Para el estudio de los organelos, los clasificaremos en los siguientes grupos:
ESTRUCTURA COMÚN A LAS CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
1.- Membrana celular
2.- Citoplasma y Citosol
3.- ADN y ARN
ORGANELOS DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS (CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES)
4.- Citoesqueleto
5.- Núcleo
6.- Mitocondrias
7.- Retículo Endoplasmático
8.- Ribosomas
9.- Aparato de Golgi
10.- Lisosomas y peroxisomas
ORGANELOS ESPECIALES EN LAS CÉLULAS VEGETALES
11.- Pared celular
12.- Vacuolas
13.- Plástidos o plastos
Antes de continuar con la descripción de cada uno de los organelos de las células, disfruta y trata de identificarlos en esta imagen:
1.- LA MEMBRANA CELULAR
La membrana celular es una capa semipermeable compuesta de fosfolípidos y proteínas que cubre a la célula del medio externo.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR
- La función más importante de la membrana celular es la de “regular la interacción del medio externo con el interno de la célula”. A esta interacción también se le llama “transporte celular”.
- Aislar el contenido de la célula de su medio externo.
- Regular muchas reacciones químicas en su superficie.
- Permiten la unión y la comunicación entre diferentes células
- Proteger a la célula del medio externo
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR
La membrana celular está compuesta de una doble capa de fosfolípidos y proteínas.
Cada capa de la bicapa, está compuesta por 2 regiones, una hidrofílica (que se atrae con el agua) y otra hidrofóbica (que repele al agua).
Las regiones de una capa son;
- La cabeza: compuesta de glicerol y fosfato es hidrofílica, se atrae con el agua.
- La cola está compuesta de 2 ácidos grasos y es hidrofóbica, que repele al agua.
La bicapa está organizada de tal manera que las colas (región hidrofóbica) forma el interior de la bicapa y las cabezas (la región hidrofílica) forman las caras externa e interna de la bicapa.
Las proteínas que están suspendidas en la bicapa, tienen diferentes funciones, con las que se pueden clasificar en:
1.- Proteínas receptoras
2.- Proteínas de reconocimiento
3.- Proteínas enzimáticas
4.- Proteínas de unión
5.- Proteínas de transporte
EL TRANSPORTE CELULAR
El transporte celular es la entrada y salida de sustancias a la célula y está dividido en 3 tipos:
1.- Transporte pasivo (sin gasto de energía)
2.- Transporte activo (se requiere energía)
Transporte mediado por vesículas (se utilizan vesículas)
TRANSPORTE PASIVO
El transporte pasivo consiste en la entrada y salida de sustancias en la célula sin gasto de energía
Esto se debe a los diferentes gradientes de concentración de las respectivas sustancias que están afuera y adentro de la célula. Y se pueden dar 3 tipos de casos de transporte pasivo:
La Difusión simple
La difusión simple es donde atraviesan moléculas como: El agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y las moléculas solubles en lípidos como el alcohol etílico, algunas vitaminas y hormonas esteroides.
La Difusión Facilitada.
La difusión facilitada es el proceso mediante el cual otras moléculas no pueden atravesar la membrana celular y requieren de un tipo de proteínas llamadas proteínas transportadoras o proteínas de canal para poder atravesar la membrana obedeciendo la diferencia de gradientes.
La Osmosis
La osmosis es el transporte pasivo de agua a través de la membrana celular. Ya sea a través de difusión simple o a través de difusión facilitada.
TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo es el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula en contra de los gradientes de concentración, y para esto requiere de un gasto de energía (ATP).
Existen dos tipos de transporte activo:
1.- El transporte activo por medio de proteínas transportadoras
2.- El transporte activo por medio de vesículas
1.- El transporte activo por medio de proteínas transportadoras
En este caso, la proteína transportadora, tiene 2 áreas activas, una donde se unirá la molécula a transportar y la otra parte se unirá al ATP, de donde obtendrá energía para cambiar su forma y poder transportar a la molécula al otro extremo donde hay mayor concentración. (es decir, contra de sus gradientes de concentración, por eso necesitan energía)
2.- El transporte activo por medio de vesículas
El transporte mediado por vesículas es aquel que utiliza un tipo de vesículas para realizar las funciones de transporte de sustancias. Este transporte de sustancias se subdivide en 2 tipos:
1.- Endocitosis
2.- Exocitosis
Endocitosis
La endocitosis es el proceso en el cual se introducen diferentes sustancias a la célula por medio de vesículas.
