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CÉLULA EUCARIONTE
Los seres vivos de los reinos Protista, Hongos, Plantas y Animales están constituidos por células del modelo eucarionte. Aunque hay células muy diferenciadas (muy especializadas), sobre todo en organismos unicelulares, la estructura básica de todas ellas es esencialmente similar. Matriz citoplasmática Hialoplasma o citosol. Mitocondrias. Cloroplastos y otros plástidos (en células vegetales y algas). Retículo endoplasmático agranular o liso. Retículo endoplasmático granular o rugoso. Complejo o aparato de Golgi. Lisosomas. Peroxisomas. Vacuolas. Inclusiones. Ribosomas y polirribosomas o polisomas. Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Centríolo y derivados centriolares. Cilias y flagelos (ausentes en células de vegetales superiores y hongos). Núcleo, a su vez constituido por: envoltura nuclear, jugo nuclear, cromatina/cromosomas nucléolo. Es conveniente recalcar las principales diferencias entre células animales y células vegetales. Las células animales carecen de pared celular y de plástidos, presentan centríolo y derivados centriolares; cuando presentan vacuolas, éstas son pequeñas. En cambio, en las células vegetales siempre se encuentra una pared celular por fuera de la membrana plasmática; además presentan plástidos y una vacuola grande que puede constituir un importante volumen celular. Las células de vegetales superiores carecen de centríolos y derivados centriolares. ESTRUCTURAS Y ORGÁNILOS CELULARES PARED CELULAR Características: La pared celular, secretada por la misma célula, es rígida, fuerte y bastante porosa. Es un componente típico de las células eucarióticas vegetales y fúngicas. En las células vivas las paredes tienen un papel importante en actividades como absorción, transpiración, traslocación, secreción y reacciones de reconocimiento, como en los casos de germinación de tubos polínicos y defensa contra bacterias u otros patógenos. Son persistentes y se preservan bien, por lo cual se pueden estudiar fácilmente en plantas secas y también en los fósiles.
Inclusive en células muertas son funcionales las paredes celulares: en los árboles, la mayor parte de la madera y la corteza está formada sólo de paredes celulares, ya que el protoplasto muere y sirven como soporte mecánico de los órganos vegetales. En la corteza las paredes celulares contienen materiales que protegen las células subyacentes de la desecación. En la madera las paredes celulares son gruesas y rígidas y sirven como soporte mecánico de los órganos vegetales. Lámina media. Es la primera capa que se forma y la más externa. Aparece entre las láminas primarias de las células vecinas, excepto en los sitios donde hay plasmodesmos , que son canales que atraviesan la membrana y la pared celular. Está compuesta fundamentalmente por pectina (heteropolisacárido). La pared primaria. Permite el crecimiento celular. Es una capa delgada y flexible, permitiendo que la célula se expanda y crezca. Está próxima a la membrana plasmática. Está formada por fibras de celulosa en una matriz de polisacáridos ( hemicelulosa y pectina ), monosacáridos y algunas proteínas. Pared secundaria. Se desarrolla cuando el crecimiento celular ha cesado. Esta tercera capa, es más gruesa y rígida que la primaria. Químicamente es similar a la pared primaria, pero tiene más celulosa y menos pectina. Tiene estructura laminar, con las fibras de celulosa muy ordenadas, formando una estructura que le da mucha resistencia. Composición química: La pared primaria está constituida por microfibrillas de celulosa orientadas en diferentes direcciones formando una red relativamente laxa, que se halla embebida en una matriz integrada por dos polisacáridos, la hemicelulosa y la pectina. La pared secundaria está formada por microfibrillas de celulosa y por hemicelulosa. La orientación de las microfibrillas en las sucesivas capas es diferente, lo cual le confiere escasa elasticidad y flexibilidad. En algunos casos, esta pared presenta otras moléculas en la matriz, como la lignina (que reemplaza a la pectina), que le otorga resistencia a la presión; la lignina se encuentra principalmente en las paredes de las células leñosas. Funciones: La pared celular otorga rigidez, soporte y protección a la célula vegetal. Actúa como límite resistente que impide la exagerada distensión de la membrana plasmática y su posible ruptura debida a una entrada excesiva de agua. La pared celular no presenta funciones de selectividad como las de la membrana plasmática; es decir, el pasaje de sustancias a través de la pared no está controlado. MEMBRANA PLASMATICA Características: Al microscopio electrónico de transmisión (M.E.T.) con técnicas de cortes finos, la membrana plasmática y otras membranas intracelulares presentan una estructura trilaminar de un espesor aproximado a los 75 A (los valores pueden oscilar entre 60 y 90 A). Composición química: Está constituida por proteínas, lípidos e hidratos de carbono (estos últimos no se encuentran en membranas procariontes). La proporción en que se hallan suele variar considerablemente de acuerdo con la función que lleva a cabo la célula. La membrana plasmática de las células eucariontes
