Un apunte ilustrado sobre citología (el estudio de la célula). Se incluyen muchas imágenes, fotografías y links a animaciones y vídeos. Al final hay diez preguntas de selección múltiple (lo, siento, están en inglés) y 7 preguntas de respuesta breve. Es apropiado para primer año de enseñanza media, educación chilena. Se aceptan gratamente comentarios, los cuales pueden ser hechos una vez que bajen el material. La información está actualizada. Agradeceré que me comuniquen si hay errores para corregirlos.
5. Unidad 1 • Células
FUNCIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Fuido extracelular CADENAS DE CARBOHIDRATOS
COLESTEROL
Ayuda a la membrana
Proveen a la célula de una
"huella", para que sean a mantener su
reconocidas por otras células flexibilidad
REACCIONES
REACCIONES
Fluido intracelular
RECEPTOR PROTEICO PROTEÍNA DE RECONOCIMIENTO PROTEÍNAS TRANSPORTE PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
Se une a químicos Provee de una“huella” a las Proveen de un pasaje para Aceleran reacciones
externos para realizar células para que sean que las moléculas entren o intracelulares y extracelulares
procesos celulares. reconocidas por otras células salgan de la célula en la membrana
FIGURA 1-8 Función de las proteínas de membrana
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20. Un Mapa de Rutas Celular
Los organismos eucariotas incluyen a todos los organismos visibles a simple vista y a algunos que no lo son. Todos los organismos
eucariotas comparten un antepasado eucariota y, por tanto, tienen mucho en común.
Sección 1: El Núcleo
Las células eucariotas contienen una variedad de estructuras especializadas llamadas orgánulos. El orgánulo más grande y destacado
suele ser el núcleo. El núcleo también es la característica principal que distingue a las células eucariotas de las procariotas – las células
procariotas no tienen núcleo.
El núcleo tiene dos funciones principales, una de las cuales es almacenar ADN. El ADN contiene la información hereditaria en
forma de código químico. Segunda, el núcleo usa el código de su ADN para funcionar como centro de control genético de la célula,
dirigiendo la mayoría de las actividades celulares, controlando qué moléculas se producen y en qué cantidad. La razón por la que los
gemelos se parecen tanto entre sí es que comparten el mismo código genético, y el mismo ADN coordina el desarrollo de todo el
organismo.
El núcleo está lleno de cromatina, que consiste en una masa de largas y delgadas fibras de ADN y proteínas. La mayor parte del
tiempo, la cromatina se parece a un plato de espaguetis. En cambio, a la hora de la división celular, la cromatina se enrolla para
formar cromosomas cortos y gruesos, que son más fáciles de mover por la célula.
El núcleo está rodeado por la membrana nuclear, llamada a veces envoltura nuclear, que consiste en dos bicapas de fosfolípidos que
separan al núcleo del citoplasma. La envoltura está cubierta de pequeños poros hechos de proteínas múltiples embebidas en las
membranas de fosfolípidos que atraviesan ambas bicapas. Estos poros permiten a ciertas moléculas y complejos, tales como las
subunidades ribosomales, entrar y salir del núcleo.
Una estructura destacada del núcleo es el nucléolo, estructura no membranosa compuesta de proteínas y ácidos nucleicos. Las
subunidades ribosomales se ensamblan en el nucléolo, y estas subunidades salen del núcleo a través de los poros nucleares. En el
citoplasma, las subunidades se empalman con una hebra del código genético llamada ARN mensajero. Los ribosomas, el ARN
mensajero y otros componentes funcionan conjuntamente para producir nuevas moléculas de proteína.
Entre la membrana plasmática y el núcleo de las células eucariotas se encuentra el citoplasma, fluido gelatinoso que rellena el interior
de la célula. Dentro del citoplasma se encuentra una variedad de orgánulos, así como unos andamios de proteína llamados
citoesqueleto.
Sección 2: El Citoesqueleto
El citoesqueleto tiene tres funciones primarias. Al igual que los edificios tienen vigas y pilares como soporte y estructura, en una
célula el citoesqueleto aporta forma y soporte.
El citoesqueleto también controla el flujo del tráfico intracelular, sirviendo como una serie de carriles por los que una variedad de
orgánulos y moléculas son guiados por el interior de la célula. En esta micrografía, la red de proteínas del citoesqueleto aparece como
filamentos delgados. En este video, las mitocondrias aparecen fluorescentes, y algunas se mueven por los carriles del citoesqueleto.