La pinocitosis la célula introduce liquido extracelular. (la bebida de la célula)
La fagocitosis introduce materiales grandes y sólidos. (la comida de la célula)
Exocitosis
La exocitosis es el proceso inverso a la endocitosis. Es decir, es el proceso mediante el cual la célula expulsa material al exterior mediante una vesícula que se origina en el aparato de Golgi y que al fusionarse con la membrana plasmática se abre liberando su contenido al exterior de la célula.
En la exocitosis la célula puede expulsar sustancias de desecho o puede expulsar (secretar) sustancias como hormonas.
2.- EL CITOPLASMA Y EL CITOSOL CELULAR
El citoplasma es el conjunto de compuestos químicos (citosol) y estructuras (organelos) que están dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo.
ESTRUCTURA DEL CITOSOL
El citosol está formado principalmente por agua, sales y diversas moléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas)
FUNCIÓN DEL CITOSOL
La función principal del citosol es ser el medio en el cual se llevan a cabo la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula, además de ser el medio que facilita la comunicación entre los distintos organelos celulares.
¡Ojo!
El citoplasma está constituido por dos partes; el citosol y los demás organelos. Algunos libros mencionan al citoplasma como si fuera el citosol.
3.- EL ADN Y EL ARN
¡Nota!
El ADN y el ARN, no se consideran como organelos celulares, sin embargo, los anotamos acá porque son elementos comunes de las células procariotas y las eucariotas. Y se estudiaran a detalle en el capítulo 3.
El ADN y ARN son los ácidos nucleicos que se encargan de almacenar, transportar y expresar la información genética de las células.
Los ácidos nucleicos están compuestos de nucleótidos como se ve en la siguiente figura.
¡Recuerda!
La diferencia más importante entre las células procariotas y las eucariotas es la existencia del NÚCLEO CELULAR.
Es decir, en las células procariotas el ADN y el ARN están en el citoplasma y no tienen un lugar específico.
En las células eucariotas, han evolucionado para que el ADN este solo dentro del núcleo celular.
¡Nota!
Hasta aquí se acaban de estudiar los organelos que constituyen la estructura común entre las células procariotas y las eucariotas. La membrana celular y el citosol.
Los organelos que a continuación estudiaremos son los que pertenecen exclusivamente a las células eucariotas, ya sean células animales o vegetales.
4.- EL CITOESQUELETO CELULAR
El citoesqueleto es una estructura de proteínas que se encuentra dentro de la célula y tiene diferentes funciones importantes.
FUNCIONES DEL CITOESQUELETO
Las funciones que tiene el citoesqueleto en la célula son:
1.- Dar soporte mecánico a las células, es decir, los organelos no flotan libremente en el citosol, sino que, el citoesqueleto mantiene e interconecta a todos los organelos en cierta posición.
2.- Participan en el transporte intracelular
3.- Participan en la división celular
4.- Da forma a la célula
5.- Produce movimiento celular
ESTRUCTURA DEL CITOESQUELETO
El citoesqueleto está formado por una estructura de 3 tipos de proteínas.
1.- Los microtúbulos
2.- Los microfilamentos
3.- Los filamentos intermedios
¡Nota!
El citoesqueleto no fue considerado como parte de la estructura celular común entre las células procariotas y las eucariotas, porque solo hasta apenas se han encontrado pruebas de que las células procariotas también pueden tener citoesqueleto
5.- EL NÚCLEO CELULAR
El núcleo celular es un elemento de la célula eucariotas en forma más o menos circular, con membrana propia y que se encuentra dentro de la célula y pegado a la membrana celular en su pared interna. Regularmente es el organelo más grande de las células animales.
FUNCIONES DEL NÚCLEO CELULAR
1.- Almacenar el ADN
2.- Proteger la integridad del ADN y
3.- Regular la expresión genética.
ESTRUCTURA DEL NÚCLEO CELULAR
El núcleo celular está constituido por:
1.- La envoltura nuclear
2.- El nucleoplasma
3.- El nucléolo
4.- La cromatina (ADN)
El nucleolo es una región dentro del núcleo celular compuesta de ARN y proteínas donde se elaboran los ribosomas. Al nucleolo también se le considera un organelo celular.
6.- LAS MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son cuerpos ovoides que pueden estar en cualquier parte del citoplasma.
FUNCIÓN DE LAS MITOCONDRIAS
La función principal de las mitocondrias es la de transformar la energía recibida de las moléculas energéticas (carbohidratos y lípidos) a ATP.
El ATP (trifosfato de adenosina) es una molécula energética que puede almacenar y transportar energía que será utilizado en todos los demás organelos de las células y sus procesos.
ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIAS
Las mitocondrias están formadas por una doble membrana. La membrana interna se pliega para formar crestas y la membrar externa que es lisa.
