La Célula Eucariota: Estructura, Función y Transporte Celular

LA CÉLULA. ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA. TEORÍA CELULAR

1- La célula es la unidad morfológica de todos los seres vivos. Todo ser vivo está formado por una o más unidades básicas denominadas células. 2- La célula es la unidad fisiológica de todo ser vivo. La célula es capaz de realizar todos los procesos metabólicos necesarios para permanecer con vida. 3- Toda célula proviene, por división, de otra célula. La célula es la unidad reproductiva de todo ser vivo. 4- La célula es la unidad genética autónoma de todo ser vivo. La célula contiene toda la información para la síntesis de las moléculas que forman su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de transmitir esta información a sus descendientes.

Diferencias entre Tipos de Organización Celular

LA CÉLULA EUCARIOTA

Se distinguen 3 partes: Membrana plasmática, citoplasma (hialoplasma o citosol: matriz fluida en la que se localizan todos los orgánulos celulares) y el núcleo. La forma de las células es muy variada y está relacionada con la función que realizan en los diferentes tejidos. Pueden ser fusiformes, estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, redondeadas. El tamaño es muy variable.

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Es la envoltura que rodea a la célula y que permite el intercambio de energía y materia entre la célula y el exterior.

Composición

• Lípidos: Son de tres tipos:
  1. Fosfolípidos: Son los más abundantes. Presentan una zona hidrofílica, que constituyen las cabezas polares, y una zona hidrófoba (colas polares). Poseen carácter anfipático, y cuando se encuentran en medio acuoso se disponen en bicapas lipídicas. (Movimientos de los fosfolípidos: rotación, flexión, flip-flop y difusión lateral).
  2. Glucolípidos: Contienen oligosacáridos. Aparecen situados en la monocapa externa.
  3. Colesterol: Aparecen en las membranas animales y su función es reducir la fluidez.
• Proteínas: La mayoría tienen actividad enzimática, median el transporte de iones. Son las responsables de la permeabilidad selectiva de dicha estructura. Se distinguen dos tipos:
  1. Proteínas intrínsecas: Carácter hidrofóbico, por lo que se encuentran inmersas en la bicapa lipídica. Se llaman proteínas transmembranales si atraviesan la bicapa y sobresalen a ambos lados de la misma.
  2. Proteínas extrínsecas: Se encuentran expuestas en una u otra cara de la membrana. Carácter hidrofílico, por lo que aparecen adheridas a la superficie de la membrana.
• Glucocáliz: Es un revestimiento laxo que recubre la superficie celular de las células eucarióticas, constituido por oligosacáridos.

Funciones

• Delimitar a la célula y, por tanto, separar el citoplasma y sus orgánulos del medio que les rodea.
• Controlar el intercambio y transporte de sustancias, actuando como una barrera selectiva.
• Es la encargada de recibir las señales del medio externo y comunicarlas al interior celular (transmisión de información, transmisión nerviosa y transmisión humoral).
• Permite la comunicación entre células mediante uniones intercelulares especializadas.
• Permite el reconocimiento celular.
• Proporciona sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto.

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS

Las membranas celulares presentan permeabilidad selectiva, ya que permiten el paso de determinadas moléculas o iones y restringen el de otros.

A) Transporte de Moléculas Pequeñas

1. Transporte Pasivo

Transcurre a favor de gradiente de concentración, es decir, desde la zona de mayor a la de menor concentración, y no requiere de gasto energético. Hay dos tipos:

• Difusión simple: Las moléculas apolares (O₂, N₂) y algunas polares con poca o ninguna carga eléctrica (etanol) atraviesan directamente la bicapa lipídica.
• Difusión facilitada: El tránsito viene mediado por proteínas que permiten a las moléculas transportadoras atravesar la membrana sin interaccionar con su interior hidrofóbico. Hay dos tipos de proteínas:
  • Proteínas canal: forman poros abiertos en la membrana que permiten a las moléculas pequeñas pasar a través de la bicapa lipídica.
  • Proteínas transportadoras: Son responsables del transporte de azúcares, aminoácidos y nucleósidos. Se unen a las moléculas, sufren un cambio de conformación reversible que permite que las moléculas atraviesen las membranas y los liberan al otro lado.

2. Transporte Activo

Se realiza en contra de gradiente de concentración y requiere un gasto energético. Para realizarlo todas las células presentan proteínas de membrana denominadas bombas iónicas, que obtienen la energía a partir de hidrólisis de ATP. La bomba más común es la de Sodio-Potasio.

B) Transporte de Macromoléculas

Implica deformaciones de la membrana plasmática, tiene lugar a través de las vesículas rodeadas de membrana. Puede ser de varios tipos:

• Endocitosis: Es la entrada de partículas al interior de la célula mediante vesículas formadas de la membrana plasmática. Se distinguen dos tipos:
  1. Pinocitosis: Es la ingestión de líquidos o de pequeñas partículas que se realiza mediante la invaginación de la membrana plasmática, formando caveolas.
  2. Fagocitosis: Entrada de partículas grandes mediante la emisión de expansiones del citoplasma y de la membrana denominadas pseudópodos, que rodea la partícula, de forma que queda incorporada al interior de la célula en una gran vesícula denominada fagosoma.
• Exocitosis: Es la expulsión de partículas, previamente incluidas en una vesícula, al exterior de la célula. Estas sustancias se fusionan con la membrana plasmática y expulsan su contenido (productos de desecho).
• Transcitosis: Se da en las células que presentan una polarización y que consiste en la entrada de una partícula por un polo de la célula y su salida a través del polo opuesto.