El citoesqueleto es dinámico y puede generar fuerza, de modo que da a todas las células cierta capacidad para controlar sus
movimientos. En este video, las células se deslizan por una superficie. El núcleo se ve como una zona oscura dentro de cada célula.
En el extremo prominente de la célula, el citoesqueleto se extiende y crece, lo que permite a la célula moverse a través de la superficie.
Dentro del citoplasma se encuentra una variedad de orgánulos, que incluyen a un grupo llamado sistema de endomembranas,
compuesto por los retículos endoplasmáticos (RE) rugoso y liso, y por el aparato de Golgi.
Sección 3: El Retículo Endoplasmático Rugoso
El RE rugoso es una larga serie de sáculos aplanados e interconectados que están directamente conectados a la envoltura nuclear. Se
llama "rugoso” porque su superficie está salpicada de pequeños bultos, que son ribosomas. La función principal del RE rugoso es la
de plegar y empaquetar las proteínas fabricadas por los ribosomas. La información genética en forma de ARN mensajero se desliza a
través del ribosoma y se traduce en moléculas de proteínas que entran en el RE rugoso. Muchas de estas nuevas proteínas producidas
en el RE rugoso serán exportadas de la célula para ser usadas en algún otro lado del organismo. Las proteínas que se utilizan dentro
mismo de la célula se producen generalmente en ribosomas que se encuentran flotando libremente en el citoplasma.
Muchas de estas nuevas proteínas producidas en el RE rugoso serán exportadas de la célula para ser usadas en algún otro lado del
organismo.
21. Sección 4: El Retículo Endoplasmático Liso
El retículo endoplasmático liso, que carece de ribosomas, está conectado con el RE rugoso y, a veces, aparece como una colección
de tubos ramificados. El RE liso sintetiza lípidos tales como los ácidos grasos, fosfolípidos y esteroides. También detoxifica
moléculas tales como alcohol, drogas y productos de desecho metabólico. En las células del hígado, la detoxificación es una
función especialmente importante, pues ayuda a protegernos de las numerosas moléculas peligrosas que entran en nuestros
cuerpos.
Sección 5: El Aparato de Golgi
El aparato de Golgi, que no está conectado con el retículo endoplasmático, es una pila de compartimentos aplanados que no están
conectados entre sí. El aparato de Golgi procesa y empaqueta proteínas, lípidos y otras moléculas para exportar a otras partes del
organismo. En el aparato de Golgi también se sintetizan hidratos de carbono, incluyendo los polisacáridos complejos que se
encuentran unidos a proteínas y lípidos en muchas membranas plasmáticas.
Los componentes del sistema de endomembranas funcionan en sintonía. Los productos fabricados en el RE rugoso o liso se
exportan en vesículas de transporte que se mueven a través del citoplasma hasta que alcanzan el aparato de Golgi. Las vesículas de
transporte se fusionan con el Golgi y depositan su contenido en el primer sáculo. Las moléculas van pasando de un sáculo al
siguiente en el aparato de Golgi, adquiriendo por el camino diferentes modificaciones. Las vesículas de transporte que contienen
las moléculas esporulan y entran en el citoplasma. Si su contenido debe llegar a otro lado del cuerpo, las vesículas de transporte se
fusionan con la membrana plasmática y vierten las moléculas fuera de la célula, desde donde pueden pasar al flujo sanguíneo.
Sección 6: Mitocondrias
Otros orgánulos de las células eucariotas son las mitocondrias, que actúan como las centrales de energía de la célula, produciendo
la energía utilizada por las funciones celulares.
Las mitocondrias ayudan a las plantas y a los animales a convertir la energía almacenada en las moléculas de comida – en los
enlaces químicos de los hidratos de carbono, grasas y proteínas – en dióxido de carbono, agua y la molécula almacenadora de
energía (por períodos muy cortos), el ATP. Muchas de las reacciones químicas ocurren en la enorme superficie de la membrana
interna, plegada sobre sí misma. Fíjate que las células vegetales también contienen mitocondrias, que se utilizan de la misma
manera que en las células animales – para convertir moléculas energéticamente ricas en ATP.
Sección 7: Lisosomas
¿Qué pasa con todos los orgánulos desgastados, las proteínas de más y otros materiales celulares de desecho que ya no necesita la
célula? Unas pequeñas vesículas, llamadas lisosomas, actúan como bolsas de basura flotantes, digiriendo y reciclando los productos
de desecho celulares y el material consumido.
