Capítulo 4 Estructura de la célula y funciones Lecture Outlines by Gregory Ahearn, University of North Florida Copyright © 2011 Pearson Education Inc. 4.1 Teoría Celular 1. Todo organismo está compuesto por una o más células 2. Los organismos más pequeños son unicelulares. En los organismos multicelulares las células son las unidades funcionales básicas 3. Todas las células proceden de otras células Indique el papel de Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolp Virchow en el estudio de la función celular Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. 4.2 Atributos básicos de las células La función limita el tamaño de la célula – Las células generalmente son pequeñas, ¿por qué? Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. 4.2 Atributos básicos de las células Todas las células tienen características comunes A. B. C. D. Membrana plasmática Citoplasma Ácidos nucleicos Obtención de energía y materiales Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. A- Membrana plasmática Formada por doble capa de fosfolípidos, proteínas y colesterol 1. Aísla el contenido de la célula del ambiente exterior 2. Regula la entrada y salida de materiales de la célula 3. Permite la interacción con otras células y con el ambiente extracelular FIGURA 4-2 La membrana plasmática Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. B- Citoplasma Es el espacio interior donde ocurren las reacciones metabólicas de la célula 1. Contiene organelos 2. La porción fluida (citosol) contiene agua, sales y una variedad de moléculas orgánicas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Célula animal representativa Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Célula vegetal representativa Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. C- Ácidos Nucleicos ADN (ácido desoxiribonucleico) Molécula de la herencia ARN (ácido desoxiribonucleico) Copiar y ejecutar la construcción de las proteínas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. D- Obtención de energía y materiales del medio Todas las células obtienen energía y nutrimentos del ambiente. Todas las células utilizan bloques de construcción para construir las biomoléculas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tipos básicos de células Células procariontes Dominio Bacteria Dominio Archaea Células eucariontes Dominio Eukarya (Animales, Plantas, Hongos, Protistas) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. 4.3 Células Eucariontes Son más grandes que las procariontes. Contienen: • • • • • Citoplasma con núcleo y otras organelas Citoesqueleto Pared celular Plastidios y vacuola central (célula vegetal) Vesículas, vacuolas digestivas y cilios (célula animal) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. A) El núcleo Es el centro de control. Formado por: Membrana nuclear Cromatina Nucleolo Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Membrana nuclear Separa a los cromosomas del citoplasma. Doble membrana con poros nucleares para el transporte de moléculas (agua, iones, proteínas, trozos de ribosomas y RNA) La membrana nuclear exterior tiene ribosomas incrustados Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Cromatina Mezcla de ADN y proteínas – Cromosomas condensados (durante la división celular) – Cromatina difusa (el DNA dirige las reacciones por medio de un RNA mensajero para realizar la síntesis de proteínas celulares) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Nucleolo Región dentro del núcleo que se tiñe de color oscuro – Son los sitios donde se realiza la síntesis de los ribosomas. – Los ribosomas sintetizan las proteínas. FIGURA 4-10 Ribosomas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. B) El citoesqueleto Brinda forma, soporte y movimiento. Participan en la division celular (movimientos cromosómicos y citocinesis) Formado por tres tipos de fibras proteícas • Microfilamentos (delgados) • Filamentos intermedios (medianos) • Microtúbulos (gruesos) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 4-2 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Cilios y flagelos Mueven las células a través de fluidos o dirigen los fluidos hacia las células utilizando ATP Formados por microtúbulos en una disposición “9+2” Surgen de un cuerpo basal (derivado de un centriolo) anclado justo debajo de la membrana plasmática Los cilios son cortos (10-25 micras) y numerosos, los flagelos son largos (50-75 micras) y menos numerosos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. FIGURA 4-6 Cilios y flagelos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. ¿Cómo se mueven los cilios y flagelos? Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. C- Sistema de membranas Incluye la membrana plasmática y las membranas de algunos organelos (núcleo, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, vesículas y vacuolas) La membrana plasmática aísla a la célula y permite la regulación del transporte. Las plantas, los hongos y algunos protistas tienen una pared celular fuera de la membrana plasmática Los sacos membranosos llamados vesículas transportan las membranas y el contenido especializado entre las regiones separadas del sistema de membranas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. C- Sistema de membranas El retículo endoplásmico (RE) forma canales encerrados por membrana dentro del citoplasma. Existen dos formas de RE: Liso: Sin ribosomas. Síntesis de lípidos, detoxificación Rugoso: Con ribosomas. Síntesis de proteínas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. C- Sistema de membranas El aparato de Golgi es una pila de bolsas aplanadas e interconectadas. • Recibe proteínas del RE (a través de las vesículas) y las clasifica • Modifica algunas moléculas (por ejemplo, las proteínas a glucoproteínas) • Empaca el material en vesículas para exportarlo Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Ejemplos sobre la función del sistema de membranas 1- Las proteínas secretadas en el RER, viajan a través de Golgi, y luego son exportadas por la membrana plasmática. La Figura 4-13 ilustra el proceso de los anticuerpos, proteínas producidas por los glóbulos blancos que se adhieren a los organismos invasores y ayudan a destruirlos. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Ejemplos sobre la función del sistema de membranas 1- Formación y función de lisosomas y vacuolas alimentarias Figura 4-13 Formación y función de lisosomas y vacuolas alimentarias Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. D- Vacuolas Bolsas de membrana celular llenas de fluido. Funciones de las vacuolas • Las vacuolas contráctiles de organismos de agua dulce recolectan y drenan el agua Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. D- Vacuolas • Las vacuolas centrales vegetales tienen varias funciones: – Participan en el equilibrio hídrico de la célula. – Almacenan desechos, nutrimentos o pigmentos tóxicos. – Proporcionan presión de turgencia en el citoplasma para mantener la rigidez de la célula. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. E- Mitocondrias Son organelos redondos, ovalados o tubulares que tienen un par de membranas. – La membrana interior forma pliegues profundos llamados crestas. – El compartimiento intermembranas está ubicado entre la membrana externa e interna. – La matriz se encuentra entre los pliegues de la membrana interior. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. FIGURA 4-17 Una mitocondria Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. E- Mitocondrias Funcionan como las “centrales eléctricas de la célula” – Las mitocondrias extraen energía de las moléculas de alimento – La energía extraída es almacenada en enlaces de alta energía del ATP – El proceso de extracción de energía implica reacciones anaeróbicas y aeróbicas – Las mitocondrias podrían ser restos de bacterias procariontes (hipótesis endosimbiótica). Indique las principales pruebas de que las mitocondrias eran probablemente bacterias Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. F- Cloroplastos En ellos ocurre la fotosíntesis – Poseen doble membrane: Membrana externa separa el cloroplasto del citoplasma Membrana interna contiene los tilacoides y un medio fluido (estroma). Los tilacoides contienen la clorofila Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. G- Plastidios Se utilizan como sitios de almacenaje – Se encuentran en plantas y algunos protistas – Poseen doble membrana – Almacenan almidón o pigmentos fotosintéticos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Células procariontes – – – – – – – – Son pequeñas. Casi todas las células procarióticas (bacterias) miden < 5 micras de largo. Tienen menos estructuras especializadas en su citoplasma. Carecen de núcleo y otras organelas Poseen ribosomas Poseen uno o más cromosomas circulares (plásmidos) en el nucleoide Presentan pared celular de peptidoglicanos Se mueven por flagelos Se adhieren a la superficie a través de proteínas llamadas pilli (“pelos”) Forma esférica (cocos) de bastón (bacilos) o helicoidal (espirilos) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. FIGURA 4-19 Células procarióticas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc.