La Célula

Cromosomas

Son estructuras existentes en el interior del núcleo dotadas de una individualidad propia y del poder de autoduplicarse manteniendo su morfología y fisiología. Atendiendo a la posición del centrómero se clasifican en:

• Metacéntrico: el centrómero se encuentra en la mitad.
• Submetacéntrico: el centrómero se encuentra entre el extremo y la mitad.
• Telocéntrico: el centrómero se encuentra en el extremo.

Partes:

• Cromátidas: son estructuras idénticas en morfología e información que se unen por el centrómero.
• Centrómero: se encuentra en un estrechamiento llamado constricción primaria y divide a las cromátidas en brazos.
• Cinetocoro: zona a ambos lados del centrómero que tiene la función de organizador de los microtúbulos.

Estructura:

Es la fibra que plegada sobre sí misma y alrededor de un eje proteico, tras sucesivos niveles de empaquetamiento, configura el cromosoma. Posee las mismas funciones que el ADN.

Cariotipo:

Es el número, forma y tamaño de los cromosomas de una determinada especie. Su representación gráfica por parejas homólogas se denomina idiograma.

• 2n Diploides: dos juegos de cromosomas, uno del padre y otro de la madre.
• Haploides: células sexuales, un ejemplar de cada tipo.

Cromosomas Homólogos:

Aquellos que poseen información sobre los mismos caracteres. Heterocromosomas (sexo) XY.

Ciclo Celular

Comprende desde que se forma la célula hasta que se divide.

• G1: es la fase de crecimiento inicial, aumenta de tamaño, se sintetizan proteínas y se forman orgánulos. La membrana nuclear se fragmenta y los nucléolos van desapareciendo. Se ven los cromosomas y estructuras membranosas. Se sintetizan sustancias que inhiben o estimulan la fase S y el resto del ciclo.
• S: tiene lugar la duplicación del ADN.
• G2: se sintetizan proteínas necesarias para la división.
• M: comprende la división del núcleo. La célula puede volver a G1 o a G0, que conduce a la diferenciación molecular.

Mitosis:

El material genético se reparte por igual a las células hijas.

• Profase: los túbulos del huso se forman a partir del citoesqueleto que se desorganiza.
• Metafase: el huso se desarrolla. Los cinetocoros interactúan con los filamentos del huso.
• Anafase: se separan los centríolos y cada cromátida se va hacia un polo formando estructuras en V.
• Telofase: los cromosomas hijos llegan a los polos. La célula vuelve a su estado inicial y pone fin a la mitosis.

Citocinesis:

En animales se forma un anillo y la división se produce por estrangulación. En los vegetales se produce por tabicación.

Meiosis:

Es un proceso de división que supone reducción cromosómica. A partir de una célula 2n se obtienen 4 células n. Las parejas de cromosomas homólogos se separan. Está precedida de una interfase que produce la duplicación del ADN.

División I:

• Profase I: se divide en:
  • Leptoteno: los cromosomas se unen a la membrana nuclear (placa de unión).
  • Zigoteno: comienza con el apareamiento de cromosomas homólogos desde el centro o los extremos.
  • Paquiteno: ocurren entrecruzamientos entre cromátidas no hermanas (recombinación génica).
  • Diploteno: los homólogos se separan pero están unidos en los quiasmas donde hubo entrecruzamiento.
  • Diacinesis: cesa la síntesis del ARN, se aprecian las cromátidas (4 cromátidas = 1 bivalente).
• Metafase I: los homólogos se unen al huso. Las fibras cinetocóricas se orientan hacia el mismo polo.
• Anafase I: se produce la rotura de los quiasmas, los homólogos se separan y se desplazan a polos opuestos.
• Telofase I: los cromosomas ya han llegado a los polos, se regenera la envoltura nuclear, desaparecen las fibras del huso y tiene lugar la citocinesis.

División II:

• Profase II: desaparecen las membranas nucleares y se forman dos husos.
• Metafase II: los n cromosomas se disponen en la placa ecuatorial.
• Anafase II: las cromátidas se separan y cada una emigra a un polo distinto.
• Telofase II: las cromátidas han llegado a los polos, desaparecen los husos y se forman las envolturas nucleares.

Pared Celular

Cubierta rígida que recubre la membrana plasmática de las células vegetales, compuesta principalmente de celulosa. Esta cubierta condiciona procesos biológicos de nutrición, osmorregulación, crecimiento y morfología.

