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Objetivos previstos.
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Recordar los puntos básicos de la teoría celular.
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Enumerar las estructuras básicas que existen en todas las células.
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Conocer cómo son y qué función tienen los distintos compartimentos que se
distinguen en el interior de las células eucarióticas.
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Relacionar la función de cada compartimiento con su estructura.
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Identificar imágenes al microscopio electrónico del interior celular.
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La Teoría Celular.
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Robert Hooke (1665): acuña la palabra “célula”.
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Matthias Schleiden (1838), botánico, y Theodor Schwann (1839),
zoólogo: las plantas y los animales están formados por células.
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Rudolf Virchow (1858): todas las células provienen de células preexistentes.
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Puntos que desarrolla:
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Todos los organismos están formados de una o más células;
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Las reacciones químicas de los seres vivos, incluyendo los procesos de
obtención de energía y las reacciones de biosíntesis, tienen lugar en
el interior de las células;
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Las células provienen de otras células;
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Las células contienen la información hereditaria de los seres que forman
y esta información pasa de las células madres a las hijas.
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Consideraciones Previas.
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Todas las células de todos los organismos tienen una estructura común.
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El análisis detallado de esta estructura aparentemente sencilla desvela
una organización sorprendente por:
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su cuidado diseño,
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su versatilidad y
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su capacidad de acción.
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En cada célula se desarrollan con extraordinaria precisión los fenómenos
que hacen posible la vida.
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En todas las células existen, necesariamente, las siguientes estructuras:
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La membrana plasmática.
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El citoplasma.
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Los ribosomas.
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El
material genético.
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Tienen tamaños variables.
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Según cómo se organicen internamente y en cómo se disponga el material
genético, distinguimos las células procarióticas y las células
eucarióticas.
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La Célula Procariótica.
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Carecen de envoltura que rodee el material genético.
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Tienen tamaños comprendidos entre 1 y 5
mm.
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No poseen “orgánulos”.
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Son características de los organismos del Reino Monera.
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Partes.
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La Célula Eucariótica.
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Presentan una envoltura nuclear que delimita el espacio donde se
encuentra el material genético.
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Tienen tamaños variables que van de 10 hasta 100
mm.
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Poseen orgánulos especializados en realizar funciones concretas.
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Son características, entre otras, de los animales y los vegetales.
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Para cada grupo, las células presentan morfología y metabolismo específicos.
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Partes.
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La Membrana Plasmática.
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La Pared Celular.
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Orgánulos limitados por membranas.
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El Citosol.
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El Núcleo.
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La Membrana Celular.
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Composición química y estructura:
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Desde 1899 se sabe que las membranas plasmáticas están compuestas fundamentalmente
de lípidos que se disponen formando una bicapa lipídica
en la que se insertan distintos tipos de proteínas.
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Funciones:
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Proteger el contenido celular del exterior.
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Regular el paso de sustancias a su través.
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Es semipermeable.
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Tipos de transporte:
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Transporte de moléculas pequeñas.
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Transporte de macromoléculas y partículas.
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Transporte de moléculas pequeñas.
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Transporte pasivo.
No requiere gasto de energía:
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Difusión simple.
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Difusión facilitada
mediante proteínas transmembrana.
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Proteínas de canal.
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Proteínas transportadoras.
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Transporte activo.
Tiene lugar en contra de concentración o del gradiente electroquímico
de las sustancias y por ello precisa energía.
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Se produce mediante proteínas transmembrana que hidrolizan el ATP
o usan la fuerza protón-motriz para obtener la energía.
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Transporte de macromoléculas y partículas. Tiene lugar mediante
vesículas rodeadas de membrana plasmática en cuyo interior viajan las
sustancias que deben entrar o salir de la célula. Tipos:
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Exocitosis.
Cuando se transporta del interior al exterior celular.
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Endocitosis.
Cuando las sustancias se incorporan a la célula.
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Fagocitosis,
cuando las sustancias son mayores de 150 nm.
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Pinocitosis,
si son de menor tamaño.
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Los Fosfolípidos de las membranas.
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Constituyen la estructura básica de las membranas.
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Están formados por una cabeza hidrofílica o polar y dos
colas hidrofóbicas o apolares, es decir, son moléculas
anfipáticas.
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En medios acuosos forman micelas o bicapas.
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Ejemplos: fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, etc.
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Las colas están formadas por ácidos grasos saturados e insaturados.
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Su estructura en las bicapas no es rígida: tienen movimientos:
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Difusión lateral.
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Rotación.
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Flexión.
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Flip-flop.
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A menudo se unen a glúcidos: glicolípidos.
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Se sitúan en la parte exterior de las membranas.
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Actúan como receptores químicos.
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El Colesterol.
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Se encuentra en proporción elevada en las membranas de las células eucariotas.
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Se disponen intercaladas entre los fosfolípidos, lo que limita su movilidad,
dando estabilidad a la membrana y reduciendo su permeabilidad.
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Las Proteínas de las membranas.
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Tipos:
proteínas transmembrana o integrales y proteínas periféricas.
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Proteínas transmembranales.
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Atraviesan completamente la membrana y sobresalen por ambas caras.
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Poseen:
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aminoácidos hidrofílicos en las zonas que asoman al exterior y al
interior celular.
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aminoácidos hidrofóbicos en la zona intermedia donde se encuentran
rodeadas de fosfolípidos.
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Proteínas periféricas.
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No atraviesan la estructura de la membrana y sobresalen por una de sus
dos caras.
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Las proteínas son las encargadas de la mayor parte de las funciones biológicas
que desempeñan las membranas.
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Pueden estar ancladas en un punto concreto o moverse a través de la bicapa.
