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Biología - 8 - La Célula Eucariótica (II): Estructuras membranosas

1 agosto 2019 por Arturo J. Murias

Retículo Endoplasmático Rugoso

  • Red de cisternas aplanadas de membrana plasmática y vesículas anejas.
  • Conectado a la membrana nuclear; se encuentra entre esta y el REl.
  • Con ribosomas adheridos a su cara externa.
  • Incorporan, almacenan, modifican (glicosilación, plegamiento, ensamblaje de protómeros) y transportan proteínas a otros orgánulos (n- al aparato de Golgi).

Retículo Endoplasmático Liso

  • Red de túbulos de membrana plasmática y vesículas anejas.
  • Conectado al REl.
  • Funciones:
    • Síntesis de todos los lípidos celulares (salvo los ácidos grasos): fosfolípidos, colesterol, hormonas esteroideas... y transporte a otros lugares de la célula.
    • Almacén de polisacáridos en células musculares y hepáticas por glucogenogénesis.
    • Movilización de polisacáridos en células musculares y hepáticas por glucogenolisis.
    • Eliminación de residuos metabólicos y sustancias exógenas liposolubles. En el hígado en animales.
    • Almacén de Ca++ en las células musculares. Su liberación al citoplasma, tras la llegada de un impulso nervioso, permite la interacción de los filamentos finos y gruesos de los sarcómeros..

Aparato de Golgi

  • Organización:
    • En dictiosomas:
      • Pilas de 5-7 sáculos de membrana; con polaridad:
        • cara cis: mira hacia el RE y la envoltura nuclear;
        • cara trans: mira hacia la membrana celular.
      • Con vesículas asociadas:
        • Procedentes del RE;
        • De transición entre sáculos;
        • De secreción o reparto a otras partes de la célula.
  • Funciones:
    • Maduración (glicosilación, proteólisis, fosforilación), transporte y secreción de proteínas.
    • Maduración, transporte y secreción de lípidos.
    • Biosíntesis, transporte y secreción de glúcidos.
    • Producción de lisosomas, peroxisomas y vacuolas.
    • Fabricación de la membrana celular, de la pared celular, del glicocálix y de la sustancia intercelular.

Lisosomas

  • Exclusivos de células animales.
  • Vesículas membranosas.
  • Con enzimas hidrolíticas digestivas de pH óptimo ácido: fostatasa ácida, lipasas, glucosidasas, carboxipeptidasas, quinasas...
  • Las bombas de H+ (son ATPasas) de membrana mantienen ácido el medio interno.
  • Su membrana está protegida de las hidrolasas por proteínas ancladas a su cara interna.
  • Tipos:
    • Primarios: vesículas producidas por el Golgi; pueden...
      • sufrir exocitosis (hongos, líquenes) para la digestión extracelular de sustancias;
      • quedarse en la célula para la digestión intracelular de sustancias en lisosomas secundarios.
    • Secundarios: resultado de la fusión de los primarios con:
      • una vesícula de endocitosis:
        • para la alimentación heterótrofa (una ameba que digiere a un paramecio);
        • para la eliminación de patógenos (un macrófago que digiere a una bacteria).
      • una vacuola autofagocítica, que contiene otros orgánulos de la propia célula: para la autofagia:
        • eliminación de orgánulos envejecidos y dañados;
        • eliminación completa de células que entran en apoptosis;
        • eliminación del citoplasma del xilema y del esclerénquima;
        • eliminación de órganos tras una metamorfosis (cola de anfibios anuros).

Peroxisomas

  • Son vesículas membranosas esferoidales similares a los lisosomas.
  • Producidos a partir del Aparato de Golgi.
  • Con enzimas oxidativas, que permiten:
    • La degradación oxidativa de los ácidos grasos muy largos;
    • La degradación del etanol;
    • La transformación del colesterol en sales biliares en el hígado; etc.
  • Con catalasa, que descompone el H2O2 (tóxico) generado por los procesos anteriores, en H2O y O2.

Vacuolas

  • Exclusivas de células vegetales.
  • Una muy grande o unas pocas menos grandes.
  • Desplaza al núcleo y resto de orgánulos a la periferia celular.
  • Funciones:
    • Digestivas (como los lisosomas).
    • Turgencia -> + Superficie celular -> + Intercambios con el medio externo.
    • Almacén: de residuos, de toxinas para potenciales depredadores.

