Célula (PDF)

DEFINICIÓN Por tanto; podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser Vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente o...

DEFINICIÓN Por tanto; podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser Vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente ordenado y diferenciado del medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en biomoléculas y algunos metales y electrolitos: La estructura se auto mantiene activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y su perpetuación por replicación a través de un genoma codificado por ácidos nucleicos. La parte de la biología que se ocupa de ella es la citología. CARACTERÍSTICAS Las células, como sistemas termodinámicos complejos, poseen una serie de elementos estructurales y funcionales comunes que posibilitan su supervivencia; no obstante, los distintos tipos celulares presentan modificaciones de estas características comunes que permiten su especialización funcional y, por ello, la ganancia de complejidad. De este modo, las células permanecen altamente organizadas a costa de incrementar la entropía del entorno, uno de los requisitos de la vida. Características estructurales La existencia de polímeros como la celulosa en la pared vegetal permite sustentar la-estructura celular empleando un armazón externo.  Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos y vegetales; una membrana externa y otros elementos que definen una pared compleja en bacterias Gram negativas; una pared de peptidoglucano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial eléctrico de la célula.  Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.  Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que primero se exprese.  tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo. características funcionales Las enzimas, un tipo de proteínas implicadas en el metabolismo celular Las células vivas. son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son: a) Nutrición. las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo. b) crecimiento y multiplicación. las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular. c) Diferenciación. muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. cuando una célula se diferencia se formó en algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. la diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia. d) Señalización. las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de las células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección opuesta mediante un proceso que se denomina síntesis. además, frecuentemente las células pueden interactuar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento...en seres pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transmisión de señales. e) Evolución.a diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. esto significa que hay cambios hereditarios qué ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular  que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. el resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular. Tamaño, forma y función Comparativa de tamaño entre neutrófilos, células sanguíneas eucariotas (de mayor tamaño), y bacterias Bacillus anthracis, procariotas (de menor tamaño, con forma de bastón) El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (por ejemplo, la pared, si la hubiere) y su andamiaje interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el espacio tisular provoca una morfología característica: las células vegetales, poliédricas in vivo, tienden a ser esféricas in vitro, Incluso pueden existir parámetros químicos sencillos como los gradientes de concentración de una sal, que determinan la aparición de una forma compleja. En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observadas a simple vista. A pesar de ser muy pequeñas 1 Milímetro (mm) cúbico de sangre puede contener unos 5 millones de células, El tamaño de las células es extremadamente variable. la célula más pequeña observada en condiciones normales corresponde a Mycoplasma genitalium, de 0,2 µm (micromilímetros), encontrándose cerca del límite teórico de 0,17 µm. existen bacterias con 1 o 2 µm (micromilímetros) de longitud. las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos de 20 micras, espermatozoides de 23 µm, óvulos de 150 µm e, incluso algunas neuronas de un torno a 1 metro. en las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir 200 a 300 µm y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) de diámetro. para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie- volumen. puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de la membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula. Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad e, incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente. pueden ser: fusiformes (forma de uso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas, redondeadas, entre otras. algunas tienen una pared rígida y otras no lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (seudópodos) para desplazarse o conseguir alimentos. hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento, pero poseen cilios o flagelos, qué son estructuras derivadas de un orgánulo celular  (el centrosoma) que dota a estas células de movimiento. de este modo, existen multitud de tipos celulares, relacionados con la función que desempeñan; por ejemplo:  células contráctiles que suelen ser alargadas, como las fibras musculares.  células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.  células con micro vellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias.  Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las losas de un pavimento. En la actualidad los biólogos utilizan 2 tipos básicos de microscopio: Los ópticos y los electrónicos Estructura de la célula animal 1. Nucleolo 2. Núcleo 3. Ribosoma 1. Pared celular 4. Vesícula 2. Membrana celular 12. Lisosoma 5. Retículo endoplasmático rugoso 3. Núcleo 13. Poro nuclear 6. Aparato de Golgi 4. Citoplasma 14. Nucleolo 7. Citoesqueleto(microtúbulos) 5. Cloroplasto 15. Centríolo 8. Retículo endoplasmático liso 6. Mitocondria 16. Citoesqueleto 9. Mitocondria 7. Vacuola 17. Plasmodesmos 10. Vacuola 8. Retículo endoplasmático 18. Vacuola central 11. Citoplasma 9. Aparato de Golgi 19. Membrana plasmática 12. Lisosoma 10. Ribosomas 13. Centríolos 11. Centríolo  Membrana celular o plasmática Es una cubierta delgada, delicada, flexible que limita a la célula dándole protección; además mantiene reunido el contenido celular. La membrana celular es la responsable de regular el contenido de la célula entre el interior y el exterior, tiene la capacidad de seleccionar las sustancias que entran y salen de la célula por lo que se dice que la membrana es permeable o semipermeable. (algunas sustancias que entran y salen son: aminoácidos, bióxido de carbono, urea, entre otros). Regula la ósmosis, el transporte activo, transporte pasivo hacia el interior y el exterior de la célula. la membrana puede cambiar de forma debido a que los lípidos y proteínas pueden moverse. no es visible al microscopio óptico, pero sí al electrónico, dónde se pueden observar 2 capas oscuras laterales y una central más clara. La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Generalmente, Las moléculas más numerosas son las de lípidos; sin embargo, las proteínas debido a su mayor masa molecular representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tiene una donación muy específica de proteínas. en la vaina de mielina de las neuronas tienen alrededor de 20% de proteínas y la membrana mitocondrial el porcentaje es de 70%. hay proteínas con diferentes funciones en la membrana plasmática: transportadoras a través de la membrana (mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de la membrana en diversos iones), receptoras (encargadas del reconocimiento celular y la adhesión), conectoras (conectan a la membrana con la matriz extracelular o con el interior) y las enzimas. el 98% de los lípidos son antipáticos, es decir, que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacción con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) hilos esfingolípidos, qué se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como los esteroides, como el colesterol; tienen un importante papel en la regulación de las propiedades fisicoquímicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez. El colesterol representa un 23% de los lípidos de la membrana.  Los glúcidos están en la membrana, unidos covalentemente a proteínas (glucoproteínas) o a lípidos (glucolípidos). Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. representan el 8% del peso seco de la membrana plasmática. Se encuentran en el exterior (medio extracelular) de la membrana formando la glucocálix o matriz extracelular rica en líquido tisular, glucoproteínas, proteoglicanos y fibras. Este Glucocálix funciona como protección ante  agresiones mecánicas y químicas; además permite diferenciar el exterior celular permitiendo un reconocimiento intercelular. Todas las células tienen un mecanismo de transporte activo para sodio y potasio, llamado “La Bomba De Sodio Y Potasio”, la cual consiste en lo siguiente: 1) El transportador ( ATPasa de Na y K ) de este mecanismo, lleva sodio del interior de la célula al exterior y potasio del exterior al interior de la célula. El ATP se une con la ATPasa en la superficie interna de la membrana. En la superficie externa de la membrana, No se requiere de una fuente energética para la liberación de sodio y la unión del potasio, por lo que es el ATP intracelular el que proporciona la energía para el transporte. 2) una característica de la bomba de sodio y potasio, es que por cada 3 iones de sodio que lleva al exterior sólo transporta 2 iones de potasio al interior. de esta manera se transporta un 50% más de cargas positivas al exterior de la célula. por lo tanto, la bomba de sodio y potasio es una bomba “electrógena”, Porque siempre que bombea crea un potencial eléctrico a través de la membrana produciendo negatividad en el interior y positividad en el exterior. 3) otra característica importante de la bomba de sodio es que se activa energéticamente cuando se lleva la concentración intracelular del ion de sodio, Incluso un aumento muy pequeño de sodio hace que inmediatamente empiece a funcionar la bomba, de tal manera que rápidamente regresan las concentraciones intra y extracelulares a sus valores normales. 4) La bomba de sodio y potasio es muy importante para el funcionamiento de diversos sistemas del organismo como las células nerviosas, las células musculares, para la secreción glandular. IMPORTANCIA DE LA BOMBA DE SODIO Y POTASIO La función importante de la bomba de sodio, es la de evitar la hinchazón de las células. TURGENCIA: es cuando la célula se encuentra en un estado hipotónico, por lo que el agua penetra en ella provocando el hinchamiento de la célula. PLASMÓLISIS: es cuando la célula se encuentra en un medio hipertónico por lo que el agua sale de la célula ocasionando deshidratación del citoplasma. ENDOCITOSIS: es la incorporación de todas las partículas de la célula. puede efectuarse por medio de 2 procesos utilizados por la célula para adquirir su alimento, son: 1. Fagocitosis: es la incorporación de moléculas grandes, como partículas alimenticias, por medio de invaginaciones de la membrana hasta englobar su alimento. 2. Pinocitosis: es la introducción al citoplasma de pequeñas gotas de líquido extracelular, se lleva a cabo por medio de invaginaciones de la membrana  Que forman pequeñas vesículas o vacuolas, las cuales contienen el líquido extracelular. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO se extiende desde la membrana nuclear hasta la membrana celular. es un sistema membranoso que dividen al citoplasma en una gran cantidad de compartimientos, está formado por túbulos y vesículas (o sáculos aplanados) interconectadas en el interior de la célula. se encuentra en la célula animal y la vegetal pero no en la célula procariota. El retículo endoplásmico puede dividirse en 2 formas de acuerdo a la presencia o ausencia de ribosomas. 