ORGANIZACIN CELULAR organelos y membranas celulares 1 MIRCOLES

ORGANIZACIÓN CELULAR: organelos y membranas celulares 1 MIÉRCOLES 29 DE JULIO 2009

Células eucariotas 2 �Células cuyos organelos están rodeados por membranas �Poseen núcleo verdadero � Ventajas de poseer “compartimentos separados”: 1. Las reacciones se pueden llevar a cabo en espacios pequeños 2. Permiten el almacenamiento de energía 3. Las membranas sirven como superficies de actividad celular 4. Evita que los reactivos estén presentes en partes donde podrían tener efectos adversos

3 nucleoplasma Célula vegetal mostrando el núcleo citoplasma Célula animal mostrando el núcleo El citoplasma incluye al citosol y a todos los organelos celulares. http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 2. htm

Estructuras de una célula eucariota 4 �Núcleo / citoplasma Contenido del Citoplasma: �Sistema membranoso celular �Organelos transductores de energía �Citosqueleto

Estructuras Celulares LOCALIZACIÓN ESTRUCTURA Núcleo Celular Núcleo 5 Nucleolo Cromosomas Organelos citoplasmáticos Membrana plasmática Retículo endoplasmático (liso y rugoso) Ribosomas Complejo de Golgi Lisosomas Microcuerpos (peroxisomas) Mitocondrias Plastidios (cloroplastos) Citoesqueleto Microtúbulos Microfilamentos Centriolos Cilios Flagelos

MEMBRANAS BIOLÓGICAS 6 PERMITEN A LA CÉLULA CONSERVAR UN AMBIENTE INTERNO ADECUADO PARA SUS REACCIONES QUÍMICAS • SEPARAN FÍSICAMENTE A LA CÉLULA DE SU AMBIENTE • SON ESTRUCTURAS DINÁMICAS Y COMPLEJAS FORMADAS POR UNA BICAPA LIPÍDICA CON PROTEÍNAS EN MOVIMIENTO CONSTANTE •

Composición de la membrana plasmática 7 �Bicapa lipídica con proteínas + pequeñas cantidades de ARN Los principales lípidos componentes son los fosfolípidos que le confieren sus características y propiedades físicas y además forman la bicapa Las proteínas pueden ser de dos tipos: proteínas transmembrana (integrales) o proteínas periféricas �La apariencia es de un mosaico Fotografías tomadas de: http: //senior. british. edu. uy/odiaz/membrana%20 celular. htm, a menos que esté de otra forma indicado en la diapositiva

� http: //iescarin. educa. aragon. es/depart/biogeo/varios/Biologia. Curtis/Seccion%201/1%20 -%20 Capitulo%205. htm 8

Los lípidos de la membrana 9 �La temperatura es importante para mantener su estado y fluidez �A bajas temperaturas los organismos regulan la composición de sus membranas para mantener la fluidez y permeabilidad

Las características anfotéricas de los fosfolípidos les permiten forman la bicapa que forma la membrana. Otros lípidos no tienen la misma característica. 10

Las proteínas de la membrana 11 �Sitios de recepción �Ayudan en el transporte transmembranoso �Enzimas �Ayudan en la unión de células �Sirven de unión con el citosqueleto

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13 CONTINUACIÓN: LA ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS CELULARES Viernes 31 de julio de 2009.

� http: //iescarin. educa. aragon. es/depart/biogeo/varios/Biologia. Curtis/Seccion%201/1%20 -%20 Capitulo%205. htm 14

Las características anfotéricas de los fosfolípidos les permiten forman la bicapa que forma la membrana. Otros lípidos no tienen la misma característica. 15

Las proteínas de la membrana 16 �Sitios de recepción �Ayudan en el transporte transmembranoso �Enzimas �Ayudan en la unión de células �Sirven de unión con el citosqueleto

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Funciones de la Membrana Celular 18 � Límite de la célula y organelos celulares � Proporciona estructura y son sitio de reacción � Regula intercambio con el exterior (paso de iones, nutrientes y gases) � Interviene en la pinocitosis, fagocitosis, secreción y excreción � Interviene en la irritabilidad y excitación, indispensables en la transferencia y almacenamiento de energía � Interviene en la motilidad, y forma estructuras especializadas de movimiento (cilios, flagelos y microvellosidades) � Interviene en la comunicación e intercambio de información, por transmisión nerviosa, acción hormonal, respuesta antigénica y quimiotaxis � Inicia la autólisis después de la muerte celular –apoptosis-