Por ejemplo, las mitocondrias se desgastan después de unos 10 días de intensa actividad. La célula envuelve entonces a la
mitocondria en una vesícula, que se fusiona a su vez con un lisosoma. Los lisosomas contienen unos 50 enzimas digestivas
diferentes y un fluido súper ácido que puede romper la mitocondria y muchas otras estructuras y moléculas que requieren
reciclarse. La mayoría de las moléculas así digeridas, tales como aminoácidos y lípidos, son devueltos al citoplasma, donde pueden
volver a ser reutilizados por la célula como materiales básicos para construir nuevas moléculas y estructuras.
Sección 8: Cloroplastos de Plantas
Aunque hemos estado recorriendo la célula animal, es importante saber que todos los orgánulos que hemos visto en las células
animales también están presentes en las células vegetales. No obstante, bajo el microscopio nunca podríamos confundir una célula
vegetal con una animal. ¿En qué se diferencian las células vegetales de las animales? Las células vegetales contienen estructuras que
no tienen las células animales, como por ejemplo los cloroplastos. En los cloroplastos se lleva a cabo la fotosíntesis, o conversión de
energía luminosa en energía química de las moléculas de la comida, produciendo oxígeno como producto secundario. Como la
fotosíntesis de todas las plantas y algas se lleva a cabo en los cloroplastos, estos orgánulos son directa o indirectamente
responsables de todo lo que comemos y del oxígeno que respiramos. El cloroplasto está rodeado de dos capas distintas de
membranas y contiene sáculos membranosos aplanados denominados tilacoides. Es en los tilacoides donde se recolecta la luz
necesaria para la fotosíntesis.
22. Sección 9: La Pared Celular Vegetal
A diferencia de las células animales, las células vegetales poseen una pared celular, que es una estructura que rodea la membrana
plasmática. La pared celular contiene moléculas de celulosa trenzadas para formar fibras resistentes, y es casi 100 veces más
gruesa que la membrana plasmática. Para los humanos, la celulosa es la parte no digerible de las plantas, y constituye la fibra tan
importante en nuestra dieta. La enorme fuerza estructural que confiere la celulosa a las células vegetales permite a algunas
plantas alcanzar varios metros de altura. Las paredes celulares también ayudan a que las plantas sean resistentes al agua, y
también confieren cierta protección contra insectos y otros animales que podrían comerlas.
Sección 10: La Vacuola Vegetal
A diferencia de las células animales, en una célula vegetal la gran vacuola central normalmente destaca más que cualquier otro
orgánulo. Rodeada de una membrana, rellena de fluido y, ocupando entre el 50% y el 90% del espacio interior de la célula
vegetal, la vacuola puede jugar un importante papel en cinco áreas diferentes de la vida de la planta.
La vacuola almacena nutrientes – cientos de sustancias disueltas, como aminoácidos, azúcares e iones.
La vacuola retiene y degrada productos de desecho usando enzimas digestivas, igual que el lisosoma. Al igual que éste, la vacuola
degrada los orgánulos desgastados, tal como cloroplastos y mitocondrias, eliminándolos de la célula y reciclando sus nutrientes.
La vacuola acumula materiales venenosos y otros productos que disuaden a los animales que, si no, podrían comerse la planta.
Por ejemplo, un producto almacenado en las vacuolas de los ajíes produce una sensación de quemazón cuando son ingeridos por
los mamíferos.
La vacuola puede contener pigmentos que permiten a las plantas atraer pájaros e insectos que le ayudan a reproducirse.
La vacuola provee soporte físico ya que contiene altas concentraciones de sustancias disueltas, lo que hace que el agua fluya a las
células mediante el proceso de ósmosis. La mayor presión del fluido dentro de la vacuola puede hacer que la célula se agrande un
poco y empuje contra la pared celular. Este proceso es el responsable de la presión (llamada de turgencia) que permite a los
tallos, flores y otras partes de la planta mantenerse erguidos. La pérdida de la presión de turgencia produce marchitamiento.
GUSTAVO TOLEDO C.
23. Cells: A Cell Roadmap
1. What feature differentiates prokaryotic cells from eukaryotic cells?
a) Only eukaryotic cells have a plasma membrane.
b) Only eukaryotic cells have hereditary material in the form of DNA.
c) Only prokaryotic cells have ribosomes.
d) Only eukaryotic cells have a nucleus.