1) el retículo endoplasmático rugoso (R.E.R) presenta ribosomas en su superficie externa. está constituido por vesículas membranosas aplanadas que reciben el nombre de cisternas, en la superficie externa de la cisterna se encuentran adheridos muchos ribosomas mediante unas proteínas denominadas “riboforinas” , los ribosomas son los responsables del aspecto rugoso de este organelo. se encuentra asociado al ribosoma formando rosetas o espirales. en el RER se lleva a cabo la síntesis de proteínas. está muy desarrollado en las células que por su función deben realizar una activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas. 2) el retículo endoplásmico liso o agranular (R.E.L.) carece de ribosomas. está en continuidad con el R.E.R. está formado por túbulos y forman una red que ocupa extensas porciones en el citosol. FUNCIONES  El R.E.L. funciona como sistema circulatorio para el transporte intracelular de distintas sustancias. en las células especializadas, como las miofibrillas o células musculares, se diferencia en el retículo sarcoplásmico, orgánulo decisivo para que se produzca la contracción muscular.  interviene en la síntesis de lípidos, colesterol y derivados de éste como los ácidos biliares.  síntesis de hormonas esteroideas, por lo que este organelo está muy desarrollado en las células de los ovarios y los testículos.  Glucogenólisis, en la degradación de glucógeno hasta glucosa.  Detoxificación: se lleva a cabo principalmente en las células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser liposolubles (hepatocitos). RER  interviene en la síntesis de proteínas específicamente en los ribosomas adheridos a su membrana. las proteínas eran transportadas al aparato de Golgi mediante vesículas de transición donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduración para después formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.  LISOSOMAS Del griego lysis (disolución, soma, cuerpo) son estructuras membranosas intracitoplasmáticos en forma de pequeñas vesículas más o menos esféricas rodeadas por una sola membrana; en cuyo interior se localizan alrededor de 50 enzimas hidrolíticas o hidrolasas capaces de degradar casi toda la materia viva. una característica que agrupa a todos los lisosomas es la posesión de hidrolasas ácidas: proteasas, nucleasas, glucosilasas, lisozima, arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas y fosfatasas. Procede de la fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a su vez, se fusionan en un tipo de orgánulo denominado endosoma temprano, el cual, al acidificarse y ganar enzimas hidrolíticas, pasa a convertirse en lisosoma funcional. fueron descubiertos en 1955 Lipasas Lípidos Proteasas Proteínas Lisosomas primarios y secundarios Los lisosomas primarios son las vesículas membranosas que se producen por gemación en el aparato de Golgi y se quedan en el citoplasma, mientras que las enzimas de los lisosomas son sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso y de ahí son transportadas al aparato de Golgi (como los Leucocitos); pero en otras células las enzimas lisosómicas no atraviesan la pila de Golgi sino que su empaquetamiento se lleva a cabo por una malla de túbulos de superficie lisa denominado GERL (adyacentes a las membranas de los sáculos del aparato de Golgi) GERL es un área donde se encuentran muy cerca membranas de retículo liso y de Golgi (una vez que se forman se quedan en el interior). Los lisosomas secundarios o vacuolas digestivas, son el producto de la asociación de los lisosomas con vacuolas fagocíticas o pinocíticas. Los lisosomas primarios fusionan su membrana con la de las vacuolas endocíticas, vaciando su contenido de enzimas hidrolíticas. Por medio de la digestión se originan productos de peso molecular pequeño que van desde el interior de la vacuola digestiva hacia el citoplasma donde serán utilizados por las diversas rutas metabólicas. Cuando la digestión no es completa se forman los" cuerpos residuales", que en los protozoarios son eliminados al exterior (exocitosis). En otras células, los cuerpos residuales permanecen durante largo tiempo en el citoplasma, por lo que seguramente tengan importancia en el proceso de envejecimiento. Una propiedad importante de los lisosomas es su estabilidad en el interior de la célula viva. La membrana lisosómica es resistente a las enzimas que contiene, por lo que, todo el proceso digestivo ocurre dentro del citoplasma. La membrana lisosómica protege a la célula del posible efecto destructivo de las enzimas lisosómicas, por lo que su integridad reviste gran importancia para el funcionamiento normal de la célula. El pH de las enzimas lisosómicas es alrededor de 4.0 (pH ácido) para su actuación óptima. FUNCIONES: 1.- Digestión intracelular: digieren los alimentos o cualquier material incorporados por endocitosis. 2.- Digestión de partes de la célula por un proceso de Autofagia: es un proceso en el que los lisosomas digieren las partes de la célula que ya no son funcionales (RE, ap de Golgi, etc). Por este mecanismo la célula lleva a cabo la desintegración de sus propios organelos sin producirse un daño irreparable. Es un proceso normal estimulado por el ayuno y por la acción de la hormona glucagón. 3.- En procesos del desarrollo: participan en la renovación de células y de material extracelular. Muchos procesos del desarrollo embrionario implican la descamación y remodelación de tejidos con pérdida de células. Ejemplo: El útero humano pesa alrededor de 2Kg en el momento del parto, en unos cuantos días se reduce a su peso normal de 50 g. Durante este período de regresión del útero, hay gran infiltración de células fagocíticas cuyos lisosomas digieren los restos de la mucosa, el material extracelular y el endometrio uterinos. 4.- Importantes en la fertilización: El acrosoma, ubicado en la punta de la cabeza del espermatozoide, se produce a partir del aparato de Golgi siendo un lisosoma especial. El acrosoma contiene las enzimas fosfatasa ácida, hialuronidasa (que hidroliza el ácido-hialurónico) y proteasa. Durante la fecundación del ovocito, la hialuronidasa dispersa a las células situadas alrededor del ovocito y la proteasa digiere la zona pelúcida en el sitio donde penetrará el espermatozoide. 5.- Participan en enfermedades humanas: se producen por la liberación de enzimas lisosómicas a partir de los macrófagos, ocasionando inflamación de los tejidos. La liberación de enzimas también ocurre en estados de acidosis y shock. Ejemplo: artritis reumatoidea (cartílagos de las articulaciones son erosionados), gota (acumulación de ácido úrico en las articulaciones). Hay enfermedades congénitas llamadas enfermedades por acumulación, consisten en la acumulación intracelular excesiva de sustancias como glucógeno y glucolípidos. La causa de dichas enfermedades es una mutación que afecta a una de las enzimas lisosómicas involucradas en el catabolismo de una sustancia determinada. Ejemplo: en la Glucogenosis tipo II, en el citoplasma de las células hepáticas y musculares aparecen numerosas vesículas membranosas conteniendo glucógeno. Esta enfermedad se debe a la falta de la enzima alfa-glucosidasa, enzima que degrada glucógeno hasta glucosa. 6.- Las células vegetales tienen lisosomas: estos intervienen durante la germinación de las semillas y permiten la movilización del almidón y de proteínas.  PEROXIXOMAS Los peroxisomas son organelos membranosos ricos en las enzimas: peroxidasa, catalasa, D-aminoácido oxidasa y Urato oxidasa. Este organelo es muy abundante en células hepáticas, renales y en muchas células animales y vegetales. Los peroxisomas intervienen en el metabolismo del peróxido de hidrógeno. La enzima catalasa descompone el peróxido y tiene un efecto protector sobre las células, ya que el peróxido de hidrógeno es muy tóxico (mutágeno) para ellas. En las células vegetales, los peroxisomas intervienen en la fotorrespiración, en la cual, un producto de la fotosíntesis de dos carbonos, el ácido glucólico, es liberado por los cloroplastos y oxidado por la oxidasa del ácido glucólico, enzima presente en los peroxisomas. Esta oxidación realizada en presencia de oxígeno produce peróxido de hidrógeno, que es descompuesto enseguida por la catalasa peroxixómica. APARATO DE GOLGI Fue descubierto en neuronas que estaban siendo estudiadas por métodos de tinción argéntica (sales de plata) 1898 por el citólogo italiano Camilo Golgi, Premio Nobel de Medicina en 1906. Es un organelo membranoso formado por varias unidades denominadas dictiosomas (de 4-8) o pilas de Golgi, que son sáculos aplanados o cisternas que se superponen unos encima de otros cercanos al núcleo, íntimamente relacionados con el retículo endoplásmico. Las cisternas se agrupan habitualmente de 4 a 8, formando el dectiosoma en plantas y el complejo de Golgi en los animales; se han llegado a Observar hasta 60 dictiosomas. La conexión con el RE no es física, sino que es mediada por transportadores vesiculares que se desplazan a través del citoplasma asociados a elementos del citoesqueleto. Químicamente contiene 60% de proteínas y 40% de lípidos. Dicho organelo se encuentra en casi todas las células animales y vegetales excepto en los glóbulos rojos y en los espermatozoides maduros; es necesaria la presencia del aparato de Golgi para proteger las membranas celulares y de la cubierta celular (glicocálix), el número de dictiosomas varía según el tipo de célula. Las dos caras de las pilas de Golgi: Un dictiosoma tiene dos caras, una llamada de formación o inmadura que suele ser convexa (externa) y más cercana a la membrana nuclear *al retículo endoplasmático (también denominada zona cis), y la cara madura que es cóncava (denominada zona trans) *más cercana de la membrana citoplasmática La cara de formación presenta pequeñas vesículas redondas y pequeñas "las vesículas de transferencia", las cuales transportan la proteína sintetizada en el RER hasta la pila de Golgi. La cara madura con vesículas redondeadas y voluminosas "las vesículas secretorias", además está asociada con una estructura formada por vesículas ricas en fosfatasa ácida, à la que se denominó GERL, que significa una región de REL cerca del Golgi, que tiene que ver con la producción de lisosomas. FUNCIONES: 1. - Interviene en la síntesis de polisacáridos (es el organelo de mayor síntesis de carbohidratos). 2. - Interviene en la síntesis de glucoesfingolípidos y glucoproteínas. 3. - En la secreción celular, junto con el RE ya que ambos organelos intervienen en la síntesis, transporte y liberación de todas las macromoléculas que serán excretadas por la célula. Las células vegetales secretan pectina y celulosa que contienen las vesiculas de Golgi, se dirigen hacia la superficie de la célula para ayudar a la formación de la pared celular, característica en células vegetales. 4. - Interviene en el almacenamiento de productos elaborados por la célula principalmente proteínas. El producto se empaqueta en una membrana que deriva del aparato de Golgi y se mueve hacia la membrana celular donde es liberado hacia el exterior. 5. - 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. Por ejemplo; en el RER de las células acinosas del páncreas se sintetiza la proinsulina que debido a las transformaciones que sufre en el aparato de Golgi, adquirirá la forma definitiva de la insulina. VACUOLAS Se forman por expansión del RE, también se forman vacuolas por pinocitosis, por lo que generalmente contienen agua o líquidos intercelulares. El término vacuola significa "vacío", se debe a que estos organelos no poseen estructura interna; son más frecuentes y abundantes en las células vegetales. Las vacuolas son espacios citoplásmicos limitados por una fina membrana vacuolar, la cual está llena de fluido o jugo vacuolar o celular. El jugo celular está formado por agua y gran variedad de sustancias disueltas incluyendo sales, ácidos orgánicos, azúcares y pigmentos. Puede haber vacuolas contráctiles, nutritivas o digestivas que contienen alimentos o residuos de estos. FUNCIONES: 1.- Sirven de almacenamiento: son útiles para almacenar compuestos inorgánicos en células vegetales y en células animales, agua, alimentos, etc. 2.- Intervienen en la excreción: excretan todos los desechos que no sirven para la célula. Las plantas carecen de órganos para eliminar los productos de desecho metabólicos tóxicos, éstos pueden reciclarse en la vacuola o agregarse y formar pequeños cristales en su interior. RIBOSOMAS Fueron observados por primera vez por Palade en 1953, por lo que dichos organelos también son conocidos como gránulos de Palade... Son organelos citoplásmicos granulares no membranosos, se presentan como cuerpos esféricos o elípticos con un diámetro entre 150-250 angstroms; químicamente contienen RNAr y proteínas. Son numerosos y posiblemente son las estructuras más pequeñas pueden diferenciarse en dos grupos: 1. Ribosomas libres: son los que se ubican en el citosol ya sea aislados o en pequeños grupos llamados Polisomas o Polirribosomas; estos ribosomas sintetizan proteínas que se quedan en el interior de la célula. 