CITOLOGÍA

• ENVOLTURAS CELULARES Membrana y pared
  

• CITOSOL O HIALOPLASMA
  

• ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS Citoesqueleto, centriolos, cilios, flagelos, ribosomas e inclusiones
  

• ORGÁNULOS DE MEMBRANA SIMPLE REL, RER, Golgi, peroxisomas, lisosomas y vacuolas
  

• ORGÁNULOS DE MEMBRANA DOBLE Mitocondrias, cloroplastos y núcleo
  

MEMBRANA PLASMÁTICA

Composición química

40% Lípidos: fosfolípidos (los más importantes), esfingolípidos y colesterol (en poca cantidad, pero fundamental)

60% Proteínas: integrales o intrínsecas y periféricas o extrínsecas

Glucocálix adherido a la membrana y compuesto por oligosacáridos, glucoproteínas y glucolípidos.

• Los lípidos tienen carácter anfipático y forman una bicapa (membrana celular). Dentro de la membrana los lípidos tienen 3 tipos de movimiento:

- Movimiento transversal: difusión lateral
- Movimiento rotación
- Flip-flop: cambian entre ambos lados

Estos movimientos dan fluidez a la membrana. La fluidez también

Depende de la temperatura, tipo de lípidos y presencia de

Colesterol (+ colesterol - fluida, - permeable y + dura).

• Las proteínas tb dan fluidez a la membrana y presentan movimiento lateral. Hay 2 tipos:
  - Extrínsecas o periféricas Superficie de la membrana (exterior e interior). Función enzimática.
  - Intrínsecas o integrales Interior de la membrana (la atraviesan). Función de transporte.

• Las glucoproteínas y glucolípidos (glúcidos) forman parte del glucocálix. Funciones de fijación y reconocimiento celular. Ej.: en la fecundación (el espermatozoide se introduce en el óvulo).

Estructura de la membrana celular

Está formada por una bicapa fluida con movimiento asimétrico. Forma un mosaico en el que los fosfolípidos forman una red sobre la que se disponen las proteínas. Esto está descrito por Singer y Nicholson (modelo del mosaico fluido).

En la membrana plasmática existen los diferenciadores, estructuras que sirven, entre otras cosas, para mantener unidas las células (forman tejidos). Los puntos de unión pueden ser:

• (GAP) Uniones en hendidura o comunicantes (sinapsis)

• Uniones estrechas o herméticas

• Uniones desmosomas o adherentes

* Microvellosidades
Prolongaciones de la membrana (dentro) para aumentar la superficie de absorción. (No comunicación)

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS

SUSTANCIAS PEQUEÑAS

Transporte pasivo

Este tipo de transporte está a favor del gradiente (sin gasto de energía) y se realiza mediante unas proteínas canal, incluidas en la membrana. Gracias a este mecanismo atraviesan la membrana sustancias lipófilas (liposolubles - la membrana contiene lípidos). Ej.: O2, CO2, urea, etanol…

Transporte activo

SUSTANCIAS GRANDES

Salida de sustancias contenidas en vesículas citoplasmáticas del interior celular al exterior. La membrana plasmática y la de la vesícula se fusionan formando un poro a través del cual salen las sustancias al exterior. En este proceso se necesita calcio y determinadas proteínas.

PARED CELULAR:

Es una estructura rígida externa muy resistente y que solo está presente el células vegetales algunas algas y hongos.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA

La de algunos hongos está compuesta por quitina

La de las células vegetales está compuesta por celulosa que a su vez está formada por miles de monómeros de glucosa que se asocian formando largas cadenas en paralelo formando lo que conocemos como microfibrillas. Sobre estas se dispone un plano perpendicular de microfibrillas y rodeando todo existe una matriz proteica compuesta fundamentalmente por hemicelulosa y pectina.

• ESTRUCTURA

La pared de las células vegetales recién formadas esta constituida por 2 capas: lámina media y pared primaria.