Reacciones metabólicas específicas en algunas de las membranas celulares 19 � Fosforilación oxidativa en membranas mitocondriales � Fotosíntesis en membranas de cloroplastos � Síntesis de ácidos grasos por el RE liso � Detoxificación de drogas en RE liso � Síntesis de proteínas por el RE rugoso � Agregación del hidrato de carbono para formar glucoproteínas en membrana del Aparato de Golgi

Los Organelos Celulares 20

Organelo celular 21 �Organización de moléculas diversas que forman estructuras complejas y muy especializadas �Órganos que conforman la célula �Estructuras especializadas dentro de la células, normalmente rodeados de una membrana que tienen funciones específicas dentro de la organización celular

22 http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/images/celulaaldea. gif fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 1. htm

EL NUCLEO 23 �Componentes: Membrana nuclear Nucleoplasma Nucleolo Cromosomas �Función Centro regulador de la célula

Núcleo 24 �Organelo más prominente �Esférico u oval, localizado relativamente al centro de la célula �El esqueleto nuclear esta formado por las láminas

25 Célula vegetal mostrando el núcleo Célula animal mostrando el núcleo http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 2. htm

Síntesis de proteínas 26 �Regulado por el núcleo RNA mensajero ribosomas síntesis �Genes Unidades básicas de la herencia, formados por las moléculas de DNA, contienen las instrucciones codificadas químicamente para la producción de casi todas las proteínas necesarias para la célula

Nucleolo 27 �Lugar de síntesis del RNA ribosómico y ensamble de ribosomas �No está limitado por una membrana Cromatina �Complejo formado por el DNA y proteínas �La cromatina organizada forma los cromosomas DNA Forma cromatina Cromatina organizada = cromosomas

SISTEMA DE MEMBRANAS INTERNAS 28 �Organelos membranosos que interactúan por medio de vesículas o se comunican por conexiones físicas entre sus membranas �Componentes: Retículo endoplasmático (liso y rugoso) Complejo de Golgi Lisosomas Membrana plasmática

Retículo endoplasmático 29 � Uno de los principales centros de síntesis y ensamble de proteínas (su función principal) � Complejo de membranas internas continuo a la membrana nuclear � Serie de estructuras estrechamente hacinadas y aplanadas en forma de saco que forman compartimientos interconectados en el citoplasma, no comunica directamente con otros organelos � Contiene enzimas que catalizan muchos tipos de reacciones químicas distintas

Micrografías del Retículo Endoplasmático 30

Comunicación entre el RE y el Aparato de Golgi 1. Núcleo 2. Poro Nuclear 3. Retículo endoplasmático rugoso 4. Retículo endoplasmático liso 5. Ribosoma sobre el RE rugoso 6. Transporte de proteínas 7. Vesícula de transporte 8. Aparato de Golgi 9. Cara Cis del Aparato de Golgi 10. Cara Trans del Aparato de Golgi 11. Cisterna del Aparato de Golgi 31

Retículo endoplasmático rugoso Retículo endoplasmático liso 32 � Más tubular � No tiene ribosomas, superficie externa lisa � Sitio principal de metabolismo de fosfolípidos, esteroides, ácidos grasos � Importante en la localización de enzimas destoxificadoras � Muchos en los hepatocitos � Posee ribosomas � Sitio de síntesis de proteínas que se adhieren a carbohidratos, lípidos y otros compuestos

Continuación: organelos celulares membranosos 33 LUNES 3 DE AGOSTO DE 2009

Ribosomas 34 �Sitio de síntesis proteica (incluidos los ribosomas libres en el citoplasma) �No están rodeados por membrana �Se encuentran en eucariotas y en procariotas �Estructuralmente consisten en una subunidad grande y otra pequeña �Bioquímicamente formados por ARN ribosómico (ARNr) y cerca de 50 proteínas estructurales �A menudo se encuentran asociados al retículo endoplasmático

Mecanismo de funcionamiento de un ribosoma 35 1. El ARN mensajero (ARNm) se mueve a través del ribosoma 2. Los aminoácidos pegados a los ARN de transferencia (ARNt) son llevados al ribosoma 3. Los aminoácidos se unen para formar a las proteínas http: //www. maph 49. galeon. com/celula/rireview. html

Estructura de un ribosoma 36 Los ribosomas libres sintetizan la proteína que funciona en el citosol. Los ribosomas ligados al RE hacen proteínas que se distribuyen por el sistema de membranas.

Aparto (complejo) de Golgi 37 � Su función principal es procesar y empacar proteínas � Formado por sacos aplanados, limitados por membranas y apilados libremente unos sobre otros � Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplásmico rugoso � Se diferencia del ER por no estar unido al núcleo http: //whfreeman. com/life/update/chap 04. html.

Lisosomas 38 � Pequeños sacos de enzimas digestivas, producidas por el Complejo de Golgi � Desdoblan compuestos formados en la célula de origen intracelular y extracelular � En células con déficit energético lisan organelos para fuente de energía � Encargadas de la autólisis celular Tomado de: http: //whfreeman. com/life/update/chap 04. html; http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 3. htm#ribosomastit

Vacuolas 39 �Espacio o cavidad rodeada de una membrana �Sacos grandes llenos de líquido (unión de varias vesículas) �Almacena agua, alimentos, sales, pigmentos y desechos �Carecen de estructura interna �Se presentan en células vegetales y de hongos

40 http: //ciencia-cl. webcindario. com/articulos_biologia/vacuola. htm

Microcuerpos 41 �Organelos membranosos �Forman compartimientos donde se llevan a cabo reacciones químicas especializadas � Peroxisomas: para metabolismo del peróxido resultante del desdoblamiento de los lípidos � Glioxisomas: azúcares en plantas ayudan en la conversión de grasas a

Organelos Transductores de Energía 42 • MITOCONDRIAS: SITIO DE RESPIRACIÓN CELULAR • CLOROPLASTOS: SITIO DE FOTOSÍNTESIS También ocurren conversiones de energía en el citosol. Se les llama organelos transductores de energía ya que se especializan en facilitar la conversión de la energía de una forma a otra. Normalmente el producto de la transformación es el ATP.

Mitocondrias 43 �Sitio de respiración celular �Más numerosas en células activas y que requieren mucha energía �Tiene una doble membrana separada por el espacio intermembranoso. �Matriz: espacio rodeado por la membrana interna, contiene E´s que para desdoblar moléculas alimenticias y liberar energía �La membrana interna se pliega para formar crestas que aumentan la superficie de área, además posee enzimas y otras proteínas que ayudan a convertir energía química a ATP

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45 http: //recursos. cnice. mec. es/biosfera/alumno/2 bachillerato/Fisiologia_celular/contenidos 7. htm

Función de la mitocondria en la respiración celular. 46

Qué es el ADN mitocondrial? 47 �También se le llama cromosoma mitocondrial y es de forma circular �ADN contenido en el compartimento interno de la mitocondria �Gran parte de las secuencias de ADN de las mitocondrias se sintetiza en los ribosomas libres �Proviene principalmente del citoplasma del óvulo, por lo que todo el ADN mitocondrial se hereda por línea materna http: //www. bioethics. gov/reports/stemcell/glossary. html

Plástides (plastidios) 48 �Organelos que producen y almacenan materiales alimenticios en celulas vegetales y de algas �Se derivan de proplástides no especializados Cromoplastos: contienen pigmentos que confieren colores característicos a flores y frutos Leucoplastos: carecen de pigmentos y se localizan en raíces y tubérculos donde sirven para almacenar almidón Cloroplastos: sitios donde se lleva a cabo la fotosíntesis

CLOROPLASTOS 49 �Convierten energía luminosa en energía química mediante la fotosíntesis �Generalmente estructuras discoides con una membrana interna y una externa �Una tercera membrana interna forma sacos discoides aplanados llamados tilacoides que contienen la clorofila (o pigmento fotosintético)

http: //www. nrc-cnrc. gc. ca/eng/education/ Biology/gallery/chloroplast. html 50 Diagrama de un cloroplasto

Citosqueleto 51 • RED COMPLEJA DE FIBRAS PROTEICAS • PRESENTE EN TODAS LAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS • LE CONFIEREN A LA CÉLULA LA CAPACIDAD DE CAMBIAR DE FORMA Y MOVERSE

Componentes proteicos del citosqueleto Filamento de actina http: //recursos. cnice. mec. es/biosfera/alumno/2 bachillerato/La_celula/contenidos 7. htm

Componentes del citosqueleto 53 Modificado de: http: //whfreeman. com/life/update/chap 04. html; En http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 3. htm

Microtúbulos 54 �Participan en el movimiento de cromosomas durante la división celular �Son los principales componentes estructurales de cilios y flagelos

Microfilamentos 55 �Cadenas entrelazadas de actina y proteínas afines �En fibras musculares generan las fuerzas que participan en la contracción �Sirven de sostén mecánico a las estructuras celulares �Forman parte de las microbellosidades �En la división celular ayudan a constreñir la célula

Filamentos intermedios 56 �Ayudan a estabilizar la forma celular �Fibras formadas de polímeros muy resistentes y estables �Se cree que ayudan a fortalecer el citoesqueleto y abundan en partes de la célula que pueden estar sujetas a tensión mecánica

57 http: //cancerquest. org/index. cfm? page=46&lang=spanish http: //www. biosci. uga. edu/almanac/bio_103/notes/may_16. html. http: //fai. unne. edu. ar/biologia/cel_euca/celula 3. htm#ribosomastit