Características : es la parte de una célula eucariota y procariota que se encuentra entre el núcleo y la membrana plasmática. Es un gel casi líquido, que representa aproximadamente el 55 % del volumen celular llamado citosol o hialoplásma, donde se hallan inmersos el citoesqueleto (parte insoluble) y los orgánulos de la célula. En el hialoplasma también se encuentran sustancias de reserva, como gotitas de lípidos (que en células adiposas pueden constituir casi el 100 % del volumen) y gránulos de glucógeno. Composición química: El hialoplasma está compuesto por agua, iones, moléculas orgánicas pequeñas y macromoléculas, en particular proteínas (que constituyen el. 20 % de su peso), como las del citoesqueleto y numerosas enzimas. Funciones: En el hialoplasma se realizan reacciones correspondientes a muchas vías metabólicas: glucólisis, fermentaciones, activación de los aminoácidos para la síntesis de proteínas, síntesis de azúcares de cinco carbonos (o vía de las pentosas), síntesis del glucógeno, etc. Con respecto a su papel estructural, se observa en algunas células que la capa más externa es más rígida o gelificada; recibe el nombre de ectoplasma y usualmente carece de orgánulos. MITOCONDRIAS Características: Son estructuras generalmente cilíndricas u ovoides. Las técnicas de microcinematografía permiten visualizar cambios morfológicos de estos orgánilos a lo largo de la vida celular. La mitocondria está limitada por dos membranas muy especializadas, una externa lisa y otra interna plegada hacia adentro formando proyecciones llamadas crestas. Ambas membranas están separadas por un espacio o cámara externa. La membrana interna, con sus crestas, delimita una cámara interna ocupada por la matriz mitocondial. Composición química: La membrana externa posee lípidos y proteínas, entre las que se cuentan enzimas, proteínas canal y proteínas transportadoras. El contenido de la cámara externa es semejante al del hialoplasma, debido a la permeabilidad de la membrana externa. La membrana interna es muy rica en proteínas, entre las cuales se encuentran proteínas transportadoras, citocromos, otros componentes de la cadena respiratoria y enzimas. Entre los lípidos de la membrana interna no se encuentra colesterol, de modo que su composición es semejante a la de las membranas procariontes. La organización lipoprotéica de la membrana interna la hace permeable sólo a pocos tipos de moléculas. Las crestas de la membrana interna aumentan su superficie unas cinco veces respecto de la correspondiente a la membrana externa. En estas crestas se han hallado proyecciones en forma de hongo (dirigidas hacia la matriz mitocondrial), que se denominan partículas elementales o conjuntos respiratorios las cuales contienen la enzima para la síntesis del ATP. La matriz mitocondrial contiene una elevada concentración de proteínas, principalmente enzimas (más de 100 tipos diferentes), iones (fosfato, calcio), nucleótidos, coenzimas y diversos metabólitos; además posee ADN de tipo procarionte (circular y desprovisto de proteínas), que codifica la estructura de
algunas proteínas mitocondriales. En la misma mitocondria se realiza la síntesis de esas proteínas sobre ribosomas de tipo procarionte (70 S), si bien la mayoría de las proteínas mitocondriales es de síntesis citoplasmática. La presencia de ADN convierte a las mitocondrias en orgánilos semiautónomos y autoduplicables. Funciones: En la mitocondria se realizan oxidaciones de moléculas orgánicas, utilizando oxígeno como último aceptor de electrones; de este proceso se obtiene energía química que se almacena en uniones de alta energía en el ATP, utilizable para otras actividades celulares. En la matriz mitocondrial son oxidados el ácido pirúvico (que puede provenir de la oxidación citoplasmática de la glucosa, o glucólisis), los ácidos grasos y los aminoácidos. Sobre la pared mitocondrial se realiza