Cuando la célula madura y termina su crecimiento aparece una pared secundaria que se va a situar entre la pared primaria y la membrana celular:

• Lámina media: Es una especie de cemento de unión entre células y esta formado por pectinas

• Pared primaria: Está formada por celulosa y es delgada y flexible porque contiene mucha cantidad de proteínas y poca cantidad de microfibrillas de celulosa

• Pared secundaria: Está formada por celulosa y proteínas pero esta vez presenta más cantidad de celulosa y menos cantidad de proteínas por eso es más rígida.

• FUNCIONES

• 
  Exoesqueleto: Da forma y resistencia a la célula, la protege de roturas y tiene las células turgentes, mantiene erguida a la planta

• Punteadoras: Son zonas de la pared más delgadas debido a que desaparece la pared secundaria.

• Plasmodesmos - desmosomas: Comunicaciones que permiten la comunicación entre células.

HIALOPLASMA

Es el medio interno de las células dentro del cual se encuentran todos los orgánulos y estructuras celulares.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA( = ESTRUCTURA)

Es una disolución constituida por agua, sales minerales y moléculas orgánicas fundamentalmente proteínas. Las proteínas van a tener función enzimática unas, y otras, función estructural y estas últimas son las que van a formar parte del citoesqueleto.

• FUNCIONES

Van a realizar gran cantidad de procesos químicos como la síntesis de proteínas, glucólisis y la primera fase de la degradación de las grasas.

• El hialoplasma al tener grandes moléculas va a sufrir transformaciones en el estado sol-gel. Estas transformaciones van a dar lugar al movimiento ameboide( amebas) y a fenómenos de ciclosis( movimiento de los orgánulos dentro de la célula)

ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS

CITOESQUELETO

Es el armazón interno de la célula y es el responsable del movimiento y forma de la célula.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA

Está constituido por unos filamentos proteicos. Están unidos a la membrana celular por orgánulos y a la envoltura nuclear formando una compleja red alrededor del núcleo celular.

Estos filamentos pueden ser de 3 tipos:

• Microfilamentos de actina: Son los más delgados. Están constituidos por 2 cadenas de actina (proteína globular). Son los más abundantes en las células musculares y en general en las células animales. Tienen función contráctil, locomotora y esquelética. Durante la división celular estos filamentos forman un anillo que dividirá a la célula animal en 2 células hijas.

• Filamentos intermedios: Están formados fundamentalmente por queratina (proteína). Sun función es esquelética, estructural y proporcionar o dar resistencia mecánica a las células.

• Microfilamentos de tubuliza: Son los filamentos mas anchos y largos del cito esqueleto; son huecos y cilíndricos y están formados por tubulina (proteína fibrosa). Se encuentra en centríolos, cilios y flagelos. Su función es dar forma a la celular y se encargan del transporte de orgánulos en el interior de la célula.

• FUNCIONES

Forma un papel fundamental en el movimiento celular. La capacidad de estas estructuras para formarse y destruirse (polimerizar y despolimerizar) con gran rapidez es la responsable de fenómenos tales como la variación de las forma y los movimientos celulares tanto de los orgánulos internos (intracelulares) como los externos (extracelulares)

CENTROSOMA

Se trata de un centro organizador de microtúbulos (COMT) y se encuentra tanto en células animales como en células vegetales

El centrosoma es importante en procesos de división celular, en ella a partir del centrosoma se originara una estructura denominada huso acromático que va a ser responsable del desplazamiento de los cromosomas a cada polo de la célula.

En las células animales encontramos unas estructuras llamadas centríolos, que no están en las vegetales. Los centríolos son 2 estructuras cilíndricas perpendiculares entre si que están constituidas por 9 tripletes de cortos microtúbulos que se disponen paralelamente unos a otros formando una especie de hélice.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA:

Los tripletes próximos entre si se mantienen unidos mediante una proteína llamada nexina.