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Difusión lateral,
a lo largo de la membrana.
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Rotación,
alrededor de un eje perpendicular a la membrana.
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La Pared Celular Vegetal. (Más
información)
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Estructura:
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Presenta varias capas que se desarrollan con la maduración celular. De
fuera hacia dentro de la célula son:
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Puede presentar modificaciones en su estructura.
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Intercomunicaciones entre las células vegetales.
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Funciones:
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Importante función estructural:
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Constituye una capa rígida que da forma a la célula y la protege
de tracciones metálicas. Cada pared celular está unida a la pared de
las células vecinas y entre todas constituyen un armazón que da consistencia
a los distintos órganos de las plantas.
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Interviene en la creación de la presión de turgencia en el interior
de las células. Esta presión es fundamental para:
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El crecimiento, ya que los tejidos se alargan como consecuencia de la
presión que ejercen las células sobre la pared primaria. Los movimientos,
como los que permiten la apertura y cierre de los estomas.
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Puede sufrir modificaciones.
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Intercomunicaciones
entre las células vegetales.
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La Lámina Media.
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Capa más externa, en muchos casos compartida por más de una célula.
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Aspecto homogéneo.
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Formada de pectinas y proteínas.
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Las pectinas son polímeros del ácido galacturónico (enlaces
a
1-4) esterificado con metanol.
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Con el tiempo fraguan (pierden su acidez) al unirse a iones Ca2+.
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La Pared Primaria.
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Caracteres generales:
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Más gruesa que la lamina media.
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Al m.e., presenta numerosas fibrillas (macrofibrillas) entrecruzadas
sin orden.
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Cada macrofibrilla está formada por varias microfibrillas
de 10 a 25 nm de longitud, unidas unas a otras.
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Estructura de las microfibrillas.
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Las microfibrillas se unen entre sí por medio de puentes de H, pectinas
y hemicelulosas: matriz.
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Debido a la disposición de las microfibrillas, la pared primaria es algo
extensible y no es birrefringente.
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Estructura:
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Microfibrillas:
finos filamentos (formados de micelas) de unos 10 a 25 nm
de longitud.
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Micela:
consta de unas 40 moléculas de celulosa (polímero de glucosa con enlaces
b
1-4) dispuestas paralelamente y unidas entre si por puentes de hidrógeno.
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Síntesis de las microfibrillas.
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La Pared Secundaria.
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Caracteres generales:
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Presente sólo en algunos tipos celulares.
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Mucho más gruesa que la pared primaria.
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Formada de celulosa y lignina (polímero del fenilpropano), y de otras
moléculas que varían según la célula (cutina, suberina, sales minerales,
etc).
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Puede llegar a tener 3 subcapas (de fuera hacia dentro): S1, S2
y S3.
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Son birrefringentes: las microfibrillas se disponen de forma ordenada
en varios planos.
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En cada plano todas las microfibrillas son paralelas, cambiando la orientación
de las mismas de un plano al siguiente.
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Modificaciones
de la Pared Celular.
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Lignificación.
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Impregnación de la pared celular con lignina. Se sitúa entre las
capas de celulosa por intususcepción.
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Responsable de la gran dureza de algunas paredes.
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Aparece en células conductoras, mecánicas y de sostén.
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Maderas blandas y maderas duras.
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Cutinización.
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Acumulación de cutina por aposición y por intususcepción.
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Químicamente muy similar a la suberina.
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Aparece en células en contacto con el medio externo.
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Forma la cutícula que recubre las hojas y algunos tallos..
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Suberificación.
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Superposición (por aposición) de láminas de suberina (polímero
de ácidos grasos saturados e insaturados).
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Aparece fundamentalmente en tejidos derivados del felógeno.
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Confiere gran impermeabilidad y defensa contra agentes químicos, microorganismos,
etc.
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Gelificación.
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Solubilización de la pectina y acumulación de gomas y mucílagos.
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Se da en frutos carnosos maduros.
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Pigmentación.
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Proceso de coloración de las paredes.
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Debido a sustancias tánicas.
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Mineralización.
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Impregnación con sales inorgánicas como sílice, carbonato cálcico, oxalato
cálcico, etc.
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Intercomunicaciones
entre las células vegetales.
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Plasmodesmos.
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Son conductos citoplásmicos que conectan los protoplastos vivos de células
adyacentes.
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Son canales de comunicación entre células hijas que se forman tras una
división celular y que están presentes en todas las células jóvenes.
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También pueden formarse de nuevo en zonas donde unas células
contactan con otras.
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Estructura.
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Interconexión protoplástica: el simplasto y el apoplasto.
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Los plasmodesmos hacen que una planta pase de ser una colección de células
individuales a ser una gran comunidad interconectada de protoplastos
vivos.
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Llamamos SIMPLASTO a la comunidad total de protoplastos
unidos por las membranas plasmáticas combinadas de todos ellos.
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El movimiento de sustancias a través del simplasto recibe el nombre
de transporte simplástico.
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Llamamos APOPLASTO a todas las paredes celulares, las células
muertas vacías de los vasos conductores y el agua contenida en ellas.
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El movimiento de sustancias a través del apoplasto recibe el nombre
de transporte apoplástico.
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Campos de poros primario.
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Normalmente los plasmodesmos se concentran en zonas deprimidas de la pared
primaria que reciben por ello el nombre de campo de poros primario.
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En este punto se ha inhibido el ulterior depósito de pared primaria
durante el engrosamiento de la pared celular.
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Poros o punteaduras.
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Perforaciones.
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Si en la depresión falta el campo de poros primarios pasa a llamarse
PERFORACIÓN.
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Orgánulos Celulares.
La Mitocondria.