7.- EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
El retículo endoplasmático es una red interconectada de membranas o de tubos aplanados ubicado alrededor del núcleo. Este organelo está dividido en dos partes, una parte rugosa y otra parte lisa.
ESTRUCTURA DEL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
El retículo endoplasmático está constituido por 2 partes:
-El retículo endoplasmático rugoso. El cual tiene adherido a su superficie externa ribosomas. (de ahí el nombre de rugoso)
-El retículo endoplasmático liso.
FUNCIONES DEL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
La función principal del retículo endoplasmático es la de SINTETIZAR Y MODIFICAR PROTEÍNAS Y LÍPIDOS.
Pero como este organelo tiene 2 partes, cada una se especializa en una función.
-El retículo endoplasmático rugoso.
Su función principal es la síntesis y modificación de proteínas.
-El retículo endoplasmático liso.
Su función principal es la síntesis y modificación de lípidos
¡Recuerda!
Recuerda que el retículo endoplasmático es rugoso porque tiene ribosomas adheridas, y los ribosomas están especializados en producir proteínas.
8.- LOS RIBOSOMAS
Los ribosomas son pequeños elementos que generalmente se les ilustra en forma circular. Pero que en realidad tienen una forma irregular. Los ribosomas pueden estar solos en el citoplasma o pegados al retículo endoplasmático rugoso.
ESTRUCTURA DE LOS RIBOSOMAS
Los ribosomas están formados por dos partes ligeramente separadas, una más grande que la otra y cuando van a realizar su función, las dos partes se unen y entre ellas se sintetizan las proteínas.
Los ribosomas están compuestos de proteínas y de ARNr (ARN ribosómico).
– 60% de ARNr
– 40% de proteínas
FUNCIÓN DE LOS RIBOSOMAS
La función de los ribosomas es la de SINTETIZAR PROTEÍNAS.
Al ribosoma le llega el ARN mensajero, que trae la instrucción de la proteína a producir (sintetizar). El ARN ribosómico traduce esta información y a manera de “pegar eslabones de una cadena” se van sintetizando las proteínas.
9.- EL APARATO DE GOLGI
El aparato de Golgi es un organelo derivado del Retículo Endoplasmático, con forma parecida a este último (de sacos aplanados y encimados). Está alineado por un lado con el retículo endoplasmático y el núcleo y por el otro lado con la membrana celular.
FUNCIÓN DEL APARATO DE GOLGI
La función principal función del aparato de Golgi es el almacenamiento, modificación y empaquetamiento de sustancias de secreción.
Ejemplo:
Las proteínas que son producidas por el retículo endoplasmático rugoso pasan al aparato de Golgi para ser ligeramente modificadas, empaquetadas y expulsadas en vesículas para que sean usadas en el interior o en el exterior de la célula.
ESTRUCTURA DEL APARATO DEL GOLGI
El aparato de Golgi está formado por 3 regiones; la cis, la medial y la trans. Donde en cada una de ellas se realizan diferentes modificaciones a las proteínas para ser empaquetas y enviadas a través de vesículas a sus destinos.
10.- LOS LISOSOMAS Y LOS PEROXISOMAS
LOS LISOSOMAS
Los lisosomas son vesículas que contienen enzimas digestivas celulares y que nacen en el aparato de Golgi. Regularmente son estructuras esféricas de diferentes tamaños que pueden estar en cualquier lugar del citosol.
FUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
La función principal de los lisosomas es la de degradar macromoléculas en el interior de la célula, con diferentes objetivos como:
1.- Degradar moléculas complejas para después utilizar sus monómeros como alimentación.
Ejemplo:
Degradan carbohidratos que entran a la célula en monosacáridos, degradan lípidos en ácidos grados y degradan proteínas en aminoácidos.
2.- Degradar moléculas complejas que han realizado su función y que se requiere ser desechadas.
3.- Degradar organelos dañados para que después sus componentes seas reutilizados.
Ejemplo: Si alguno organelo se daña, este se envuelve en una vesícula la cual después se fusiona con un lisosoma para que las enzimas del lisosoma degraden a este organelo dañado y puedan ser reutilizados sus componentes.
ESTRUCTURA DE LOS LISOSOMAS
Los lisosomas son vesículas cubiertas por una membrana que contiene enzimas, también llamadas hidrolasas acidas.
El tamaño de los lisosomas puede variar de .5micrometros de diámetro hasta varios micrómetros
LOS PEROXISOMAS
Los peroxisomas son estructuras casi esféricas, muy pequeñas que pueden estar en cualquier lugar del citosol.