la cadena respiratoria acoplada con la fosforilación oxidativa. donde se realiza la reacción de formación del ATP (En procariontes aeróbicos, las actividades equivalentes a las de las crestas mitocondriales se realizan sobre la membrana plasmática.) PLÁSTIDOS Características: son orgánulos celulares eucarióticos, propios de las plantas y algas. Su función principal es la producción y almacenamiento de importantes compuestos químicos usados por la célula. Así, juegan un papel importante en los procesos como la fotosíntesis, la síntesis de lípidos y aminoácidos, determinando el color de frutas y flores, entre otras funciones. Clasificación: Los plástidos pueden clasificarse en:
1. Incoloros o leucoplastos Son vacuolas limitadas por dos membranas. Su función es el almacenamiento de sustancias de reserva; como las siguientes: ▪ almidón, en amiloplastos ▪ aceites (lípidos) en oleoplastos ▪ proteínas, en proteinoplastos. 2. Cromoplastos Son vacuolas limitadas por dos membranas, que contienen diversos tipos de pigmentos. Pueden ser: Fotosintéticamente activos: ▪ cloroplastos (con pigmento clorofila, principalmente). ▪ feoplastos (con pigmentos clorofila y carotenoides pardos). ▪ rodoplastos (con pigmentos clorofila, ficoeritrina roja y ficocianina azul) Sin actividad fotosintética: cromoplastos con diversos pigmentos (por ejemplo, licopenos) que den coloración a flores, frutos y otras partes del vegetal. No presentan actividad metabólica y su función parece estar ligada a la polinización y a la dispersión de los frutos. 3. Cloroplastos Características y composición química: Son orgánulos de forma ovoide o discoidal, aunque pueden presentar otras morfologías más irregulares. El cloroplasto está limitado por una envoltura formada por dos, membranas. Ambas membranas están separadas por un espacio cuyo contenido es se semejante al de del hialoplasma. La membrana interna del cloroplasto encierra una matriz o estroma que contiene un elevado porcentaje de proteínas. En el estroma se halla un sistema de sacos membranosos cerrados, llamados tilacoides.
La extensión y distribución del R.E.G. es variable, y depende de la actividad metabólica particular de la célula; puede modificarse a lo largo de la vida celular. Funciones: El retículo endoplasmático granular tiene a su cargo la síntesis de glucoproteínas. Los ribosomas adosados a sus membranas sintetizan proteínas que no se liberan al hialoplasma; estas proteínas se introducen en la misma membrana del R.E.G., pudiendo permanecer allí, o bien ser conducidas al interior de la cavidad del saco. A medida que son sintetizadas, las proteínas experimentan la adición de un oligosacárido, de lo cual resultan glucoproteínas. Las glucoproteínas que se producen en el R.E.G. pueden ser de tres tipos: ▪ proteínas de membrana que permitirán el crecimiento del retículo, del aparato de Golgi y finalmente de la membrana plasmática; ▪ proteínas de secreción, que pasarán por el aparato de Golgi para ser acondicionadas antes de su salida de la célula ▪ enzimas hidrolíticas, que van a formar parte de los lisosomas, de cuyo armado también es responsable el aparato de Golgi. El R.E.G. está muy desarrollado en células con gran actividad secretora de proteínas, por ejemplo, los plasmocitos que elaboran anticuerpos, las células pancreáticas que producen hormonas o enzimas digestivas, los fibroblastos que sintetizan colágeno, los hepatocitos que elaboran proteínas plasmáticas,etc APARATO DE GOLGI Características: Es un sistema formado por apilamientos de 4 a 8 sacos aplanados, con bordes dilatados; los sacos se disponen a veces concéntricamente. Cada apilamiento suele denominarse dictiosoma, y cuenta además con vesículas (pequeñas) y vacuolas (más grandes), ubicadas cerca de los bordes dilatados, de los cuales aparentemente se han desprendido. Formación de vesículas a partir del aparato de Golgi: El número de dictiosomas que componen el aparato de Golgi (que puede variar entre veinte y varios miles) y su distribución dependen de la función y del estado metabólico de la célula a la que pertenece. Funciones: el aparato de Golgi interviene en los siguientes procesos: Acondicionamiento de las sustancias provenientes del retículo endoplasmático para su destino posterior; las glucoproteínas provenientes del R.E.G. y los lípidos sintetizados en el R.E.L. llegan al aparato de Golgi dentro de las vesículas con las que se han separado de esos sistemas membranosos; el acondicionamiento de estas sustancias requiere que recorran tres zonas específicas del dictiosoma.
