CIBI 3001/BIOL 4001 Guía Cap 04

Biology: Life on EarthEighth Edition

Lecture for Chapter 4Cell Structure and Function

Copyright © 2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Teresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. Byers

Teoría Celular

• Principios de la Teoría Celular– Todo organismo vivo se compone de una o

más células– Los organismos más pequeños son células

individuales, mientras que organismos multicelulares están compuestos de muchas células

– Todas las células nacen de células preexixtentes

La Función Celular Limita su Tamaño

• La mayoría de las células son pequeñas (1-100 µm de diámetro)

• Los nutrimentos y desechos entran y salen de las células por difusión (movimiento de moléculas de un área de mayor concentración a una de menor concentración)

• Su tamaño es en función a ésto; por lo tanto todas las partes de la célula debe de estar accesible al ambiente externo

Las Células Comparten Características Comunes

• La membrana plasmática encierra/cubre la célula y regula el material que entra y sale de ella– Membrana fluída y delgada– Bicapa de fosfolípidos, en la cuál están atravesadas por

una variedad de proteínas

• Funciones de la membrana:– Aislar contenido celular del ambiente– Regular el flujo de material dentro y fuera de la célula– Permitir la interacción con otras células con el entorno

extracelular


• Citoplasma -> fluído interior donde ocurren las reacciones bioquímicas/metabólicas– Formado por material y estructuras que residen

dentro de la membrana plasmática y fuera del núcleo

• Contiene organelos

– Citosol: porción fluída del citoplasma que contien agua, sales, y moléculas organicas


• Las células usan el DNA como plano de herencia

• Las células usan el RNA para copiar del DNA para la síntesis de proteínas– RNA copia el código de los genes (DNA) para

construir las proteínas

• El DNA y el RNA estan químicamente relacionados


• Las células obtienen energía y nutrimentos de su ambiente/entorno– Necesitan constantemente obtener y consumir

energía– Obtienen los materiales necesarios para

sintetizar moléculas orgánicas

Tipos Básicos de Células

• Existen dos tipos – Procariotas: “antes de núcleo” (sin núcleo)

• formas de vida simple (ej. Bacterias y arqueas)

– Eucariotas: “núcleo verdadero” (ej. Animales, plantas, hongos y protistas)

• Más complejas• DNA contenido en el núcleo (membrana nuclear)• Organelos rodeados por membranas

Células Eucariotas

• Extremadamente diversas y especializadas en desempeñar diferentes funciones

• Miden > 10 µm de diámetro• Alberga en el citoplasma gran variedad de

organelos con funciones específicas dentro de la célula

• Contienen un citoesqueleto que da forma y organización al citoplasma y ancla los organelos

Células Eucariotas

• Las células animales y vegetales difieren entre sí por la ausencia/presencia de pared celular, cloroplastos, vacuolas centrales y centriolos

Pared Celular

• Recubrimiento rígido que da soporte y protege la delicada membrana (usualmente porosa) de bacterias, plantas, hongos, y algunos protistas

• Están compuestas de polisacáridos (ej. celulosa, quitina) que son producidos por la célula que rodea

Pared Celular

• Células vegetales secretan celulosa a través de la membrana plamática formando la pared celular primaria

• Cuando maduran y dejan de crecer, las células secretan mas celulosa y otro polisacáridos debajo de la pared primaria para formar la pared celular secundaria

– ésta aleja la pared primaria de la membrana

• Las paredes primaria de células adyacentes se unen mediante una laminilla intermedia

El Citoesqueleto

• Forma una red o armazón de fibras proteícas dentro del citoplasma– Microfilamentos: delgados– Filamentos intermedios: grosor mediano– Microtúbulos: gruesos

El Citoesqueleto

• Funciones del citoesqueleto– Da forma a la célula: red de filamentos intermedios

determina la forma– Movimiento celular: ensamblado, desensamblado y

deslizamiento de microfilamentos y microtúbulos (cilios, espermatozoide, músculo)

– Movimiento de organelos: microtúbulos y microfilamento mueven organelos de un lugar a otro dentro de la célula (endo- y exocitosis)

– División celular: la facilita moviendo los cromosomas (centriolos) y en citokinesis