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Centriolos 59 �Son 2 �Se localizan cerca del centro de la célula �Se componen de 9 conjuntos de 3 microtúbulos que forman un cilindro hueco �Se duplican antes de la división celular y al parecer participan en algunos tipos de ensambles de microtúbulos �Se desconoce su función específica �Están ausentes en la mayoría de células vegetales

Cilios y flagelos 60 �Formados de microtúbulos �Participan en el movimiento celular �Fijados a la superficie celular

http: //iescarin. educa. aragon. es/depart/biogeo/varios/Biologia. C urtis/Seccion%201/1%20 -%20 Capitulo%205. htm 61

Matriz extracelular 62 �Cubierta secretada por la célula que se extiende más aya de la superficie celular �En las células vegetales corresponde a la pared celular �En células animales pueden ser protéicas o formadas de polisacáridos quedan unidos a la célula y llenan espacios entre células y tejidos

http: //kentsimmons. uwinnipeg. ca/cm 1504/cellwall. htm 63

RESUMEN DE LAS ESTRUCTURAS CELULARES Y SUS FUNCIONES 64 ESTRUCTURA DESCRIPCIÓN FUNCIÓN Núcleo celular Núcleo Grande, membrana doble, contiene a los nucleolos y cromosomas Centro regulador de la célula Nucleolo Cuerpo granular en el núcleo, consiste de ARN y proteínas Sitio de síntesis de ARN ribosómico y ensamble de ribosomas Cromosomas Compuesto de ADN y proteínas; visible en forma cilíndrica durante la visión celular Contiene genes que son las unidades de información hereditaria encargadas de regir la estructura y actividades celulares

Sistema membranoso celular 65 ESTRUCTURA DESCRIPCIÓN FUNCIÓN Membrana plasmática Membrana que limita a las células vivas Regula movimiento de materiales a través de la membrana, ayuda a conservar la forma y en comunicación Retículo endoplasmático (RE) Red de membranas internas que se extienden en el citoplasma Síntesis de proteínas y lípidos ; da origen a vesículas de transporte intracelular RE liso Carece de ribosomas en la superficie externa Biosíntesis de lípidos y detoxificación de medicamentos RE rugoso Presenta ribosomas adheridos a la superficie externa Síntesis de proteínas para su secreción e incorporación a membranas Ribosomas Gránulos compuestos de ARN y proteínas; algunos adheridos al RE y otros libres en el citoplasma Síntesis de polipéptidos Lisosomas Sacos membranosos (en animales) Modificación y empaque de proteínas, clasificación de proteínas que se distribuyen por vacuolas a otros organelos Vacuolas Sacos membranosos presentes en plantas, hongos y algas Transporte y almacenamiento de materiales, desechos y agua Vesículas Sacos membranosos en células animales Transporte y almacenamiento de materiales, desechos y agua Microcuerpos Sacos membranosos que contienen diversas enzimas y compuestos especiales como peróxido Sitios de reacciones metabólicas específicas

ESTRUCTURA DESCRIPCIÓN FUNCIÓN Organelos Transductores de Energía Mitocondrias Sacos consistentes de dos membranas, en la 66 que la interna se pliega para formar crestas Sitio de muchas reacciones de la respiración celular; transformación de la energía de la glucosa o lípidos en energía almacenada en el ATP Plástides Estructura de membrana doble que envuelve a las membranas tilacoides internas Fotosíntesis en el caso de los cloroplastos, otras transformaciones energéticas según sea el plástide particular Citosqueleto Microtúbulos Tubos huecos compuestos de subunidades de la proteína tubulina Sostén estructural, participan en el movimiento de organelos y división celular; componente de cilios, flagelos y centriolos Microfilamentos Estructuras sólidas en forma de bastón formadas por la proteína actina Sostén estructural, participan en el movimiento celular y de sus organelos y en la división celular Centriolos Pares de cilindros huevos localizados cerca del centro de la célula; cada uno consiste de 9 tripletes de microtúbulos Se unen por el huso mitótico durante la división celular en animales; fijar y organizar la formación de microtúbulos en células animales; ausente en plantas superiores Cilios Proyecciones que se extienen desde la superficie celular, están cubiertas de membrana plasmática y se componen de dos microtúbulos centrales y 9 periféricos Movimiento de algunos organismos unicelular, para mover materiales sobre la superficie de algunos tejidos Flagelos Proyecciones largas compuestas de dos microtúbulos centrales y 9 periféricos que se extienden desde la superficie celular y están cubiertos de membrana plasmática Locomoción de espermatozoides y algunos organismos unicelulares