Síntesis de algunos polisacáridos pertenecientes a la pared de células vegetales, exceptuando la síntesis de celulosa que se realiza sobre la membrana celular; Formación de las placas divisoria entre dos células hijas. Al finalizar la división en células vegetales, los dictiosomas se ordenan alrededor de los microtúbulos de la zona ecuatorial y se fusionan, constituyen do una placa divisoria; las vesículas contienen los precursores de las nuevas paredes. LISOSOMAS Caracteristicas: Se presentan como vesículas limitadas por una membrana; son de tamaño variable, y su diámetro puede oscilar alrededor de los 0,5 o más. En el interior de estos orgánulos se encuentran unos cuarenta tipos distintos de enzimas hidrolíticas o hidrolasas, con capacidad para catalizar la degradación o digestión de diversas sustancias; como ejemplos se puede mencionar: lipasas y fosfolipasas, que interviene, en la hidrólisis de lípidos y fosfolípidos glucosidasas, que degradan polisacáridos simples y complejos catepsinas y otras proteasas, que hidrolizan proteínas nucleasas, que hidrolizan ácidos nucleicos. Los lisosomas están presentes en todas las células eucariontes y se originan a partir de las vesículas que rotan de los sacos del aparato de Golgi. Cuando se hallan listos para entrar en actividad se los denomina lisosomas primarios. Funciones: Los lisosomas intervienen en la digestión intracelular de sustancias provenientes de la misma célula (origen endógeno) o de sustancias incorporadas del medio extracelular por, endocitosis mediada por receptor (origen exógeno). En el caso de sustancias de origen endógeno, la degradación se denomina autofagia; por este proceso, la célula puede destruir orgánulos de su propio citoplasma, encerrándolos en vacuolas (vacuolas autofágicas). En el caso de sustancias de origen exógeno, el proceso consta de varios pasos. Luego de entrar por endocitosis (a) la vacuola endocítica (b) se pone en contacto y se fusiona con un lisosoma primario (c) al mezclarse los contenidos de ambos, comienza la hidrólisis de las sustancias contenidas en la vacuola que, en este momento, se denomina lisosoma secundario o vacuola digestiva (d) a medida que transcurre la hidrólisis, los productos solubles atraviesan la membrana del lisosoma secundario (e) quedan disponibles en el citoplasma celular; las sustancias no digeribles pueden acumularse en los lisosomas y permanecer en el citoplasma como cuerpos residuales, o bien pueden formar una vesícula de eliminación (f), que vuelca los productos de desecho en el exterior de la célula por exocitosis (g). Mediante este mecanismo de digestión, los lisosomas intervienen en varias funciones celulares: VACUOLAS
El número de núcleos por célula también es variable: suele ser uno en la mayoría de las células; puede haber dos, como en algunos hepatocitos; también hay ocasiones en que se encuentran muchos núcleos, como en los osteoclastos del tejido óseo y en las fibras musculares estriadas. Puede presentar en las células diferentes localizaciones, pero en general su posición es fija y característica para una célula dada; por ejemplo, en células secretoras se encuentra cercano a la base. El núcleo tiene una organización típica durante la interfase del ciclo vital de la célula. En esta etapa está constituido por una envoltura nuclear, que lo limita y separa del citoplasma; el carioplasma, nucleoplasma o jugo nuclear, un coloide donde se hallan suspendidas las estructuras intranucleares; la cromatina, donde se halla el material genético o hereditario; el nucléolo, lugar de armado de los ribosomas citoplasmáticos. Cuando la célula comienza su división, el núcleo pierde esta organización: la envoltura nuclear se fragmenta, con lo cual no hay barrera que impida el contacto entre el hialoplasma y el nucleoplasma; el nucléolo desaparece, y la cromatina se condensa y forma los cuerpos compactos denominados cromosomas. Funciones: Debido al hecho de que contiene la cromatina, el núcleo representa el depósito de prácticamente toda la información genética de la célula y por lo tanto, es el centro de control de la actividad celular. Envoltura nuclear: Es una porción especializada del retículo endoplásmico. Consiste en un saco o bolsa, cuyas membranas están separadas por un espacio de unos 300 Á; en algunos puntos, ambas membranas