2. Ribosomas fijos: se encuentran adheridos a las membranas del RER, los cuales sintetizan proteínas que se exportan y serán secretadas hacia afuera de la célula, o forman parte de los lisosomas. Ambos ribosomas forman polisomas con el RNAm por lo que intervienen en la síntesis de proteínas, químicamente los ribosomas contienen RNAr y proteínas. POLIRRIBOSOMAS: Los ribosomas están dispuestos en unidades funcionales llamadas "polirribosomas o polisomas"; los ribosomas que forman un polisoma están unidos por una molécula de RNAm que dirige la síntesis de una determinada proteína. FUNCIONES 1) Función estructural: las proteínas que están asociadas con el RNAr llevan a cabo 'esta función. 2) Función enzimática: otras proteínas funcionan como enzimas. 3) Los ribosomas libres intervienen en la síntesis de proteínas de la matriz citoplásmica (citosol) que son seleccionadas y distribuidas a toda la célula por medio del RE. Ejemplo: La hemoglobina de los glóbulos rojos). Mitocondrias Son organelos de forma variable como granular, filamentosa, esférica o de bastoncillo; se encuentran en el citoplasma de protozoarios, de células animales y vegetales. Las células de las bacterias no tienen mitocondrias pero sí una membrana en donde se encuentran las enzimas. La localización de las mitocondrias es generalmente uniforme, pero en ciertos casos se acumulan alrededor del núcleo o en el citoplasma periférico. Su distribución en el citoplasma está dada en relación con su función de provisión de energía; es decir, se ubican cerca de la región de las células donde la energía es más necesaria. En las células secretorias las mitocondrias se encuentran en gran cantidad cerca de las cisternas del RER, el cual requiere de energía para la síntesis de proteínas. ESTRUCTURA MITOCONDRIAL: Es una estructura membranosa limitada por una doble: capa de membrana, una membrana externa de apariencia lisa y una membrana interna en forma de pliegues llamados crestas. Las crestas no se tocan por lo que todo el contenido de la mitocondria se comunica formando la cámara o cápsula interna. La membrana externa participa en la liberación de ATP y regula el movimiento de las sustancias tanto hacia dentro como hacia afuera de la mitocondria, están compuestas químicamente por fosfolípidos y proteínas. En el interior de la cámara o cápsula interna cada membrana consta de un líquido coloidal llamado matriz mitocondrial, en el que se encuentran gránulos esféricos, los cuales son acumulaciones de iones de calcio y magnesio necesarios para que las enzimas de la mitocondria lleven a cabo su función. En la matriz mitocondrial hay DNA, pequeños ribosomas, enzimas, sales, electrolitos, etc. Además, en la Matriz Mitocondrial se lleva a cabo el "ciclo de Krebs". En las crestas se encuentran las enzimas las cuales llevan a cabo la oxidación de alimentos a través del ciclo de Krebs siendo de gran importancia, ya que las mitocondrias convierten la energía potencial de los alimentos en una forma de energía utilizada por las células para llevar a cabo las actividades celulares. En la membrana interna se localizan proteínas transportadoras de electrones que se generan en el ciclo de Krebs; forman moléculas de ATP por la cadena respiratoria. El número de mitocondrias en una célula es muy variable, las células activas como requieren de una mayor cantidad de energia hay mayor número de mitocondrias y tienen numerosas crestas; así mismo, las mitocondrias se congregan en las partes de las cetulas que tienen mayor necesidad de ATP. En un hígado normal hay de 1000-1600 mitocondrias. Las mitocondrias se renuevan constantemente ya que pueden multiplicarse por fisión binaria porque poseen su propio DNA. FUNCION: 1) Las mitocondrias son verdaderos centros generadores de energía, producen o liberan la energía necesaria para que la célula lleve a cabo sus múltiples funciones; mediante reacciones químicas que se producen a través del ciclo de Krebs y de la cadena respiratoria para liberar energía y almacenarla en forma de ATP.  CLOROPLASTOS Una característica de las células vegetales y protistas autótrofas es que poseen plástidos. Los plastos son pequeños cuerpos que presentan gran variedad de forma, tamaño, color y cantidad; los-más frecuentes son las formas esféricas y ovoides. Se encuentran suspendidos en el citoplasma. Los plástidos más importantes son los cloroplastos que contienen el pigmento verde "Clorofila" dándole el color verde a los vegetales y tiene gran importancia en la fotosíntesis captando la energía de la luz solar. ESTRUCTURA: Los cloroplastos se encuentran limitados por una doble membrana de lípidos y proteínas (externa e interna) Los cloroplastos contienen un líquido en la parte interna denominado "estroma" en el que están sumergidos estructuras de forma discoide parecidas a monedas llamadas "tilacoides", las cuales se encuentran colocadas una encima de otra como pilas recibiendo el nombre de "grana" que son los que contienen la clorofila y otras moléculas que se encargan del transporte de electrones, para generar energía en forma de ATP, además es el sitio donde se atrapa la energía luminosa transformándola en energía química, principalmente en forma de ATP. En el estroma se encuentran las enzimas que catalizan las reacciones del proceso de la fotosíntesis, así como la presencia de ácidos nucleicos. Grana: capturan la energía solar para el proceso de fotosíntesis. Los tilacoides se comunican con las membranas de otros tilacoides, estas membranas en conjunto sellaman "lamelas" y forman túbulos o vesículas aplastadas las cuales están intercomunicadas. Entre las lamelas de los grana se encuentran unas subunidades llamadas "quantosomas" que realizan importante función ya que son unidades captadoras de luz y constan entre 250 a 400 moléculas de clorofila. Cada célula tiene de 20 a 100 cloroplastos los cuales pueden crecer y dividirse. Entre las capas de proteína se presenta una capa de molécula de fosfolípidos y una de clorofila permitiendo la difusión de moléculas de clorofila; dicha estructura estratificada tiene importancia debido a que facilita la transferencia de energía de una molécula a otra durante la fotosíntesis. Existen otros plastos entre ellos tenemos a los "leucoplastos" son incoloros y sirven como almacenamiento de almidón y otros materiales; los "cromoplastos" poseen pigmentos por lo que el color de las flores y frutos depende de ellos. FUNCION: 1. Fabrican alimentos por medio de la "fotosíntesis". 