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Atributos generales:
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Están presentes en todas las células eucarióticas.
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Tienen forma cilíndrica.
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Son muy dinámicas.
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Tamaño: de 2.0 - 10.0 µm de longitud y de 0.5 - 1.0 µm de grosor.
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Envuelta por una doble membrana.
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La membrana interna está muy plegada.
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Contiene pequeñas cantidades de ADN y ARN.
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Se originan a partir de mitocondrias preexistentes.
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Hay numerosas por célula (varios cientos): de 200 a 3000.
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Endosimbiontes.
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Estructura.
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Membrana externa.
Contiene numerosas proteínas que regulan los intercambios de sustancias
con el citosol. Destacan las proteínas de canal, las cuales forman grandes
poros que la hacen muy permeable. Espacio intermembrana, de composición
muy similar a la del citosol debido a la permeabilidad de la membrana
externa. Membrana interna, con repliegues hacia el interior o
crestas que aumentan la superficie de la membrana.
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Matriz mitocondrial.
Es el espacio interior de la mitocondria y está rodeado por la membrana
interna. Contiene:
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Gran cantidad de enzimas que catabolizan diversas sustancias
como ácido pirúvico o ácidos grasos.
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ADN
(ADNmt) en forma de doble cadena cerrada sobre sí misma, que
contiene la información genética necesaria para la síntesis de proteínas
mitocondriales.
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Ribosomas
(mitorribosomas) responsables de la síntesis de las proteínas mitocondriales.
Tamaño 70S.
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Enzimas
que regulan y controlan la replicación, transcripción y traducción del
ADNmt.
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Sustancias diversas,
como nucleótidos e iones.
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Funciones.
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Encargadas del proceso de respiración aeróbica celular.
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Síntesis de ATP.
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Orgánulos Celulares. Los Plastos.
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Tipos
(son interconvertibles):
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Indiferenciados:
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Proplastidio:
origen de todos los demás.
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Etioplastos:
plastos que se desarrollan en la oscuridad.
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Diferenciados:
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Cloroplastos:
cromatóforos y fotosintéticamente activos. Color verde.
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Cromoplastos:
cromatóforos y fotosintéticamente poco activos o inactivos. Colores
rojos, naranjas, etc.
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Leucoplastos:
incoloros y fotosintéticamente poco activos o inactivos. Acumulan sustancias.
Tipos:
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Amiloplastos:
acumulan almidón.
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Oleoplastos (elaioplastos):
acumulan lípidos.
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Proteinoplastos:
acumulan proteínas.
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Los Cloroplastos.
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Atributos generales:
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Tipo de Plasto.
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Se encuentran exclusivamente en las células vegetales.
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Tienen forma variable aunque, a menudo, son discoidales: de 3 a 10
mm
de longitud y de 1 a 2
mm
de grosor.
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Rodeados por una doble membrana separadas por un espacio intermembrana.
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En su interior se encuentra el estroma donde aparece un sistema de sáculos
membranosos denominados tilacoides.
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Endosimbiontes.
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Tienen su propio ADN (ADNcl) y ribosomas.
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Se originan a partir de plastos preexistentes.
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Estructura.
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Membrana externa
muy permeable, de características similares a la membrana externa de las
mitocondrias.
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Espacio intermembrana
de características similares a las del citosol.
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Membrana interna
lisa, es decir, sin crestas, menos permeable que la externa y con numerosas
proteínas especializadas en el transporte selectivo de sustancias.
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Estroma.
Es la cavidad interna del cloroplasto y contiene:
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Enzimas
implicados en el metabolismo fotosintético. De ellos, la más abundante
es la ribulosa bifosfato carboxilasa oxigenasa, que puede llegar a representar
la mitad de las proteínas del cloroplasto.
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ADN
(ADNcl) de doble cadena y cerrada. El genoma de los cloroplastos es
mayor que el mitocondrial. Contiene información genética que codifica
distintos tipos de ARN y algunas proteínas de los complejos enzimáticos
que participan en la fotosíntesis.
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Ribosomas
(clororribosomas) encargados de la síntesis de las proteínas propias
del cloroplasto.
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Enzimas
que regulan y controlan la replicación, transcripción y traducción del
material genético del cloroplasto.
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Sustancias diversas,
principalmente almidón y gotas lipídicas.
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Otras:
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Tilacoides, sáculos membranosos aplanados que tienden a formar apilamientos denominados
grana, los cuales conectan entre ellos formando una red de cavidades.
Las membranas de los tilacoides contienen los pigmentos fotosintéticos,
principalmente clorofilas y carotenoides, la cadena fotosintética
de transporte de electrones y la ATP sintetasa.
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Espacio tilacoidal
o lumen, situado en el interior de los tilacoides, que mantiene unas
condiciones de pH ácido.
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Almidón de asimilación,
plastoglóbulos, ...
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Funciones.
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En ellos se realiza la fotosíntesis.
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En las membranas tilacoidales se desarrolla la fase luminosa.
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En el estroma la fase oscura.
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Orgánulos Celulares. El Retículo Endoplásmico.
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Atributos generales:
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Sistemas tubular de membranas, presente en todas las células eucarióticas.
Ocupa hasta un 10% del espacio interior de éstas. Tienen un diámetro de
0.005 µm.
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Hay dos tipos de Retículo Endoplásmico (RE): el RE liso (REL)
y el RE rugoso (RER). El RER contiene numerosos ribosomas.
El REL no posee ribosomas.
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Estructura.
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Conjunto de cavidades, túbulos y vesículas conectados entre sí y rodeados
por una membrana, que se prolonga formando la envoltura nuclear. El espacio
que queda limitado en el interior se denomina lumen.
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Funciones.