Cilios y Flagelos

• Cilios (“pestañas) y flagelos (“látigos”) son extensiones delgadas de la membrana plasmática, apoyadas internamente por microtúbulos del citoesqueleto

• Compuestos por un anillo de 9 pares de microtúbulos y 1 par en el centro, con cuerpo basal anclado a la membrana

• Cilios son cortos (10-25 µm) y numerosos– “remando”: oviducto, vías respiratoria

• Flagelos son más largos (50-75 µm) y menos numerosos– Hélice de motor: espermatozoide

Cilios y Flagelos

• Un par de microtúbulos se desliza con respecto a pares adyacentes (usando ATP) causando el movimiento de cilios y flagelo

Núcleo

• Centro de control de célula eucariota• Organelo más grande y consta de tres

partes principales– Envoltura/membrana nuclear– Cromatina– Nucleolo

Núcleo

• Envoltura nuclear separa los cromosomas del citoplasma– Permite el intercambio selectivo de materiales– Doble membrana cubierta de poros

nucleares para transporte• Moléculas pequeñas fuyen libremente (H2O, ATP)

• Otras reguladas por “proteínas porteras” que revisten el poro

– La membrana externa está incrustada por ribosomas

Núcleo

• Cromatina: compuesta de DNA asociado con proteínas (cromosomas)– Durante división celular, los cromosomas se

condensan (guresos y cortos)– La cromatina es mas difusa por naturaleza– Durante síntesis de proteínas la información

genética en el DNA se copia en el RNA mensajero (mRNA)

• mRNA -> ribosomas -> síntesis de proteínas

Núcleo

• El área más oscura dentro del núcleo se denomina nucleolo– RNA ribosomal, ribosomas y proteínas– Ocurre síntesis de ribosomas– Ribosomas

• “fábrica” donde ocurre la síntesis de proteínas• Compuesto de RNA y proteínas

Sistema de Membranas

• Complejo sistema de membranas que crean compartimientos dentro de la célula– Incluye la membrana plasmática y membranas

de los organelos

• Regiones especializadas que separan una variedad de rxns. bioquímicas y procesan diferentes tipos de moléculas de manera específica


• Vesículas son sacos membranosos que transportan sustancias especializadas entre las regiones separadas de éste sistema de membranas

• Existen proteínas que reconocen e indican hacia donde debe enviarse la vesícula y su contenido


• Retículo Endoplásmico (RE): serie de canales encerrados e interconectados dentro del citoplasma

• Existen dos tipos de RE– Rugoso/áspero: numerosos ribosomas– Liso: carece de ribosomas


• RE Liso: variedad de funciones– En algunas células contiene enzimas para

producir lípidos a partir de colesterol (ej. Esteroídes)

– Abundante en células hepáticas, con enzimas especializadas para detoxificar drogas

• Metabolismo de alcohol, desechos metabólicos

– Almacenamiento de calcio (ej. Músculos)


• RE Rugoso/Áspero está repleto de ribosomas en su exterior– Lugar de síntesis de proteínas– Produce proteínas y fosfolípidos que están

destinados para otras membranas – Se producen los componentes de nuevas

membranas• Proceso contínuo para transportar hacia el Golgi,

lisosomas y membrana plasmática


• RE Rugoso/Áspero– También se sintetizan enzimas digestivas y

hormonas proteícas, ya sea para uso celular interno o ser secretadas

• Durante síntesis se insertana través de la membrana del RE hacia el interior

• Éstas proteínas se desplazan por los canales, donde son modificadas

• Se acumulan en “bolsa” que se estrangulan formando vesículas para ser transportadas a su destino final (secreción, aparato de Golgi)


• Aparato de Golgi: conjunto especializado de membranas, derivadas del RE que se asemeja a una pila de bolsas aplanadas e interconectadas – Modificar moléculas

• Agregar carbohidratos (síntesis glucoproteínas)• Separar proteínas en péptidos pequeños

– Síntesis de polisacáridos (ej. celulosa, pectina)– Separar proteínas y lípidos según su destino

• Separar enzimas digestivas (para lisosomas) del colesterol (sínt. membranas nuevas) y hormonas proteícas (secretadas)

– Empacar moléculas finalizadas en vesículas para ser transportadas


• Tres destinos de proteínas sintetizadas:1. Proteínas para ser secretadas hechas en el