• ESTRUCTURA:

Rueda de carro ó 9+0

CILIOS Y FLAGELOS

Son prolongaciones citoplasmáticas que derivan de los centríolos que sirven para asegurar los movimientos de la célula o de los fluidos que hay alrededor de la célula.

Reciben también el nombre de orgánulos vibrátiles.

Ambos tienen la misma estructura, pero los cilios son más cortos y numerosos, y los flagelos son más largos y poco numerosos. Los podemos encontrar tanto en células: animales, vegetales, unicelulares y pluricelulares.

• ESTRUCTURA:

Si hacemos un corte transversal a un cilio o flagelo veremos que tiene 9 pares de microtúbulos y 2 microtúbulos centrales.

Presentan estructura de 9+2 y los pares de microtúbulos mas próximos están unidos por nexina.

En la base de cada cilio o flagelo encontramos una estructura que se llama corpúsculo basal, si hacemos un corte transversal a esta estructura encontramos una estructura parecida a la de los centríolos (9+0 ó estructura de rueda de carro)

*Ej.: encontramos células con cilios y flagelos en el aparato respiratorio, aparato digestivo, trompas de Falopio y el los gametos masculinos.

RIBOSOMAS

Son pequeños orgánulos invisibles a los microscopios ópticos y poco visibles al microscopio electrónico.

Todas las células tienen ribosomas. En las eucariotas se encuentra en el hialoplasma o adosadas a las paredes del RER y es posible encontrar ribosomas en los cloroplastos y mitocondrias.

Los ribosomas de las procariotas, y las que se encuentran dentro de los cloroplastos y mitocondrias son más pequeños que los de las eucariotas.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA:

Están compuestos por ARN ribosómico en un 60% y proteínas en un 40%.

• FUNCIÓN:

Síntesis de proteínas.

• ESTRUCTURA:

Están formados por 2 subunidades, la subunidad mayor y la menor. Ambas están separadas en el citoplasma y se unen para la síntesis de proteína y luego se vuelven a separar.

Se forman en el nucleolo y se unen a las proteínas y las subunidades.

INCLUSIONES

Son moléculas que aparecen precipitadas en el citoplasma como pequeños gránulos, cristales de fosfato y oxalato de calcio. También pueden aparecer sin membrana que les rodee.

Son sustancias de reserva como grasas y glúcogeno en animales y almidón en vegetales.

ORGÁNULOS DE MEMBRANA SIMPLE

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO.

Se trata de un conjunto de cavidades cerradas con forma de sacos y cisternas apiladas de formas muy variables.

Estas cavidades se comunican entre si y forman una red continua separada del hialoplasma por la membrana del propio retículo endoplasmático.

Se pueden distinguir dos tipos de retículos:

• RER: Que tiene ribosomas en el lado de la membrana que da al hialoplasma( fuera)

• REL: No tiene ribosomas.

La membrana del retículo endoplasmático es más delgada que la plasmática pero su estructura es parecida aunque carece de glucocalix. En el interior del retículo (espacio cisternal o luminal) tiene una disolución acuosa rica en holoproteinas, glucoproteinas y lipoproteínas.

• FUNCIONES:

• Síntesis, almacenamiento y transporte de proteínas. Los ribosomas del RER son los responsables de las síntesis de proteínas.

Las proteínas pueden tener dos destinos:

• Si forman parte de los productos de secreción celular son transferidas al interior de las cavidades por las que van a circular por la célula.

• Si las proteínas fabricadas por los ribosomas van a formar parte de la membrana se van a quedar ancladas a la membrana del retículo endoplasmático.