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El retículo en un orgánulo fundamental en los procesos de síntesis.
Tanto el RER como el REL intervienen de distinta forma en estos procesos.
Retículo endoplásmico rugoso: síntesis de proteínas:
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Función determinada por la presencia de ribosomas que se unen a la membrana
del retículo tras asociarse a determinados tipos de ARNm.
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Las proteínas sintetizadas se van transfiriendo al lumen del retículo.
Una vez en el lumen, las proteínas son modificadas químicamente y almacenadas.
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Siguen este proceso las proteínas de las membranas plasmáticas y también
las que salen al exterior de la célula e intervienen en la composición
del glucocálix y de la matriz extracelular.
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Retículo endoplásmico liso.
Es responsable de:
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La
síntesis de lípidos y grasas.
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En vertebrados es muy abundante en hepatocitos donde fabrica colesterol,
precursor de las hormonas esteroides.
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El procesamiento de sustancias tóxicas procedentes del exterior de la
célula: detoxificación.
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Almacén y regulador
de la concentración de calcio en el citosol (en células musculares).
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El REL es raro en células vegetales a excepción de algunas células glandulares,
en células del polen y en algunas semillas de tipo aceitoso.
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El retículo endoplásmico compartimentaliza el citosol. Está íntimamente
relacionado, mediante vesículas de transporte, con el
aparato de Golgi.
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Produce vesículas de varios tipos de contenidos y de membranas que les
permiten fusionarse con diferentes orgánulos.
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En células vegetales tiene una especial asociación con la pared
y es capaz de dirigir el depósito de materiales en ella o de prevenir
su deposición (polen, xilema, ...).
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Orgánulos Celulares. El Aparato de Golgi.
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Atributos generales:
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Conjunto de vesículas en forma de saco llamadas cisternas, presente
en todas las células eucarióticas, especialmente en las que poseen importante
actividad secretora.
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Las cisternas se agrupan en grupos de 4 a 6 y forman un dictiosoma.
Diámetro de las cisternas: 1.0 µm.
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Utiliza materiales que provienen del retículo endoplásmico.
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|
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Estructura.
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Formado por una serie de vesículas en forma de saco (cisternas);
en su interior se encuentra un espacio denominado lumen del aparato
de Golgi (AG).
|
Las cisternas se apilan en grupos de 4 a 6 y forman un dictiosoma.
|
|
|
Los dictiosomas presentan dos caras bien diferenciadas:
|
La cara cis, orientada hacia el retícula endoplásmico, por la
cual los materiales procedentes de este orgánulo se incorporan a las
cisternas.
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La cara trans, opuesta a la anterior, por donde se liberan vesículas
de secreción, que contienen los productos de la actividad del aparato
de Golgi, y se dirigen a la membrana plasmática o a los lisosomas.
|
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|
|
Funciones.
|
Almacenamiento
y transformación de sustancias procedentes del retículo endoplásmico
y su exportación a otros orgánulos o al exterior celular. Estas transformaciones
se llevan a cabo de manera secuencial, a medida que las sustancias pasan
de la cara cis a la trans:
|
Las proteínas y los lípidos salen del RE englobadas en vesículas que
se desplazan por el citoplasma hacia el AG.
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|
Se incorporan a la cara cis de los dictiosomas y comienzas sus transformaciones,
que continúan al pasar a las cisternas centrales y a las de la cara
trans.
|
|
Una vez terminado el proceso de glicosilación, en las cisternas de la
cara trans los glicolípidos y las glicoproteínas son clasificados e
incorporados a vesículas diferentes según su destino.
|
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|
Las sustancias que se dirigen al exterior de la célula salen de ella por
exocitosis y participan en funciones diversas.
|
Componentes de la matriz extracelular, productos de secreción de los
epitelios glandulares.
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|
Las sustancias que se dirigen a los lisosomas son enzimas sintetizados
en el RE que han sido almacenados en el AG sin haber experimentado ninguna
transformación.
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Orgánulos Celulares. El Lisosoma.
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Atributos generales:
|
Vesículas esféricas encargadas de la digestión celular.
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|
Característicos de las células eucarióticas.
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|
Estructura.
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Pequeñas vesículas de forma y tamaño variables, de un diámetro entre 0.25
y 0.8 mm.
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|
Limitados por una membrana y contienen enzimas hidrolíticos (lipasas,
nucleasas, proteasas, ...).
|
Estas enzimas actúan en condiciones óptimas si el pH es ácido, alrededor
de 5.
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|
El mantenimiento de estas condiciones internas requiere la presencia
de bombas de protones que hacen entrar H+ en el interior
de los lisosomas.
|
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|
Funciones.
|
Hidrólisis de macromoléculas procedentes:
|
del exterior celular, por endocitosis, como las sustancias nutritivas
que deben digerirse.
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Del interior de la célula, como es el caso de componentes de la propia
célula que envejecen. Este proceso se denomina autofagia.
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|
|
Se constituyen al fusionarse las vesículas que transforman las sustancias
que se han de hidrolizar con las vesículas procedentes del AG.
|
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Mecanismo de acción:
|
A partir de sustancias procedentes del exterior o bien del interior
de la célula, se generan vesículas que contienen las sustancias que
han de ser hidrolizadas.
|
|
Paralelamente, a partir del aparato de Golgi se forman vesículas que
contienen las enzimas hidrolíticas.
|
|
Los dos tipos de vesículas se encuentran y se fusionan constituyendo
un lisosoma.
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Orgánulos Celulares. Los Microcuerpos.
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Atributos generales:
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Están presentes en las células eucarióticas y pueden encontrase dispersos
por el citoplasma o bien, estrechamente relacionados con otros orgánulos
como mitocondrias o cloroplastos.