hacen contacto entre sí y delimitan aberturas denominadas poros nucleares. En la parte externa tiene adosados ribosomas. La cromatina: Está integrada por ADN y proteínas. Algunas de estas proteínas, las denominadas histonas, tienen función estructural y participan en la organización de la cromatina y también de los cromosomas. Otras proteínas, en cambio, tienen funciones enzimáticas relacionadas con la duplicación del ADN y la síntesis de los ARN. Se observa que la cromatina presenta una estructura repetitiva, constituida por unidades aproximadamente globulares de histonas, sobre las cuales se arrolla la doble hélice del ADN dando casi dos vueltas. Estos agrupamientos se denominan nucleosomas y confieren a la cromatina una estructura similar a la de un collar de cuentas. Los nucleosomas están relacionados entre sí mediante zonas flexibles de ADN sin proteínas asociadas. Por ulteriores arrollamientos de los nucleosomas, la cromatina adquiere su aspecto definitivo Durante el período S de la interfase, cada fibra de la cromatina se duplica, y los dos filamentos helicoidales idénticos permanecen unidos por una zona determinada.
Antes de comenzar la división celular, la cromatina se arrolla apretadamente alrededor de una trama de proteínas no histónicas, y forma cuerpos compactos que se denominan cromosomas. En el momento de la división celular, el cromosoma (en realidad, un cromosoma doble) está formado por dos filamentos idénticos, las cromátidas, dispuestas longitudinalmente una al lado de la otra. Las cromátidas están unidas a nivel de una zona llamada centrómero. Las zonas de una cromátida separadas por el centrómero reciben el nombre de brazos. En algunos cromosomas se observan estrechamientos cercanos al extremo de las cromátidas; estas zonas a menudo están relacionadas con la formación del nucléolo. La longitud de los cromosomas oscila entre 0,2 μm y 50 μm, con un diámetro entre 0,2 y 2 μm. Funciones: El material genético o hereditario es el ADN, el cual se encuentra como cromatina durante la mayor parte de la vida de una célula eucarionte (exceptuando el período de la división). Bajo esta forma laxa y escasamente condensada, el ADN de la cromatina tiene capacidad funcional para: dirigir la síntesis de los ARN (AEN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico) que intervendrán en la síntesis de proteínas. Dado que rige, en última instancia, la construcción de todas las proteínas celulares, incluso las enzimas, el ADN es responsable de la organización y el funcionamiento de la célula; dirigir su auto duplicación, de modo que puede formar copias de sí mismo para entregar a las futuras células hijas, que así reciben toda la información necesaria para realizar sus funciones. Durante la división celular, el material genético se encuentra bajo la forma de cromosomas (que representan el grado máximo de condensación de la cromatina); éstos serán los encargados de distribuir entre las células hijas las copias de la información genética, completas e idénticas a las de la célula madre. NUCLEOLO Características: El nucléolo es un cuerpo más o menos esférico u ovoide, sin membrana propia que lo limite. Su tamaño es variable de acuerdo con la actividad metabólica de la célula que lo posee. En general cada célula presenta de uno a cuatro nucléolos por núcleo. El nucléolo también es visible con microscopio óptico, debido al empaquetamiento compacto de las estructuras que lo forman. Está compuesto por ARN y proteínas asociadas. Los ARN son precursores (de mayor longitud) de los ARN ribosómicos. La cromatina asociada al nucléolo corresponde a los sectores del ADN cuya información sirve para sintetizar esos ARN. Funciones : En el nucléolo se realiza el armado de las subunidades de los ribosomas que luego migrarán al citoplasma para participar en la síntesis de proteínas. Los gránulos que se observan en el nucléolo son precursores de las subunidades ribosómicas. Durante la interfase, el nucléolo presenta un tamaño acorde con los requerimientos de armado de ribosomas, lo cual, a su vez, depende de la actividad de síntesis de proteínas de la célula a la que pertenece. Al principio de la división celular, el nucléolo se desintegra. Casi al final de la misma división, el nucléolo vuelve a armarse en cada núcleo hijo a partir de sus organizadores.