Estructura:

• Lámina media: unión entre dos células adyacentes. Matriz con gran cantidad de sustancias pécticas. Retículo poco denso de fibras de celulosa.
• Pared primaria: matriz de hemicelulosa y sustancias pécticas, y un retículo poco denso de fibras de celulosa. Aparece en las células en crecimiento.
• Pared secundaria: aparece cuando las células han alcanzado la madurez. No tienen sustancias pécticas. Formada por capas con fibras dispuestas paralelamente. Puede presentar depósitos que la endurecen e impermeabilizan.

Los plasmodesmos son puentes citoplasmáticos que atraviesan la pared celular y sirven de comunicación.

Funciones:

• Da forma y protección mecánica.
• Protege de la presión osmótica.
• Sirve de barrera a infecciones.

Sus componentes se originan en el aparato de Golgi.

Membrana Plasmática

Es el límite entre los medios intracelular y extracelular. Es permeable y mantiene unas condiciones constantes en el interior. Está compuesta por un 52% de proteínas, un 40% de lípidos y un 8% de polisacáridos unidos a lípidos y proteínas. Aparece como una delgada lámina formada por dos bandas oscuras entre las cuales hay una banda clara.

Modelo de Davson y Danielli:

Bicapa lipídica recubierta interior y exteriormente por una capa constituida de proteínas.

Modelo de Mosaico Fluido:

Bicapa lipídica con los extremos apolares enfrentados y las cabezas polares orientadas al medio intracelular y extracelular. Proteínas periféricas dispuestas en las superficies. Proteínas integrales que atraviesan total o parcialmente la bicapa.

Glucocálix:

Las dos láminas son diferentes en cuanto a composición química. La que está en el lado extracelular tiene oligosacáridos unidos a lípidos y proteínas formando la cubierta celular.

Funciones:

• Control del transporte de sustancias: se conoce como permeabilidad selectiva. Los procesos son:
  • Ósmosis: entrada y salida de agua.
  • Difusión simple: a favor del gradiente, pequeñas moléculas apolares y gases.
  • Difusión facilitada: a favor del gradiente, pequeñas moléculas polares.
  • Transporte activo: en contra del gradiente, se gasta ATP transportando iones y diversas moléculas.
• Reconocimiento celular: las glucoproteínas facilitan la adhesión de unas células con otras.
• Recepción y transmisión de estímulos: sustancias que actúan como receptores específicos y reconocen moléculas provocando una respuesta en el interior celular.

Citoplasma

Espacio comprendido entre las membranas celular y nuclear. Compuesto por un 85% de agua, proteínas, ARNm y ARNt, iones y metabolitos.

Funciones:

• Almacén de sustancias de reserva.
• Medio donde se producen reacciones metabólicas.

Citoesqueleto

Red de filamentos proteicos que recorre el citoplasma.

Microtúbulos:

Fibras de tubulinas globulares unidas en dímeros, estos forman protofilamentos que se unen para formar los microtúbulos. Son estructuras dinámicas con capacidad de cambiar de forma.

Funciones:

• Transporte intracelular.
• Forman el huso mitótico.

Filamentos Intermedios:

Están formados por proteínas de la familia de las queratinas.

Funciones:

• Mantienen la forma de la célula y la distribución del contenido celular.
• Proporcionan resistencia.
• Forman los desmosomas.

Microfilamentos:

Formados por dos hebras de actina formando una doble hélice.

Funciones:

• Permiten la contracción de la célula.
• Mantienen su forma.

Orgánulos Microtubulares

Centriolos:

Aparecen en las células eucariotas. Formados por nueve grupos de tres microtúbulos en cilindros unidos por puentes proteicos. Hay dos por célula formando el diplosoma.

Cilios y Flagelos:

Digitaciones móviles de la superficie celular. Los cilios son cortos y numerosos; los flagelos son largos y escasos. Su estructura es semejante al centriolo pero tienen un eje tubular central.

Retículo Endoplasmático

Conjunto de membranas que delimitan túbulos, vesículas y sacos comunicados formando una red que atraviesa el citoplasma. Las membranas que lo delimitan son más delgadas que la membrana celular pero con la misma estructura. Están compuestas por un 70% de proteínas y un 30% de lípidos.

Tipos:

• Retículo Endoplasmático Liso (REL): no tiene ribosomas, cisternas tubulares, se encuentra en células que sintetizan esteroides y en fibras musculares.
• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): tiene ribosomas en la superficie unida al citoplasma, cisternas aplanadas, se encuentra en células que sintetizan proteínas.

Funciones:

• Sostén mecánico.
• Regulación osmótica.
• Transporte intracelular.
• Síntesis y almacenamiento de proteínas y lípidos.