Mitocondrias

  • Características:
    • Forma elipsoidal.
    • Abundancia en función de las necesidades energéticas de la célula (más en musculares, espermatozoides, pelos radicales) y del ambiente (ausentes en protistas anaerobios como Giardia).
  • Estructura:
    • Membrana mitocondrial externa (unitaria): muy permeable a iones y moléculas de bajo PM.
    • Espacio intermembranoso.
    • Membrana mitocondrial interna (unitaria).
      • Con esteroles diferentes del colesterol (como en bacterias).
      • Con invaginaciones: crestas mitocondriales.
      • Con la maquinaria metabólica que permite la cadena transportadora de electrones (citocromos) y la fosforilación oxidativa (ATP-sintasas).
    • Matriz mitocondrial:
      • Con ADN bicatenario circular, ARN y ribosomas 70S para la síntesis de proteínas mitocondriales.
      • Con la maquinaria metabólica necesaria para la descarboxilación oxidativa del piruvato, la Hélice de Lynen, y el Ciclo de Krebs.
  • Función: respiración aerobia:
    • Es la degradación catabólica completa, con participación de O2, de moléculas orgánicas sencillas, como glucosa y ácidos grasos. Es más eficiente que la respiración anaerobia y que la fermentación (son degradaciones incompletas).
    • C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP + 36 Pi -> 6 H2O + 6 CO2 + 36 ATP.
    • En la matriz: se produce poder reductor:
      1. Descarboxilación oxidativa del piruvato a Acetil-Coenzima A.
      2. Hélice de Lynen.
      3. Ciclo de Krebs.
    • En la membrana mitocondrial interna: se utiliza el poder reductor generado para producir ATP.
      1. Cadena transportadora de electrones.
      2. Fosforilación oxidativa.
    • El ATP producido se utiliza posteriormente para realizar todo tipo de trabajo celular:
      • Contracción muscular;
      • Movimiento de cilios y flagelos;
      • Absorción de sales minerales en las raíces...
  • Origen:
    • En la célula: de otras mitocondrias, que se dividen autónomamente por fisión binaria o por gemación.
    • En cada individuo: solo de las mitocondrias del óvulo materno (salvo raras excepciones). Por ello su ADN no sufre recombinación (solo mutación), con lo que está muy conservado evolutivamente, y se utiliza como reloj molecular en estudios de genética evolutiva (determinación de la "Eva genética"; determinación del grado de parentesco entre especies).
    • Evolutivamente: de bacterias quimioheterótrofas aerobias, que fueron fagocitadas y no digeridas por una bacteria mayor sin pared celular.

Cloroplastos

  • Origen y Clasificación:
    • Proplastos (en células meristemáticas) -> Plastos (en células diferenciadas):
      • Cromoplastos: acumulan pigmentos carotenoides (xantofila, caroteno, licopeno: limón, zanahoria, tomate).
      • Leucoplastos: incoloros: acumulan almidón (amiloplastos), aceites (oleoplastos)...
      • Cloroplastos: verdes: con clorofilas a y b: realizan la fotosíntesis oxigénica.
  • Características:
    • Forma elipsoidal.
  • Estructura:
    • Membrana plastidial externa (unitaria).
    • Espacio intermembranoso.
    • Membrana plastidial interna (unitaria).
      • Con esteroles diferentes del colesterol (como en bacterias).
    • Estroma:
      • Con ADN bicatenario circular, ARN y ribosomas 70S para la síntesis de proteínas plastidiales.
      • Con la maquinaria metabólica necesaria para la fase oscura de la FS (RuBisCO y demás enzimas) y para el anabolismo de las demás moléculas orgánicas sencillas (otros azúcares, ácidos grasos, aminoácidos, nucleótidos) y algunas complejas (almidón, celulosa).
      • Con gránulos (de almidón, de RuBisCO).
    • Tilacoides
      • Son sáculos de membrana unitaria.
      • Con espacio intratilacoidal.
      • Tipos: lamelas y grana (en pilas).
      • Con la maquinaria metabólica necesaria para la fase lumínica de la FS: pigmentos fotosintéticos captadores de luz, enzimas de la c.t.e. y ATP-sintasas para la fotofosforilación.
  • Función: fotosíntesis oxigénica en algas y en plantas:
    • 6 CO2 + 6 H2O + Luz -> C6H12O6 + 6 O2
    • Fase lumínica (en los tilacoides):
      • La luz rompe una molécula de H20.
      • Sus electrones saltan y son recogidos por moléculas de clorofila, que los cede a una c.t.e., a lo largo de la cual se produce ATP y poder reductor.
      • Los electrones son finalmente recogidos por el O2.
    • Fase oscura = Ciclo de Calvin (en el estroma):
      • Consume el ATP y el poder reductor generado antes.
      • La RuBisCO captura CO2 y lo añade a una molécula orgánica de 5 C, lo que acaba generando glucosa.
    • La glucosa producida se utiliza posteriormente para:
      • Polimerización en celulosa -> PC.
      • Polimerización en almidón -> Reserva energética.
      • Consumo en la respiración celular en las mitocondrias -> generación de ATP -> trabajo celular.
      • Síntesis de sacarosa y distribución por el floema a las células no verdes y a las micorrizas.
      • Combinación con minerales de la savia bruta para la síntesis de las restantes clases de biomoléculas orgánicas (aminoácidos, ácidos grasos, nucleótidos, hormonas, factores de crecimiento...).
  • Origen:
    • En la célula: de otros cloroplastos, que se dividen autónomamente, por fisión binaria o por gemación estimulada por la presencia de luz.
    • En cada planta: de proplastos de células meristemáticas que se diferenciaron a cloroplastos en presencia de luz.
    • Evolutivamente: de cianobacterias que fueron fagocitadas y no digeridas por una bacteria mayor sin pared celular.