2. Intervienen en el proceso de fotosíntesis. 3. Dar color a los vegetales y algunos protistas también, como algas. c) lámina helicoidal d) lámina plana e) lámina plegada f) microtúbulo g) microtúbulo en proceso de desintegración. ORGANELOS MICROTUBULARES: CILIOS, FLAGELOS Y CENTRIOLOS CILIOS: Los cilios son organoidés en forma de pequeñas pestañas vibrátiles, son prolongaciones citoplásmicas que se encuentran en los protozoarios y en diversas células animales. Las células ciliadas típicas presentan gran número de cilios, cortos rígidos; de 2-10 micras de largo. El movimiento de los cilios consta de un "golpe" seguido de una recuperación; un cilio determinado puede latir una o varias veces por segundo se mueven de manera coordinada hacia la misma dirección. FLAGELOS: también son prolongaciones citoplásmicas en forma de látigo, son filamentos flexibles, poco numerosos, con motilidad ondulante (muy ondulatoria). en las células flageladas existen sólo uno o dos flagelos largos, pueden llegar a medir de 100-200 micras. Función: Para movimiento o desplazamiento. La estructura de cilios y flagelos es similar; tienen una forma cilíndrica, en donde las paredes de dicho cilindro están constituidas por nueve dipletos de microtúbulos, dispuestos alrededor de un par central, conjunto conocido como axonema: hay microtúbulos periféricos y centrales. Los microtubulos que forman los dipletos pueden diferenciarse; el microtúbulo más próximo al centro es más pequeño pero completo (con 13 filamentos), mientras que el otro, es mayor pero incompleto (con 10 filamentos). En el microtúbulo menor contiene la proteína "dineína" la cual forma unas prolongaciones, dicha proteína es importante para que se produzca el movimiento ciliar o flagelar. También se presenta otra proteína la "nexina". En la base de cada cilio o flagelo se encuentra el cuerpo basal, es el encargado de formar al cilio o al flagelo; los cilios y flágelos presentan estructura y composición química semejante a los centriolos, son diferentes de éstos por la función que realizan y por su ubicación celular. FUNCION: 1.- Tanto cilios y flagelos son organelos especializados (de la celula) para el movimiento. Ejemplo: en protozoarios y espermatozoides. 2.- Los cilios intervienen en la captación de alimento. 3.- Los cilios funcionan como protección, en los epitelios ciliados (como en la tráquea), el movimiento en conjunto de los cientos de cilios produce una corriente ascendente, que expulsa de los pulmones el moco y las partículas atrapadas en él. 4. Regulan la temperatura del aire. CENTRIOLOS: (sólo están presentes en la célula animal) Se encuentran dispuestos en pares. Cada centriolo es un cilindro hueco cuyas paredes están constituidas por nueve tripletes de microtúbulos, el centríolo carece de microtúbulos centrales. El par de centríolos están separados por una distancia de alrededor de 0.8 micras; en las células cancerosas la orientación en ángulo recto del par de centríolos suele hallarse alterada. Los centriolos no se dividen; los relacionados con el huso mitótico o con los cílios se originan a partir de la pared de los centríolos preexistentes. FUNCION: 1.- Son centros organizadores de microtúbulos; es decir, están involucrados en la formación del huso mitótico. 2.- intervienen en la división celular. MICROFILAMENTOS: Se ha podido identificar que, por debajo de la membrana celular, hay haces de microfilamentos constituidos por actina que se hallan en continuidad con una red de microfilamentos que atraviesan el citosol. Los microfilamentos se hallan en contacto con cisternas del RE, con microtúbulos y con polisomas, los cuales todos parecen estar contenidos o sostenidos dentro de esa red microtrabecular. Últimamente se ha atribuido a algunos de los microfilamentos como la parte activa o contráctil del citoesqueleto. Algunos estudios sugieren que los microfilamentos representan un sistema contráctil involucrado en todo tipo de actividades celulares en los que participa una fuerza motriz. Las proteínas contráctiles del músculo (actina, miosina, troponina, tropomiosina, alfa actinina y otras) son componentes químicos de algunos de estos microfilamentos. Estas proteínas y los microfilamentos que los constituyen, pueden ser localizados mediante anticuerpos específicos marcados con fluoresceína Otro componente del citoesqueleto, además de los microtúbulos y de los microfilamentos; está constituido por los microfilamentos de tamaño intermedio llamados "microfilamentos intermediarios". FUNCIÓN 1. proporcionan fuerzas propulsoras para el movimiento: el mecanismo de contracción de las células no musculares, la ciclosis y el movimiento ameboideo, se ve involucrado por la interacción de microfilamentos de actina y miosina, produciéndose una fuerza de deslizamiento. NÚCLEO Es una estructura fundamental constante y definida en células eucariontes; tiene forma esférica u ovoide, se localiza en el citoplasma y está limitado por la membrana nuclear o carioteca. En el núcleo interfásico eucarionte se encuentran los siguientes componentes estructurales: la membrana o envoltura nuclear (carioteca), la cromatina, el nucleolo (puede haber uno o varios) y el nucleoplasma o jugo nuclear. Las proteínas nucleares se acumulan selectivamente en el núcleo. El núcleo contiene proteínas específicas como son: Las histonas que junta con el DNA constituyen los filamentos cromosómicos; las enzimas que participan en la duplicación del DNA (las DNA polimerasas) y en la transcripción (RNA polimerasas). Estas proteínas son sintetizadas en el citoplasma y posteriormente transportadas hacia el núcleo celular. MEMBRANA NUCLEAR O CARIOTECA: Está formada por