RE rugoso, viajan a través del Golgi, entonces son exportadas a través de la membrana plasmática – Figura 4-14 Procesamiento de anticuerpos


1. Proteínas digestivas, viajan por el Golgi, y entonces son empacadas como lisosomas para uso celular• Lisosomas se fusionan con vacuolas

alimenticias para digerir alimentos en sus nutrientes/componentes


1. Proteínas y lípidos que componen la membrana se sintetizan (RE) y viajan a través del sistema de membranas (Golgi) para la reparación, crecimiento y síntesis de membranas (organelos, plasmática)

Vacuolas

• Bolsas de membrana celular llenas de fluído que contienen variedad de moléculas

• Desempeñan varias funciones– Controla contenido de agua mediante vacuolas

contráctiles colectando y “pompeando” agua hacia afuera

– Soporte y almacenamiento a través de vacuolas centrales en células vegetales

• Mantiene el balance de agua• Almacena materiales tóxicos, nutrientes, o pigmentos• Provee presión de turgencia dentro del citoplasma para

mantener las células rígidas

Mitocondria

• Las células requieren de un abasto contínuo de energía para síntesis de moléculas, obtener nutrientes, excretar desechos, moverse y reproducirse

• “Centrales eléctricas” de la célula– Convierten la energía almacenada en los azúcares

(glucosa) en ATP (enlaces de alta energía)– La extracción de energía involucra reacciones aeróbicas

y anaeróbicas

Mitocondria

• Científicos creen que tanto las mitocondrias como los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias procariotas– Hipótesis de endosimbiosis

• Mitocondrias son organelos redondos, ovalados o tubulares que contienen una doble-membrana– La membrana interior forma pliegues llamados crestas– Compartimiento intermembranas entre las membranas

interna y externa– Matriz (compartimiento interior) espacio dentro de la

membrana interna

Cloroplastos

• Organelos especializados rodeados por una doble membrana– Membrana externa– La membrana interna encierra un espacio

lleno de fluído llamado estroma• Dentro hay pilas de bolsas membranosas,

huecas e interconectadas conocidas como grana (granum en singular)

– Estás bolsas individuales se conocen como tilacoides

Cloroplastos

• Las membranas de los tilacoides contienen la molécula de pigmento verde llamada clorofila

• Durante fotosíntesis, la clorofila capta energía solar y la tranfieres a otras moléculas en las membranas de los tilacoides– Producen ATP para sintetizar azúcares a

partir de CO2 y agua

Plástidos

• Organelos sólo encontrados en plantasy en protistas fotosintéticos

– Cloroplasto -> plástido especializado

• Rodeados por una doble membrana• Desempeñan diversas funciones

– Almacenamiento de pigmentos que imparten color (ej. frutas maduras)

– Almacenamiento de productos fotosintéticos (ej. almidón)

Células Procariotas

• La mayoría son muy pequeñas (< 5 µm long; bacterias)

• Estructura interna sencilla• Rodeadas por pared celular (rígida) que

les provee protección y forma característica

– Antibióticos inhiben síntesis de pared celular


• Algunas bacterias se mueven por flagelos (procariotas carecen de cilios)

• Bacterias infecciosas contienen polisacáridos en sus superficies que ayudan a adherirse a tejidos

– cápsulas y capas legamosas

• También pueden tener pelos/”pili” y fimbrias: proyecciones proteícas

– Adherirse– Intercambio material genético


• Bastincillos: bacilos• Esferas: cocos• Helices: espirilos


• Citoplasma homogéneo• Cromosoma sencillo y circular (hebra larga de

DNA)– El cromosoma está enrollado en la región central de la

célula: región nucleoide

• Contienen pequeños anillos de DNA (plásmidos) ubicados fuera de la región nucleoide (en el citoplasma)

– Genes para propiedades especiales• Resitencia a antibióticos


• Carecen de membrana nuclear y de organelos delimitados por membranas (sistema de membranas)

• Algunas contienen membranas internas con proteínas que ayudan a capturar luz y enzimas para generar energía

• Contienen ribosomas mas pequeños y con proteínas diferentes

• Tienen gránulos de alimento para almacenar moléculas ricas en energía (ej. glucógeno)

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