• Síntesis almacenamiento y transporte de lípidos. Los fosfolípidos y colesterol se sintetizan en las membranas del ret. Endoplasmatico. Solo los ácidos grasos se sintetizan en el hialoplasma. Una vez fabricados los fosfolípidos y colesterol que van a forma r parte de la membrana son exportados por vesículas hacia el orgánulo o membrana donde se vayan a integrar

• Detoxificación. En la membrana del REL existen enzimas que van a eliminar sustancias toxicas para la célula. Estas sustancias toxicas se vana a eliminar a través de la orina que previamente el retículo endoplasmatico las transforma en sustancias solubles para que sea mas fácil de eliminar. Esta función la van a tener las células del riñón y del estomago.

APARATO DE GOLGI

Está formado por un apilamiento de sacos o cisternas rodeados por muchas vesículas. Está situado cerca del núcleo y en células animales suele rodear a los centríolos.

Cada pila de sacos se agrupa en unas 6 cisternas y recibe el nombre de dictiosoma.

El aparato de golgi presenta dos caras distintas:

• Cara `cis' o formación: Se cerca de las membranas del retículo endoplasmatico. Alrededor de ellas se sitúan unas vesículas que derivan del retículo endoplasmático.

• Cara `trans' o maduración: También tiene vesículas (más grandes) que se van a encargar de secretar y transportar sustancias.

• FUNCIONES.

• Dirigir la circulación de macromoléculas en la célula y decidir el destino de las moléculas que pasan a través de el.

• Secretar productos al exterior.

LISOSOMAS

Son vesículas que proceden del aparto de golgi y que están rodeadas por una membrana en cuyo interior tiene lugar la digestión de macromoléculas.

Se encuentran en todas la células eucariotas y contiene enzimas como las hidrolasas ácidas que son capaces de romper macromoléculas y su funcionamiento optimo se produce a pH ácido. Una enzima tipo es la fosfatasa ácida que hidroliza (rompe) los enlaces fosforitos y libera grupos fosfato.

• COMPOSICIÓN

La membrana del lisosoma esta recubierta por una capa de glucoproteinas que impide que la membrana sea digerida por las enzimas de dentro.

Aunque todos los lisosomas contienen enzimas, el resto de su contenido es muy distinto, y debido a ello distinguimos 2 tipos:

• Primario: Solo tienen enzimas hidrolíticas. Son vesículas recién formadas en el aparato de golgi.

• Secundarias: Contiene además otros sustratos. Se trata de lisosomas primarios que se han fusionado con otras sustancias. Si estas sustancias proceden del exterior de la célula a este lisosoma se le llama vacuola digestiva. Si las sustancias proceden del interior de la célula a este lisosoma también le llamamos vacuola autofágica.

• FUNCIONES

Los lisosomas pueden realizar la digestión de dos formas.

• Extracelular: Se produce cuando los lisosomas vierten su contenido al exterior de la célula donde produce la digestión, esto es muy normal en hongos.

• Intracelular: Se produce cuando el lisosoma permanece en el interior de la célula. A su vez vamos a distinguir dos tipos de digestión intracelular.

• Autofagia: Se dará cuando el sustrato a digerir es un constituyente celular (un trozo del aparato de golgi). Gracias a la autofagia la célula se libera de parte dañadas.

• Heterofagia. Cuando el sustrato a digerir es de origen externo. Su finalidad es doble: Nutrir y defender a la célula de los sustratos que entran por endocitosis, y se forma una vacuola que se fusiona a un lisosoma primario dando lugar a una vacuola digestiva o lisosoma secundario. En el interior se produce la digestión de los sustratos y los que necesita se quedan en el hialoplasma y los que no necesita fuera de la celular mediante exocitosis.

VACUOLAS

Son zonas de la célula donde se acumulan sustancias.

En las células vegetales pueden llegar a ocupar el 90% de la célula. Se forman en células jóvenes por fusión de vesículas procedentes del aparato de golgi y retículo endoplasmático.

• FUNCIONES

• Almacenar sustancias de desecho, colorantes, venenos, sustancias de reserva…

• Permiten el aumento de tamaño de la célula vegetal sin que esto suponga una perdida de energía.