2. What is the primary function of the nucleus?
a) to make proteins and carbohydrates
b) to control the genetic activities of the cell
c) to repair the ribosomal subunits
d) to harvest energy from food molecules
3. What is assembled in the nucleolus?
a) proteins
b) carbohydrates
c) ribosomal subunits
d) DNA
4. Without the cytoskeleton, a cell would not be able to accomplish which of the following?
a) synthesize ribosomes
b) move materials around the cytoplasm
c) copy the hereditary material
d) package proteins
5. How can you tell the rough endoplasmic reticulum and the smooth endoplasmic reticulum apart?
a) The rough ER has ribosomes on its surface.
b) The smooth ER is located within the nucleus.
c) The rough ER is located within the nucleolus.
d) The smooth ER has ribosomes on its surface.
6. How does the smooth endoplasmic reticulum protect our cells?
a) It breaks down toxic substances.
b) It packages hormones and exports them outside of the cell.
c) It synthesizes carbohydrates.
d) It dilutes toxic substances by taking in water.
7. What would happen in a cell if the Golgi apparatus didn' t function?
a) Food molecules would not be made.
b) Food molecules would not be broken down.
c) Lipids and proteins would not be packaged.
d) Lipids and proteins would not be broken down.
8. What it the function of the lysosome?
a) to package proteins and lipids for export
b) to synthesize proteins used by the rough endoplasmic reticulum
c) to break down toxins, such as alcohol
d) to digest and recycle cellular waste products
9. Without plants, algae, and other photosynthetic organisms, which of the following would we lack?
a) water and oxygen
b) oxygen and food
c) carbon dioxide and food
d) water and carbon dioxide
10. What benefit does turgor pressure in plant cells provide to the plant?
a) Turgor pressure provides dissolved substances necessary for photosynthesis.
b) Turgor pressure provides physical support and allows the plant to stand upright.
c) Turgor pressure allows the plant to break down and recycle plant organelles.
d) Turgor pressure provides a defense mechanism against animals that want to eat the plant.
24. PREGUNTAS DE DESARROLLO, AUNQUE BREVES.
1. Como ser humano, estás compuesto por cerca de 60 trillones de células. Sin embargo, llevas cerca de diez
veces ese número de bacterias dentro y sobre tu cuerpo. Basado en lo que sabes acerca de la estructura celular,
¿cómo es posible que lleves a tantas células procariotas en tu cuerpo?
2. estás observando un tipo de célula desconocido. Es muy pequeña, pero podemos ser capaces de velas sin
un microscopio. ¿Qué tipo de célula es? Justifica tu respuesta.
3. Estás viendo una foto de una célula tomada con un microscopio muy potente. La imagen muestra
citoplasma, ribosomas y una membrana celular. Sobre la base esta información por sí sola, ¿puedes determinar
qué tipo de célula estás observando? Explica tu respuesta.
4. Una persona que ha recibido un trasplante de órgano normalmente tendrá que tomar inmuno-
supresores por el resto de su vida. Esto es para evitar que el sistema inmunitario del receptor ataque a las células
del órgano nuevo. Sin estos fármacos, el sistema inmune del receptor reconocerá como extrañas a ciertas
estructuras en las membranas de las células donantes. ¿Cuáles son las estructuras de membrana específicas que
serán reconocidas por el sistema inmune?
5. Al asar frutas al horno, es bastante común preparar la fruta cortándolas y añadirle azúcar. Esto tiene el
efecto que favorece la extracción de los jugos de la fruta. Sobre la base de lo que sabes de ósmosis, ¿cómo se puede
explicar esto?
6. Las neuronas (células del sistema nervioso) contienen una alta concentración de iones de potasio en
comparación con su entorno. Sobre la base de lo que sabes transporte de membrana, ¿cómo podría una neurona
mover hacia el medio interno aún más iones de potasio?
7. La pancreatitis es una enfermedad donde las células del páncreas se destruyen. Este trastorno está
relacionado con la ruptura de un tipo específico de orgánulo. Teniendo en cuenta lo que sabes acerca de la
función de estas estructuras membranosas, ¿cuál orgánulo podría estar implicado en la pancreatitis?
8. En una fiesta de fin de semana, tu compañero de cuarto tenía algunas "bebidas para adultos." Un amigo
en común hace el siguiente comentario: "Mis amigos no podrán beber como ultimo semestre; con seguridad ellos
necesitarán más debido a que han desarrollado una tolerancia al alcohol." A nivel celular, ¿qué ha causado el
desarrollo de esta tolerancia?
“La tolerancia es cuando la persona va necesitando cada vez mayor cantidad de droga, porque su cuerpo se va
acostumbrando a las dosis utilizadas, minimizando sus efectos”.