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Hay dos tipos:
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Peroxisomas.
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Glioxisomas,
que están implicados en la utilización del acetil-CoA
producido durante la movilización de reservas de grasas, especialmente
durante la germinación de semillas oleaginosas.
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El Peroxisoma.
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Estructura.
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Orgánulos rodeados de una membrana que poseen forma y dimensiones variables,
y que contienen:
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Enzimas oxidasas, que oxidan diversos compuestos, como ácidos
grasos, aminoácidos, bases nitrogenadas, etc.
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La enzima catalasa, que degrada peróxido de hidrógeno (H2O2).
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Funciones.
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Orgánulos que contienen enzimas en los que se utiliza oxígeno para eliminar
átomos de hidrógeno de determinados sustratos.
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Como resultado de esta oxidación, en unos casos se obtiene agua y, en
otros, peróxido de hidrógeno (H2O2).
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Este
compuesto es muy tóxico para las células, por lo que se precisa la
actividad de la enzima catalasa que lo degrada hasta agua y
oxígeno.
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Intervienen en numerosos procesos metabólicos:
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En la
b-oxidación
de los ácidos grasos
que se produce en las semillas oleaginosas cuando están germinando
(son los glioxisomas).
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En el proceso de fotorrespiración, mediante el cual las plantas
obtienen ácido glicólico consumiendo oxígeno y liberando dióxido de
carbono.
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En procesos de detoxificación que tienen lugar en algunos tejidos,
como la degradación del etanol en el hígado y los riñones de los vertebrados.
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Muchas de estas reacciones se producen a partir de productos obtenidos
en las mitocondrias o en los cloroplastos.
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Orgánulos Celulares. Las Vacuolas.
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Atributos generales:
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Orgánulos característicos de las células vegetales aunque no exclusivos
de ellas.
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Las animales difieren en función y estructura.
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En plantas, las células del tapete en las anteras son las únicas que
no las poseen.
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Variables en tamaño.
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Pueden ocupar entre un 5 y un 90 % del volumen celular.
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Estructura.
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Rodeadas de una membrana simple: el tonoplasto.
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En su interior se encuentra una sustancia fluida de composición variable:
jugo vacuolar.
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En células adultas suela haber una vacuola por célula.
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En células meristemáticas hay muchas y pequeñas: forman el vacuoma.
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Origen:
derivan de vesículas del RE.
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Funciones.
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Muy diversas. En una misma célula pueden encontrarse vacuolas con funciones
distintas.
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Las vegetales pueden tener funciones muy diversas:
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almacenamiento
de reservas y de productos tóxicos,
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crecimiento de las células por presión de turgencia,
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funciones análogas a los lisosomas cuando contienen enzimas hidrolíticas,
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homeóstasis
del interior celular, ...
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Permiten rápidos movimientos en algunos órganos de ciertas plantas
(Mimosa, Dionaea, ...)
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En animales, las vacuolas contráctiles se encargan de eliminar
el exceso de agua.
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Características de microorganismos que viven en medios hipotónicos (p.e.
Protozoos).
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El Citosol (hialoplasma).
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Atributos generales:
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Espacio del citoplasma comprendido entre los orgánulos membranosos excepto
el lumen de los mismos.
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Contiene una gran cantidad de sustancias que intervienen en el metabolismo
celular.
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Contiene también inclusiones no rodeadas de membrana.
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Estructura altamente organizada.
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Composición.
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Constituido mayoritariamente por agua; además, contiene una gran variedad
de sustancias que intervienen en el metabolismo celular: proteínas, ARN
de distintos tipos, aminoácidos, glúcidos, nucleótidos e iones de distinta
naturaleza.
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Proteínas:
entre el 25 y el 50% de las proteínas celulares forma parte del citosol
(incluidas miles de enzimas).
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Inclusiones
de glucógeno o de lípidos, no rodeadas de membrana.
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Sustancias ergásticas
sintetizadas y acumuladas por la célula.
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Similar a una sustancia gelatinosa sumamente organizada.
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Funciones.
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Reserva de materiales:
glucosa en disolución e inclusiones.
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Se forman y se deshacen en función de las necesidades celulares.
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En él ocurren gran cantidad de reacciones anabólicas y catabólicas.
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Las Sustancias Ergásticas.
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Sustancias que son acumuladas por las células en su citosol.
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Tipos:
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Almidón.
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Presente en todas las células de las plantas superiores.
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Es la sustancia más abundante y fácilmente observable en frutos amiláceos,
semillas y tubérculos.
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Se detecta al m.o. con Lugol.
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Lípidos.
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Frecuente en algunos tipos de plantas.
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En semillas, frutos y pétalos.
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Aparecen como:
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gotas dentro de cloroplastos y elaioplastos,
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o como esferosomas.
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Se observan al m.o. tiñéndolos con colorantes lipófilos como
Sudán III y Sudán IV.
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Taninos.
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Familia de compuestos fenólicos capaces de unirse a proteínas.
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Se encuentran dentro de las vacuolas, en el citoplasma, e incluso en
la pared celular.
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Dan colores amarillos, rojos o marrones al teñirse con safranina.
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Se encuentran en tejidos duros como hojas de robles y pinos, cubiertas
de semillas, o en frutos inmaduros:
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Producen la astringencia de los frutos inmaduros.
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Idioblastos de taninos.
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Cristales.
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Muy variados en formas y tamaños.
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Se presentan como oxalato cálcico (muy abundante), carbonato cálcico
o malato cálcico (más raros).
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Se encuentran dentro de células, en el interior de las vacuolas.
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La presencia/ausencia y la forma de los mismos son caracteres taxonómicos
importantes.