dos membranas concéntricas separadas por un espacio perinuclear. La envoltura nuclear está formada por cisternas aplanadas de RER y sólo poseen ribosomas en el lado del citoplasma. La pared exterior de la membrana se continúa con el RE formando parte del sistema de unidad de membranas.. La envoltura nuclear está interrumpida en ciertos puntos llamados "poros" nucleares, el número de poros varía en las distintas células animales y vegetales. El microscopio electrónico ha determinado que los poros están rodeados por estructuras circulares llamadas "anillos" que junto con el poro forman el "complejo de poro". Los poros son una barrera de difusión selectiva entre el núcleo y el citoplasma: Los materiales que se intercambian entre el núcleo y el citoplasma tienen que atravesar los complejos de poro. Este intercambio es muy selectivo y solo permite el paso de ciertas moléculas ya sean de bajo o de alto peso molecular. El interior de la membrana nuclear contiene ácidos nucleicos y el jugo nuclear o carioplasma, donde se encuentran uno o más nucleolos que son cuerpecillos esféricos y condensaciones de ARN; y cuando es un núcleo interfásico también existe en el carioplasma la cromatina. El carioplasma es un coloide con propiedades parecidas a las del citoplasma. NUCLEOLO: Es un cuerpo esférico que se encuentra dentro del núcleo, es muy variable en la mayor parte de las células cambiando de forma y estructura. Los nucleolos desaparecen cuando una célula está a punto de dividirse y reaparecen después. La función del nucleolo es un centro de síntesis de proteínas, en la síntesis de ácidos, ácido ribonucleicos (ARN); en los eucariontes es el sitio de formación de los ribosomas si el nucleolo es destruido por rayos ultravioleta, por rayos X; se inhibe la división de la célula. LA CROMATINA: El DNA se halla en el núcleo en forma de un complejo de desoxirribonucleoproteína llamada cromatina. El DNA es el principal componente de la célula y el que lleva toda la información de una célula a otra y de un organismo a otro. Todos los núcleos de las células de los distintos tejidos tienen una cantidad constante de DNA; esto está relacionado con el número constante de cromosomas. Cuando la célula inicia su división o mitosis, la cromatina se condensa (heterocromatina) y forma estructuras bien definidas llamadas cromosomas; al término de la división en la Interfase los cromosomas terminan de extenderse o se presenta en forma dispersa (eucromatina). La cromatina presenta DNA, RNA, proteínas como histonas y proteínas ácidas. Al observar filamentos extendidos de cromatina se encontró una estructura constante en forma de collar de cuentas, cada cuenta se denomina nucleosoma; los nucleosomas están unidos entre sí por una hebra de DNA. El investigador Konberg propuso un modelo para el nucleosoma, el cual consiste en un centro formado por un octámero de histonas, alrededor del cual se enrolla dando dos vueltas un filamento de 200 pares de bases de DNA. En la célula viva el filamento de cromatina extendida tiene 10 nm de diámetro. CICLO VITAL DE UNA CÉLULA La célula presenta una propiedad fundamental que es la capacidad de reproducirse; el organismo de un humano está formado alrededor de 100 billones de células, todas derivadas de la división de una sola. La reproducción celular debe de ser regulada de tal forma que el origen de nuevas células compense la pérdida y haya un equilibrio. CICLO CELULAR El ciclo celular se considera como una serie de fenómenos por medio de los cuales el material celular se distribuye en las células hijas. DIVISIÓN CELULAR La división celular es un fenómeno mediante el cual los materiales celulares se dividen en partes iguales entre las dos células hijas. Los componentes de las células principalmente los relacionados con la transmisión hereditaria, se duplican antes de que la célula se divida por mitosis. Las células eucariontas pueden reproducirse por dos mecanismos básicos: mitosis y meiosis. La mitosis puede ocurrir en todas las células nucleadas, mientras que la meiosis solo se presenta en las células sexuadas, para la formación de gametos. En algunas plantas como en el caso de las algas la meiosis ocurre después de la formación del cigoto. MITOSIS Es el proceso mediante el cual una célula se divide dando origen a dos células idénticas, que gracias a la duplicación del material genético (cromosomas) tendrán la información hereditaria completa e igual a la célula madre. Es un tipo de reproducción asexual. La mitosis se divide en cuatro etapas o fases: profase, metafase, anafase y telofase. Mientras la célula no está en proceso de división se dice que está en interfase, que es un período de intensa actividad presentando sus estructuras bien definidas como son: membrana celular, centriolo, núcleo y su DNA en forma de filamentos delgados; además aumenta de tamaño la célula. Es en la etapa de interfase cuando ocurre la duplicación de cada cromosoma, de modo que cuando inicia la mitosis los cromosomas ya están duplicados, por lo que aparecen formados por dos cromátidas. PROFASE En esta primera parte de la mitosis la membrana nuclear y el nucléolo desaparecen, pues la membrana pasa a formar parte de los canales del retículo endoplásmico y el nucléolo se despliega al disgregarse sus componentes. En la profase la cromatina se condensa que consiste en un proceso de enrollamiento dando lugar a los cromosomas, ya duplicados, cada cromosoma está compuesto por dos fibras longitudinales llamadas cromátidas; todos estos procesos ocurren en el núcleo. Durante la profase en el citoplasma el centriolo se divide en dos, emigrando cada uno hacia polos opuestos de la célula los cuales están rodeados por el aster (aster=estrella). Entre uno y otra áster se forman unos hilillos del citoplasma dando origen al huso acromático. El huso mitótico permite la unión y la migración equitativa de los cromosomas. METAFASE En la prometafase ocurre la desintegración de la envoltura nuclear, por lo que las fibras del huso y sus microtúbulos se extienden de polo a polo. En la metafase los centrómeros de los cromosomas se alinean en la parte media del huso acromático, formando lo que se conoce como "placa ecuatorial". ANAFASE Las cromátidas que forman cada