espacio interior se denomina estroma y en él se puede encontrar ADN plastidial, plastorribosomas y enzimas. También encontramos los tilacoides que pueden ser de dos tipos: tilacoides de estroma y tilacoides de grana. Los cloroplastos poseen un color verde debido a un pigmento denominado clorofila, gracias a la cual puede llevarse a cabo la fotosíntesis, esta consiste en una reacción anabólica que transforma materia inorgánica en orgánica y oxígeno. Y en ella se distinguen dos fases: la fase luminosa y la fase oscura. - La fase luminosa: en esta fase se rompen las moléculas de agua obteniendo protones y electrones que al ser transportados permiten sintetizar moléculas de ATP. - La fase oscura: se realiza en el estroma, y en ella se captan las moléculas de CO2 del aire, a las que se añaden los protones de hidrógeno obtenidos en la fase luminosa generándose así la materia orgánica.
Para entender estos orgánulos transductores de energía hicimos un análisis en clase viendo un video y apuntando la información, adjunto mis notas:
El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo) y las eucariotas (con núcleo).
-El núcleo (células eucariotas) : mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan. Está rodeado por la envoltura nuclear, constituida por dos membranas. Estas membranas, se fusionan creando pequeños poros nucleares por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma. Los poros nucleares regulan y participan en el transporte de materiales. En las células eucarióticas el material genético, ADN, es lineal y está fuertemente unido a proteínas especiales llamadas histonas, y otras no histónicas. Cada molécula de ADN con sus proteínas constituye un cromosoma. Los cromosomas se encuentran en el núcleo, y son visibles cuando la célula se está en proceso de división, pero cuando la célula no se está dividiendo se ven como una maraña de hilos delgados llamados cromatina. Los nucleolos son estructuras densas y esféricas visibles sólo durante la interfase y la profase celular. El número de nucleolos varía en las distintas especies, aunque su tamaño y morfología dependen del estado fisiológico de la célula. Los nucléolos están íntimamente asociados a determinadas zonas cromosómicas, que contienen los genes responsables de la síntesis de ARN ribosómico. El nucléolo es el lugar de formación de las dos subunidades ribosómicas. Por tanto el núcleo gracias a los genes que contiene, es el regulador de las actividades celulares.
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Espero que esta entrada te haya servido de ayuda para comprender todo el funcionamiento y las partes de esta unidad tan importante para nuestras vidas.
A continuación el esquema que resume todo el tema de la célula:
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Adjunto también unas preguntas realizadas por mí, ¡echa un vistazo y podrás resolver algunas dudas!
Hasta la próxima.
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