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En las plantas no se localizan al azar sino en lugares concretos:
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Hipodermis, haces vasculares, ...
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Los cristales de carbonato cálcico se encuentran en un pequeño
grupo de plantas como cistolitos dentro de células especiales:
litocistos o “células roca”.
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Un litocisto puede contener uno o varios cistolitos.
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|
La forma del cristal tiene valor taxonómico.
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Se desarrollan normalmente en células epidérmicas.
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El carbonato cálcico puede aparecer también como incrustaciones en la
pared celular: calcificación.
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Tipos de cristales de oxalato cálcico:
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DRUSAS.
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Cristales de oxalato cálcico con numerosas caras y puntas muy agudas.
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Tamaño: 5-10 nm de diámetro.
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Normalmente hay una por célula.
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RAFIDIOS.
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Cristales de oxalato cálcico muy largos, finos y afilados que se
presentan agrupados y en gran número formando un haz dentro de la
célula.
|
Algunos están bajo presión dentro de la célula.
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ESTILOIDES.
|
Tienen la misma forma que los rafidios pero se encuentran aislados
o en parejas dentro de las células.
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Son muy grandes y casi siempre deforman a la célula que los contiene.
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Son raros.
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Cuerpos de sílice y estégmatos.
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Son depósitos de dióxido de silicio, muy comunes en monocotiledóneas.
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Cuerpos de sílice
en Ciperáceas y céspedes. Estégmatos en otras familias.
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Tienen formas muy precisas: sombrero, rectangulares, arenosa, cónicas,
o amorfas.
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Se localizan en lugares concretos.
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La sílice puede depositarse directamente en la pared celular: silificación.
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Cuerpos proteicos.
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Abundan en semillas y frutos. Las proteínas aparecen como cuerpos amorfos
o de formas concretas.
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Mucílagos:
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Comunes en plantas desérticas.
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Absorben agua en gran cantidad.
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El Citoesqueleto.
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Atributos generales:
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Conjunto de filamentos y de túbulos formados por la polimerización de
diversas proteínas.
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Es, en muchos casos, una estructura cambiante, ya que cuando la situación
fisiológica de la célula lo requiere, se produce la polimerización de
las subunidades proteicas, y se constituyen los filamentos y los túbulos.
|
|
Si estas estructuras no son necesarias, tiene lugar la despolimerización.
|
|
Tipos de filamentos:los
microfilamentos, los
microtúbulos, y los
filamentos intermedios.
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|
Funciones.
|
Constituyen el esqueleto endocelular, dando forma a las células.
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|
Los microtúbulos forman parte de los centríolos, los cilios o los flagelos
eucarióticos.
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|
Los Microfilamentos.
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Estructura.
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Diámetro medio de 8 nm.
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Formados de proteínas como la actina y la miosina, que pueden tener estructura
globular o fibrosa.
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|
Funciones.
|
Constituyen el esqueleto endocelular, formado por fibras
de actina asociadas a la membrana plasmática. Funciones del endoesqueleto:
|
Da forma a la membrana plasmática.
|
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Produce deformaciones de la membrana que originan los pseudópodos,
mediante el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina.
|
|
Estabiliza la estructura de las microvellosidades en las membranas
plasmáticas.
|
|
Participa en la formación de vesículas de endocitosis. Interviene
en la formación de las corrientes de ciclosis.
|
|
Forma parte del anillo contráctil que divide el citoplasma en
dos durante la división celular.
|
|
|
Permiten la contracción muscular en el interior de las células
musculares.
|
El deslizamiento de las fibras de miosina entre las de actina produce
el acortamiento de los haces de microfilamentos y, por tanto, de las
células.
|
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|
|
|
Los Microtúbulos.
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Estructura.
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Son estructuras cilíndricas de unos 25 nm de diámetro y longitud variable.
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La proteína que predomina es la tubulina.
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Podemos distinguir:
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Los que se encuentran de manera permanente en la célula:
|
|
Los que modifican su disposición dependiendo de las fases del ciclo
celular.
|
Forman el huso acromático durante la mitosis y se disponen
en forma radial alrededor de los centríolos en la interfase.
|
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|
Funciones.
|
Establecimiento y mantenimiento de la forma celular.
|
Células animales/Células vegetales.
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Conducir
las vesículas de transferencia y de secreción.
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|
Orientan
adecuadamente las microfibrillas de celulosa en las paredes celulares
cuando éstas se están formando.
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|
Forman
el huso acromático durante la mitosis.
|
|
Forman
el fragmoplasto durante la citocinesis en las células vegetales.
|
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Forman
parte de los centríolos, cilios y flagelos.
|
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Los Filamentos Intermedios.
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Estructura.
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Fibras con un diámetro que va desde 8 a 10 nm.
|
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Formados por diversas proteínas, principalmente la queratina.
|
|
Se disponen formando un entramado que se extiende desde la zona próxima
al núcleo hacia la periferia de las células.
|
|
Forman la lámina nuclear, situada en el núcleo y en contacto con
la cara interna de la envoltura nuclear.
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|
|
Funciones.
|
Función estructural. Muy desarrollados en tejidos que soportan tensiones
mecánicas, como los epitelios.
|
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|
Los Centríolos.
|
Estructura.
|
Estructuras cilíndricas de 0.4
mm
de longitud y 0.2
mm
de diámetro.
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|
Formadas por nueve grupos de 3 microtúbulos (tripletes).
|
|
Se encuentran en pares (perpendiculares) durante la interfase y se duplican
antes de la mitosis.
|
|
Las células animales suelen tener 2 centríolos dispuestos perpendicularmente
uno respecto al otro, en una zona próxima al núcleo.