• En células animales existen un tipo especial de vacuolas llamadas: pulsátiles, que las presentan las células que viven en ambientes hipotónicos y que son empleadas para bombear el exceso de agua hacia el exterior.

ORGÁNULOS DE MEMEBRANA DOBLE

MITOCONDRIA

Se Encuentra en todas las células eucariotas dispersas por el citoplasma. Tienen forma de cilindro. Al conjunto de todas las mitocondrias se llama condrioma.

• ESTRUCTURA

Una mitocondria está limitada por una doble membrana externa que separa del citoplasma y una membrana interna que forma unos repliegues que se llaman crestas mitocondriales. Estas membranas definen dos compartimentos separados: el espacio intermembrana (limitado por ambas) y la matriz que es el espacio interno limitado por la membrana interna.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA

• En la matriz hay moléculas de ADN mitocondrial que contiene la información para sintetizar proteínas mitocondriales.

También hay ribosomas que pueden estar libres en la matriz o adosados a la membrana.

Hay gran cantidad de enzimas y moléculas de ATP.

• La membrana mitocondrial interna posee una gran superficie gracias a las crestas. Es más rica en proteínas que otras membranas y entre sus lípidos no hay colesterol, lo que también es típico de las membranas bacterianas. Entre las proteínas de la membrana interna destacan las que forman la cadena de transporte de electrones y el complejo enzimático F donde se encuentra la enzima ATPsintetasa que cataliza la síntesis de ATP.

• Por su parte la membrana mitocondrial externa se parece mas a otras membranas y en particular a la del retículo endoplasmático. Es muy permeable porque tiene mucha cantidad de proteínas.

• La composición de espacio intermembrana es muy parecida a la del hialoplasma.

• FUNCIONES

• Generar energía para mantener la actividad celular. Para conseguirlo realizan 3 funciones

• Glucólisis: La ruptura de una molécula de glucosa para obtener dos moléculas de acido pirúvico, sucede tanto en metabolismo aerobio como anaerobio.

• Ciclo de Krebs: La oxidación de la acetil coenzima A, sucede en la matriz de la mitocondria.

• Cadena de transporte de electrones: Asociada a la fosforilación oxidativa, sucede en la matriz interna.

• Β oxidación de los ácidos grasos.

2. Síntesis de proteínas mitocondriales para poder dividirse.

CLOROPLASTOS

Son orgánulos exclusivos de las células vegetales fotosintéticas, son verdes debido a que tiene clorofila. El numero, tamaño y forma de los cloroplastos depende del tipo de célula, pero suele haber unos 40 por célula.

• ESTRUCTURA

Cada cloroplasto está limitado por una doble membrana, externa e interna. Entre ellas se sitúa el espacio intermembrana. La membrana interna no tiene crestas y delimita un gran espacio central llamado estroma en el que encontramos un tercer tipo de membrana que se llama membrana tilacoidal que forma unos discos aplanado llamados tilacoides. Cuando los tilacoides se agrupan forman una pila de sacos que se llama grana.

• COMPOSICIÓN QUÍMICA.

• El espacio intermembrana se parece al citosol, en la membrana externa e interna no hay clorofila y en la membrana interna y externa no hay colesterol

• El estoma está formado por agua, ADN (doble y circular) que tiene información para sintetizar proteína cloroplásticas, También aparecen ribosomas para sintetizar proteínas.

• En los tilacoides es donde encontramos los pigmentos fotosintéticos que se unen a las proteínas formando unos complejos llamados fotosistemas (I Y II)

• I: Está en los tilacoides sueltos

• II: Está en las granas

En los tilacoides también encontramos partículas F, que tiene el complejo enzimático ATP sintetasas para sintetizar ATP

• FUNCIONES:

• Absorber y convertir energía ya que se forma ATP y moléculas reductoras como NADPH. Sucede en los tilacoides

• Fijar CO2 y fabricar materia orgánica. Sucede en los estromas mediante el ciclo de Calvin

NÚCLEO

Es el orgánulo característico de las células eucariotas, descubierto por Brown en 1831, que contiene la información genética, es decir la información necesaria para realizar la síntesis de proteínas.

• ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA

Generalmente se presenta como una esfera de gran tamaño que destaca en el citoplasma y que está rodeado por una envoltura nuclear. El núcleo presenta en su interior pequeñas estructuras esféricas que se ven brillantes al microscopio y que se llaman nucleolos.

• Normalmente las células solo presentan un núcleo, aunque existan algunas como los paramecios que tengan dos, las células musculares estriadas que tienen varias o los glóbulos rojos que no tiene o las células tumorales.

• Puede presentar distintas formas, por ejemplo en los glóbulos blancos tiene forma ovalada.

La envoltura nuclear está constituida por dos membranas, externa e interna y el espacio entre ellas se llama espacio perinuclear. La envoltura procede del RER y está conectada con el, por lo que adosaos a la membrana nuclear hay ribosomas.

La membrana nuclear tiene un gran numero de poros que permiten el paso de grandes moléculas (ADN, ARN, y proteínas) e impiden las diferencias osmóticas entre el núcleo y el citoplasma.

En el interior del núcleo y adosado a la membrana encontramos una estructura proteica llamada lámina nuclear, que sirve para introducir las aparición y desaparición de la envoltura nuclear, y resulta fundamental para la constitución de los cromosomas a partir de la cromatina.

Entre la membrana nuclear y el núcleo encontramos el núcleoplasma, que se trata de un gel que tiene composición parecida al hialoplasma, pero carece de microtúbulos. Su composición es: agua, proteínas, ARN, y en el se encuentran inmersas la cromatina. En el núcleoplasma también se dan los procesos de síntesis de ARN mensajero (transcripción) y la replicación del ADN.

*En el nucleolo se forma el ARN ribosómico y se produce la unión de ribosomas.

• FUNCIONES

• Transmisión de la información genética, para lo que se tiene que duplicar o replicar el ADN

• Transmisión de esa información del ADN a moléculas de ARN

*En el núcleo mitótico desaparecen las estructuras nucleares y aparece la cromatina para dar lugar a los cromosomas.

• CROMOSOMAS

Los cromosomas suponen la máxima compactación de la cromatina.

Estructura del cromosoma metafásico

Está constituido por dos cromátidas que son el resultado de la duplicación del material genético unidas por el centrómero.

Se identifican las siguientes partes:

• Centrómero: Divide al cromosoma en dos cromátidas, a ambos lados del centrómero aparecen 2 estructuras de tipo proteico que se llaman cinetocoros y a partir de las cuales se van a unir los cromosomas al huso acromático.

• Telómeros: Son zonas situadas en los extremos del cromosoma que sirven para evitar la pérdida de información genética. Son fundamentales para la duplicación del cromosoma, ya que tienen información acerca del número de veces que ese cromosoma se va a duplicar.

• Bandas: Segmentos de cromatinas que se colorean con diferente intensidad y que sirven para identificar los cromosomas.

Tipos de cromosomas

En función de la posición que ocupe el centrómero encontramos 4 tipos de cromosomas

• Metacéntricos: El centrómero ocupa una posición central. Cuando las cromátidas se separan durante la anafase se van a separa en forma de `V'. (Dibujo D)

• Submetacéntricos: Cuando uno de los bazos tiene una longitud sensiblemente mayor. Cuando se separan las cromátidas adoptan forma de `L'. (Dibujo C)

• Acrocéntricos: El centrómero ocupa una posición superior. (Dibujo B)

• Telocéntrico: Cuando el centrómero esta situado en la parte superior. El cromosoma tiene un único brazo. ( Dibujo A)