FUNCIÓN DE LOS PEROXISOMAS
La función principal de los peroxisomas es la de DEGRADAR PERÓXIDOS DE HIDRÓGENOS Y AYUDAR CON LA DEGRADACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS Y PURINAS.
ESTRUCTURA DE LOS PEROXISOMAS
Los peroxisomas al igual que los lisosomas, son vesículas recubiertas de una membrana que contienen enzimas. En los peroxisomas, las enzimas que contienen son hidrolíticas.
A continuación, veremos 3 organelos presentes en las células eucariotas pero exclusivas de las células vegetales.
¡Nota!
Algunas células animales pueden presentar vacuolas pequeñas.
11.- LA PARED CELULAR
La pared celular es una capa externa a la membrana celular.
ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR
La pared celular puede estar compuesta de diferentes sustancias, pero regularmente está compuesta por celulosa.
Esta pared celular vegetal está constituida por: lamina media, pared celular primaria y pared celular secundaria.
FUNCIÓN DE LA PARED CELULAR
La función principal de la pared celular es la de PROPORCIONAR LA MAYOR PROTECCIÓN A LAS CÉLULAS Y CREAR UN SOPORTE RÍGIDO A LA UNIÓN DE ESTAS CÉLULAS.
12.- LAS VACUOLAS
Las vacuolas son sacos membranosos que contienen principalmente agua, parecidas a una burbuja, las cuales pueden variar su tamaño de un 5% al 70% del tamaño de la célula.
FUNCIONES DE LA VACUOLA
1.- La función principal de la vacuola es la de ALMACENAR DIVERSAS SUSTANCIAS, como agua, proteínas, grasas o pigmentos.
2.- Mantener el equilibrio de agua en el interior de la célula.
ESTRUCTURA DE LA VACUOLA
Las vacuolas están formadas por una membrana que puede contener diferentes sustancias, dependiendo del tipo de célula especifica. Estas sustancias pueden ser, agua, almidón, proteínas, grasas o pigmentos.
13.- LOS PLÁSTIDOS O PLASTOS
Los plástidos o plastos son organelos encargados de captar y almacenar la energía solar. Los plástidos son cuerpos en forma ovoide que pueden estar en cualquier parte del citosol. Existen 3 tipos de plástidos; los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos.
FUNCIÓN DE LOS PLÁSTICOS
La función principal de los plástidos depende del tipo específico que sea.
1.- Los cloroplastos: REALIZAN LA FOTOSÍNTESIS
2.- Los cromoplastos: Ayudan en el proceso de la fotosíntesis.
3.- Los leucoplastos: Almacenan los productos de la fotosíntesis en forma de almidón.
ESTRUCTURA DE LOS PLÁSTIDOS
Los plástidos están conformados por una cubierta de doble capa y su interior varia dependiente del tipo específico de plástido.
1.- Los cloroplastos: Compuestos de tilacoides, estroma y clorofila.
2.- Los cromoplastos: Compuestos de tilacoides, estroma y carotenoides.
3.- Los leucoplastos: Depende la sustancia contenida
LOS CLOROPLASTOS
Los cloroplastos son un tipo de plástidos que se encargan de la realización de la fotosíntesis, es decir, de la captación de le energía solar en moléculas energéticas (glucosa).
ESTRUCTURA DE LO CLOROPLASTOS
Los cloroplastos están formados por una membrana doble que envuelve a 3 elementos internos:
1.- Un fluido llamado estroma
2.- Un conjunto de sacos membranosos llamados tilacoides
3.- Otro conjunto de sacos llamados grana.
La clorofila, la molécula que le da color verde a las plantas y la que es capaz de captar la energía solar se encuentra en la membrana de los cloroplastos.
Preguntas:
1. ¿Cuál es la función principal de la membrana celular?
a) Dar soporte mecánico a la célula
b) Regular la interacción del medio externo con el interno de la célula
c) Sintetizar proteínas
d) Almacenar el ADN
2. ¿Qué tipo de transporte celular requiere gasto de energía?
a) Difusión simple
b) Difusión facilitada
c) Transporte pasivo
d) Transporte activo
3. ¿Cuál es la función principal del núcleo celular?
a) Almacenar el ARN
b) Regular la expresión genética
c) Sintetizar proteínas
d) Transformar energía a ATP
4. ¿Cuál de los siguientes organelos se encarga de la síntesis y modificación de proteínas?
a) Mitocondrias
b) Retículo endoplasmático rugoso
c) Lisosomas
d) Plástidos
Próximo tema indicado en el temario de la guía oficial para el examen de la UNAM:
DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
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