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Los 2 centríolos forman parte del centrosoma, una zona de la
célula que organiza la disposición de los microtúbulos que participarán
en la división celular.
|
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|
Funciones.
|
Centros de organización de las fibras del huso acromático en la mitosis.
|
|
Participan en el proceso de mitosis.
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Cilios y Flagelos.
|
Estructura.
|
Tienen un diámetro aproximado de 0.2
mm
y una longitud de 5 a 10
mm,
en el caso de los cilios, y más de 50
mm
en el caso de los flagelos.
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|
Partes
(similar en ambos):
|
El axonema: presenta 9 dobletes y 2 microtúbulos centrales unidos
por un armazón y rodeados de membrana plasmática.
|
|
La zona de transición, donde se observa la placa basal,
en la base de los microtúbulos centrales del axonema; desaparece un
microtúbulo de cada triplete del corpúsculo basal, con lo que
éstos quedan convertidos en dobletes.
|
|
El corpúsculo basal, situado en la base y formado por 9 tripletes
dispuestos alrededor de una estructura que actúa de armazón.
|
|
|
|
|
Los Ribosomas.
|
Atributos generales:
|
Se encuentran tanto en las células procarióticas como eucarióticas.
|
En las células eucarióticas se encuentran en grandes cantidades tanto
en el citosol como en la membrana del R.E.R. y del núcleo. También aparecen
en el interior de mitocondrias y plastos.
|
|
|
De tamaño muy pequeño.
|
|
Estructurados en dos subunidades.
|
|
Formados por ARNr y proteínas.
|
|
Se encargan de la síntesis proteica.
|
|
|
Estructura.
|
El ribosoma completo tiene un coeficiente de sedimentación de 80S. Está
formados por dos subunidades. La subunidad mayor lo tiene de 60S y la
pequeña de 40S.
|
En procariotas los valores son de 70S para el ribosoma completo y de
50S y de 30S para las dos subunidades.
|
|
|
En cada subunidad se identifican varias cadenas de ARN (ARNr) y
numerosas moléculas de proteínas.
|
Subunidad 60S: un ARNr 5S, un ARNr 28S y un ARNr 5.8S, además de 49
proteínas.
|
|
Subunidad 40S: un ARNr 18S y unas 33 proteínas.
|
|
|
Polisomas.
|
|
|
Funciones.
|
En ellos se produce la síntesis de proteínas.
|
En este proceso intervienen además un ARNm (sintetizado a partir
del ADN celular y que contiene la pauta para la unión de los aminoácidos)
y varios ARNt (portadores de los aminoácidos).
|
|
Tanto el ARNm como los ARNt se unen a la subunidad pequeña de los ribosomas.
La subunidad grande cataliza el enlace peptídico que se establece entre
los aminoácidos.
|
|
|
|
|
El Núcleo.
|
Atributos generales:
|
Descubierto por Robert Brown en 1831.
|
|
Orgánulo eucariótico que contiene la mayor parte del ADN celular.
|
|
De un diámetro de 5 a 10
mm.
|
|
Rodeado de una envuelta nuclear (formada por 2 membranas) con poros íntimamente
unida al R.E.R. que rodea a todo el contenido nuclear o nucleoplasma.
|
|
Contiene 1 o más nucleolos.
|
|
|
Estructura.
|
|
Funciones.
|
Contiene la información genética que se transmite de una generación
a la siguiente.
|
|
Controla la actividad
que tiene lugar en la célula.
|
|
Estas funciones son posibles ya que.
|
El ADN de los cromosomas contiene un mensaje, en forma de la secuencia
de sus nucleótidos, que determina la síntesis de las proteínas de la
célula.
|
|
En el nucleolo se sintetiza el ARNr que formará los ribosomas.
|
Las proteínas ribosomales pasan del citosol al núcleo donde se ensamblan
con las moléculas de ARNr, para luego volver al citosol.
|
|
|
|
El control celular es posible ya que está en permanente contacto con el
citosol, gracias al paso selectivo de sustancias que tiene lugar a través
de los poros de la envoltura nuclear.
|
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|
|
La Cromatina.
|
Asociación entre el ADN y las proteínas nucleares, (histonas) que
ayudan a estabilizar al ADN.
|
Dan una estructura funcional adecuada al ADN.
|
|
Facilitan su replicación.
|
|
Dirigen adecuadamente la síntesis de los ARNm.
|
|
|
Tipos:
|
Heterocromatina,
regiones de la cromatina que contienen genes quiescentes (que no se expresan),
que se tiñen densamente con ciertos colorantes.
|
|
Eucromatina,
regiones con genes activos que se tiñen débilmente con ciertos colorantes.
|
|
|
|
Los Cromosomas.
|
Largas cadenas de ADN asociadas a proteínas densamente empaquetadas que
aparecen durante la mitosis que son visibles al m.o.
|
|
Cada cromosoma tiene dos partes idénticas, las cromátidas, que indica
que cada molécula de ADN se ha duplicado previamente a la cariocinesis.
|
|
Cada cromosoma tiene una copia idéntica (un homólogo) en el mismo
núcleo, es decir, los cromosomas forman pares de homólogos.
|
|
Normalmente las células son diploides: tienen juegos de cromosomas
homólogos.
|
En células vegetales que son muy activas metabólicamente tener 2 copias
de cada gen puede ser insuficiente. Soluciones:
|
Células poliploides:
en cada núcleo hay cientos de copias de cada cromosoma.
|
Casi el 80% de las célula vegetales son poliploides.
|
|
|
Células multinucleadas (cenocitos):
el núcleo se multiplica pero no hay citocinesis.
|
Común
en células secretoras, ciertas células xilemáticas.
|
|
|
|
|
|
El Nucleolo.
|
Atributos
generales:
|
Situado en el interior del núcleo.
|
|
Puede haber más de uno en cada núcleo.
|
|
Formado por ARNr y ARNt.
|
|
Estructura densa que puede distinguirse al microscopio óptico debido a
su tamaño, entre 1 y 7
mm.
|
|
|
Funciones.
|
Lugar de síntesis y ensamblaje de varios tipos de ARN (ARNr y ARNt) y
de los ARNr con las proteínas ribosomales. |
|
|
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Glosario
del tema
|
ADN (ácido desoxirribonucleico) Un ácido nucleico compuesto
de dos cadenas polinucleotídicas que se disponen alrededor de un eje
central formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y
codificar la síntesis de ARN.