Complejo de Golgi

Formado por el apilamiento de sacos (dictiosomas) rodeados por vesículas. Se encuentra en células eucariotas. Se sitúan cerca del núcleo, el conjunto de dictiosomas es el aparato de Golgi. Rodeando los dictiosomas aparecen vesículas de transición y de secreción.

Funciones:

• Concentrador de productos de secreción.
• Formación de membrana celular.
• Formación de lisosomas y pared celular.

Lisosomas

Orgánulos membranosos que contienen enzimas hidrolíticos. Presentes en todas las células eucariotas.

• Lisosomas primarios: recién formados con vesículas homogéneas y densas en electrones.
• Lisosomas secundarios: combinación de un lisosoma primario y otra vesícula, contenido heterogéneo, implicados en procesos de digestión celular (vacuolas digestivas -lisosoma primario y fagosoma-, vacuolas autofágicas -lisosoma primario y autofagosoma-, cuerpos residuales).

Funciones:

• Digestión intracelular y extracelular.
• Autofagia.

Vacuolas

Vesículas membranosas que parecen vacías pero contienen agua con sustancias disueltas. En las células vegetales ocupan hasta el 90% del volumen celular.

Funciones:

• Almacén de desechos.
• Gracias a la turgencia que provoca la ósmosis, las plantas herbáceas poseen soporte.
• Almacén de productos de reserva.

Ribosomas

Partículas globulares que aparecen unidos a membranas del RER, a la membrana nuclear, libres en el citoplasma o unidos al ARNm. Formados por dos subunidades: grande (3 ARNs y 45 proteínas) y pequeña (ARN de 18s y 33 proteínas).

Función:

Sintetizar proteínas a partir del ARNm.

Mitocondrias

Orgánulos celulares encargados de producir la mayor parte del ATP de la célula.

Funciones:

• Oxidación respiratoria.
• Síntesis de precursores del anabolismo.

Estructura:

• Forma variable, normalmente cilíndricos.
• Membrana externa lisa, permeable al agua y los electrolitos, pero no a los iones. Compuesta por lípidos y proteínas.
• Espacio intermembranoso.
• Membrana interna altamente impermeable.
• Crestas mitocondriales: repliegues que aumentan la superficie de la membrana interna.
• Partículas F1: recubren las crestas, cada partícula es un complejo ATP sintasa.
• Matriz mitocondrial: líquido fundamental que contiene mitorribosomas, ADN mitocondrial y gránulos de sustancias.

Cloroplastos

Los plastos son orgánulos característicos y exclusivos de las células vegetales. Los cloroplastos son plastos de color verde por la clorofila, que realizan la fotosíntesis.

Funciones:

• Realizar las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz.
• Realizar las reacciones oscuras en el estroma.

Se originan por división de otros preexistentes o por diferenciación de unos orgánulos precursores denominados proplastos.

Transcripción

Consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original (ADN) a otra que se pueda utilizar directamente para la síntesis de proteínas específicas (ARN). Mediante este proceso se forma una cadena de ARN cuya secuencia de bases nitrogenadas es la misma que una de las hebras del ADN. Esta síntesis se realiza gracias a la enzima ARN polimerasa ADN dependiente.

Código Genético

Es la relación que existe entre la secuencia de nucleótidos del ARNm y la secuencia de aminoácidos de una proteína. Es la clave que permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional: las proteínas.

Características:

• Está formado por una secuencia lineal de bases nitrogenadas.
• Tiene carácter universal, ya que es el mismo código para todas las células de todas las especies.
• Es degenerado, lo que significa que no existe el mismo número de señales codificadoras en el ARN que aminoácidos van a ser codificados.

Traducción

Es el proceso de biosíntesis de proteínas, ya que se emplea otro lenguaje para pasar de una secuencia específica de nucleótidos a una secuencia de aminoácidos. Este proceso se lleva a cabo en los ribosomas. Antes de que se inicie es preciso que los aminoácidos que van a ser unidos se activen. Cada aminoácido se une a una molécula de ARNt gracias a la enzima aminoacil-ARNt sintetasa, para ello es necesario ATP.

Fases:

• Iniciación: el sistema se prepara para realizar la síntesis de proteínas, el ARNm se une a los ribosomas citoplasmáticos.
• Alargamiento: se sintetiza la cadena peptídica por la unión de los sucesivos aminoácidos transportados por los correspondientes ARNt.
• Terminación: existen tres codones de terminación en el ARNm para los que no hay ARNt con los correspondientes anticodones.