cromosoma, así como los centrómeros se separan dirigiéndose hacia los polos (uno a cada polo), para formar dos lotes idénticos de cromosomas. TELOFASE Una vez separadas las cromátidas (ahora cromosomas hijos), reaparecen en esta fase los núcleos con sus membranas nucleares y nucléolos. Los cromosomas se alargan o se desarrollan, se vuelven menos condensados y se empiezan a formar los filamentos de cromatina; desaparece el huso acromático, así como el aster y por último se produce la citocinesis, es decir, es la división de la célula a nivel del citoplasma (separación del citoplasma) en partes aproximadamente iguales en ambas células hijas (los diferentes organelos como aparato de Golgi, mitocondrias, etc., se distribuyen equitativamente en ambas células). Existen otros tipos de reproducción asexual: 1) Fisión: el cuerpo de la madre se divide en dos partes hijas más o menos iguales. Este tipo de reproducción es común en plantas protistas y animales de una sola célula. 2) Fragmentación: es la capacidad que se tiene de regenerar una parte u órgano dando como resultado un nuevo individuo. El cuerpo del progenitor puede dividirse en varias partes, las cuales regeneran las piezas faltantes formando un nuevo individuo; tal es el caso de las lagartijas, estrellas de mar, etc. 3) Esporas: se trata de células que poseen cubiertas resistentes; son organismos que se desarrollan directamente en forma adulta. 4) Gemación: consiste en que una pequeña parte del cuerpo de la madre se separa del resto convirtiéndose en un nuevo individuo. Se presenta en organismos como las hidras y las levaduras. MEIOSIS La meiosis (meioum: reducir) es una forma de división celular que se caracteriza porque se reduce el número de cromosomas a la mitad de una especie dada, es decir, de una célula diploide (que tiene doble juego de cromosomas), al reproducirse por meiosis da origen a cuatro células haploides (con un solo juego de cromosomas). El proceso de meiosis se realiza sólo en aquellas células del organismo (tanto animales como vegetales) que se reproducen sexualmente dando origen a las células o gametos (ovocitos y espermatozoides). Estas células deben ser haploides para que al unirse una masculina y una femenina formen un cigoto y posteriormente un nuevo organismo con el número completo de cromosomas de la especie. La meiosis consta de dos divisiones consecutivas, semejantes a la de mitosis, cada una de ellas incluye cuatro etapas. A esta doble división celular se le conoce como primera y segunda división meióticas. El tipo de meiosis que ocurre en los animales incluyendo al hombre se denomina meiosis terminal o gamética, debido a que las divisiones meióticas se producen justo antes de la formación de los gametos. Mientras que, en la mayor parte de los vegetales, la meiosis se conoce como esporádica o intermedia, porque ocurre en un periodo entre la fecundación y la formación de los gametos. En las divisiones de la meiosis sólo existen dos diferentes con respecto a la mitosis; una diferencia está en la profase I y otra en el anafase I.  PROFASE I Además de lo que sucede en la profase de la mitosis, aquí se lleva a cabo intercambio de material genético entre los cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos presentes en la célula se alinean y se aparean, este proceso es conocido como "sinapsis". Se llaman cromosomas homólogos aquellos que tienen el mismo tamaño, función y forma, pero diferente origen ya que uno proviene de la madre y otro del padre. Los cromosomas o cromátidas no hermanas se acercan e intercambian segmentos quedando cada cromosoma recombinado; este proceso se conoce como "entrecruzamiento" o "crossing over". Este paso es importante porque de no presentarse el intercambio genético heredaríamos los cromosomas tal y como los recibimos de nuestra madre y nuestro padre.  METAFASE I La envoltura nuclear se rompe, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial uno frente al otro. Los cromosomas se unen al uso por medio de sus centrómeros.  ANAFASE I Las parejas de cromosomas homólogos unidas por sus centrómeros, se separan dirigiéndose hacia sus polos respectivos; a diferencia de la mitosis no hay separación de sus cromátidas.  TELOFASE I El huso desaparece y se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas que sufren un alargamiento. Cada célula hija tiene un contenido de DNA diploide (2n). En esta etapa los fenómenos son relativamente cortos que pueden pasar inadvertidos al iniciarse la segunda división meiótica. La segunda división meiótica es similar a la división mitótica. En la profase Il hay formación del huso. En la metafase Il, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial, durante el anafase Il los centrómeros se separan y las dos cromátidas hijas se dirigen hacia polos opuestos. En la meiosis los cromosomas no se duplican sólo se reparten equitativamente en las nuevas células hijas, por lo que resultan células haploides (n). La unión de los gametos por medio de la fecundación en la reproducción sexual es de gran importancia biológica porque forma parte de los procesos de la variación genética aumentando la diversidad biológica, así como, la evolución de las especies. DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS  La mitosis se lleva a cabo en todas las células somáticas, mientras que la meiosis se produce en las células germinativas de las gónadas (testículos y ovarios).  En la mitosis cada duplicación del DNA es seguido por una de división celular; las células hijas poseen un número diploide (2n) de cromosomas y la misma cantidad de DNA que la célula madre. En la meiosis cada ciclo de duplicación del DNA es seguido por dos divisiones celulares; dando como resultado cuatro células haploides que contienen la mitad de la cantidad de DNA que la célula madre.  La mitosis es de corta duración de una a dos horas, la meiosis es un proceso largo.  Durante la mitosis cada cromosoma se comporta de forma independiente; en lo que respecta a la meiosis los cromosomas homólogos se aparean entre sí e intercambian segmentos durante la profase l  El material genético permanece constante en la mitosis; mientras que en la meiosis se presenta una variabilidad genética debida a la recombinación.