Uniones Intercelulares

• Uniones oclusivas: Se trata de uniones muy fuertes que se forman por interacciones entre hebras de proteínas transmembrana.
• Desmosomas: Uniones que dejan un gran espacio intercelular, por lo que no impiden el paso de sustancias.
• Uniones tipo GAP: Son uniones que dejan un pequeño espacio intercelular por donde se comunican sus citoplasmas permitiendo el intercambio de moléculas.

CUBIERTAS CELULARES. PARED CELULAR VEGETAL

Es una cubierta gruesa y rígida que rodea a todas las células vegetales y aparece adosada a la membrana plasmática, proporcionando soporte y protección.

Estructura

Está formada por una red de fibras de celulosa y una matriz, en la que hay pectina, hemicelulosa, agua y sales minerales.

1. Lámina media: Es la capa más externa y la primera que se forma. Está compuesta por pectina y proteínas.
2. Pared primaria: Situada debajo de la lámina media hacia el interior de la célula. Está formada por largas fibras de celulosa cohesionadas por polisacáridos (hemicelulosa y pectina) y proteínas.
3. Pared secundaria: Capa más interna y se encuentra sólo en algunos tipos de vegetales. Consta de varias capas de microfibrillas de celulosa con diferente orientación. Más gruesa y rígida que las anteriores y se puede modificar por impregnación de diversas sustancias.

Para permitir el intercambio de sustancias existen punteaduras (conductos que atraviesan la pared celular) y plasmodesmos (finísimas comunicaciones entre los citoplasmas de células vecinas).

Funciones

• Dar forma y consistencia a las células vegetales, y les permite soportar cambios de presión osmótica.
• Ejerce papel de absorción, transpiración, traslocación, secreción, defensa contra bacterias u otros organismos patógenos y reacciones de reconocimiento.
• Responsable de que la planta esté erguida.

Modificaciones que Aumentan la Rigidez de la Pared Celular:

1. Lignificación: depósito de lignina, aumenta la resistencia mecánica y responsable de dureza de paredes vegetales. Protege contra agentes patógenos.
2. Mineralización: Impregnación de la matriz amorfa con sales minerales.

Modificaciones que Impermeabilizan la Pared Celular:

1. Cutinización: Depósito de cutina sobre pared externa.
2. Suberificación: Depósito de suberina en la pared celular (frío, calor y deshidratación).
3. Cerificación: Depósito de ceras.
4. Calosificación: Depósito de calosa. Glúcido que se sintetiza en la membrana plasmática.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Orgánulo formado por un sistema de túbulos y sacos aplanados denominados cisternas, delimitados por membranas. Su membrana está formada por una bicapa lipoproteína. Órgano fundamental en los procesos de síntesis. Se comunica a su vez con el complejo de Golgi y con la membrana nuclear externa.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER)

Está formado por cisternas y vesículas comunicadas entre sí y que tienen ribosomas adheridos a la cara citoplasmática de su membrana. Presenta proteínas encargadas de fijar los ribosomas, las riboforinas.

Funciones

• Síntesis de proteínas de membrana mediante los ribosomas de su membrana.
• Glucosilaciones de las proteínas anteriormente fabricadas, para formar glucoproteínas.
• Transporte de las proteínas hacia los orgánulos.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL)

Está formado por tubos de superficie lisa, debido a la ausencia de ribosomas en su cara hialoplasmática. Se encuentra siempre en relación con el RER.

Funciones

• Síntesis de lípidos (fosfolípidos, colesterol) e interviene en la elongación y desaturación de ácidos grasos.
• Detoxificación: Existen enzimas encargadas de metabolizar toxinas transformándolas en sustancias menos tóxicas.
• Almacena y regula la concentración de Calcio en el citosol.
• Produce vesículas de transporte de proteínas y lípidos.

APARATO DE GOLGI

Orgánulo celular constituido por una serie de estructuras denominadas dictiosomas. Cada uno de ellos suele estar formado por un grupo de 4 a 8 sacos aplanados o cisternas, que se disponen apiladas, unas sobre otras, sin que sus membranas lleguen a tocarse. Dos caras:

• Cara proximal (cis): se orienta hacia el núcleo y constituida por cisternas convexas. Se encuentran aquí las vesículas de transición.
• Cara distal (trans): Orientada hacia la superficie celular. Aquí se encuentran las vesículas de secreción, las cuales pueden seguir dos caminos: verter su contenido al exterior (exocitosis), o convertirse en lisosomas primarios, si tienen enzimas digestivas.

Funciones

• Embalaje de productos de secreción.
• Biogénesis de membranas, debido a las vesículas secretoras que reponen los fragmentos de membrana plasmática perdidos en la endocitosis.
• Formación de orgánulos intracelulares, que pueden permanecer en el aparato de Golgi o formar orgánulos como lisosomas o vacuolas.

Embalaje de Productos de Secreción

Esta función tiene las siguientes etapas:

1. Síntesis de proteínas por los ribosomas adosados a las membranas del RER.
2. Transferencia de las proteínas sintetizadas al lumen del RER. Algunas permanecen en el RE para que dicho órgano realice sus funciones, si bien la mayoría viajarán al aparato de Golgi.
3. Paso de las proteínas contenidas en el RER a elementos transicionales del RE.
4. Inclusión de las proteínas en vesículas de transición, orientadas hacia la cara cis de los dictiosomas.
5. Fusión de las vesículas de transición con las membranas de los sáculos de la cara proximal, de forma que las proteínas que contienen se transfieren al interior de los sáculos de dicha cara.
6. Transporte de las proteínas, mediante vesículas, a través de los sáculos del dictiosoma hasta la cara distal (cara trans).
7. Clasificación y empaquetamiento de las proteínas en vesículas de secreción que se forman en la periferia de los sáculos de la cara distal.
8. Fusión de las vesículas de secreción con la membrana plasmática (exocitosis) y liberación de su contenido al medio extracelular.