-
Lugar donde esta "depositada" la información genética.
-
Ácido nucleico que funciona como soporte físico de la herencia
en el 99% de las especies. La molécula, bicatenaria, está
formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias entre
sí. Su unidad básica, el nucleótido, consiste en una molécula
del azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas
cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina.
|
|
ATP: (adenosín trifosfato): El principal
producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar
energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar
(ribosa) y a tres fosfatos. |
|
Célula (del latín cella = cámara,
espacio vacío): la más pequeña unidad estructural de los seres vivos
capaz de funcionar independientemente. |
|
Celulosa: componente básico de las
paredes celulares de las plantas superiores e inferiores, de las
algas y de los oomicetos. Compuesta de glucosas enlazadas mediante
uniones ß 1,4 glucosídicas. |
|
Clorofila: (del griego khloros
= verde claro, verde amarillento; phylos = hoja): Pigmento
verde que interviene en la captación de la energía lumínica durante
la fotosíntesis. |
|
Cigoto (del griego zygos =
"yugo", porque une): óvulo fecundado. Célula diploide (2n)
resultante de la fusión de un gameto masculino con uno femenino
(ovocélula. |
|
Cloroplasto: (del griego khloros
= verde claro, verde amarillento; plastos = formado):
Organela de la célula de algas y plantas que posee el pigmento
clorofila
y es el sitio de la fotosíntesis. Plasto que contiene
clorofila, organizados en una matriz o estroma y grana o corpúsculos
donde se encuentran los pigmentos. |
|
Cromosomas (del griego khroma
= color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula
eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los
genes) y proteínas (principalmente histonas). |
|
Fecundación: la fusión de dos
gametos
(espermatozoides y óvulo) que produce un cigoto
que desarrollará un nuevo individuo con una herencia genética
derivada de sus dos progenitores. Estrictamente la fecundación puede
dividirse en dos procesos, el primero corresponde a la unión de los
citoplasmas de los gametos (plasmogamia) y el segundo a la fusión de
sus núcleos (cariogamia). Unión de dos gametos sexuales, en las
plantas el núcleo gamético masculino y la oosfera u ovocélula |
|
Filamentos intermedios al estar
constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran fácilmente.
Intervienen en la estructura de la membrana nuclear y desde allí
pueden irradiar y asociarse con los microtúbulos. |
|
Fisión binaria: (del latín fissus = partir;
binarius = "de dos en dos"): El método por el cual se reproducen
las bacterias. La molécula de ADN se replica y
luego la célula se parte en dos células idénticas, cada una de las
cuales contiene una copia exacta del ADN de la célula original. |
|
Fosfolípidos (del griego lipos = grasa): moléculas
lipídicas asimétricas, con una "cabeza" hidrofílica
y una "cola" hidrofóbica. Posee un grupo fosfato en lugar
de uno de los tres ácidos grasos que esterifican a la glicerina
en las grasas. El grupo fosfato además se une a bases orgánicas como
la colina. |
|
Fotosíntesis (del griego photos
= luz, syn = juntos, tithenai = ubicar):
Conversión de energía lumínica en energía química. Síntesis de
compuestos orgánicos a partir de anhídrido carbónico y agua
utilizando la energía lumínica captada por la
clorofila. |
|
Gameto (del griego gamos = "unión
de los sexos", esposa): Célula reproductora haploide
(n) que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo
opuesto origina un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un
individuo con células somáticas diploides (2n), en algunos hongos y
protistas puede, por meiosis, producir células somáticas haploides
(n). |
|
Histonas: Grupo de
cinco proteínas básicas asociadas con el
ADN de los eucariotas |
|
Meiosis (del griego meio =
menor; meiosis = reducción): División celular en la cual la copia de
los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. Cada uno de
los cuatro gametos resultantes recibe la mitad
del número de cromosomas (número haploide)
de la célula original. |
|
Membranas: Capas delgadas
constituidas principalmente por lípidos y proteínas, que separan las
células de su entorno. Existen membranas en el interior de las
células que permiten la compartimentalización (p. ej. limitando las
vacuolas y las organelas). |
|
Micrón (micra): unidad de longitud
equivalente a la milésima de milímetro (µm). |
|
Microfilamentos están formados por subunidades de la proteína
actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del
microtúbulo y, a menudo, son usados por la célula tanto para cambiar
su estructura como para mantenerla. También pueden variar de
longitud e intervenir en los procesos de división y motilidad. |
|
Microtúbulos (del latín mikros
= pequeño, tubus = caño, conducto) Conducto hueco, estrecho y
alargado de unos 25 nm de diámetro. Se compone de dos subunidades de
proteínas que se alternan a lo largo del mismo, y, entre otras
funciones, mueven a los cromosomas en la división celular y
proporcionan la estructura interna de cilios y flagelos. |
|
Mitocondria (del griego mitos
= hilo, hebra; chondros = grano, terrón, cartílago): La usina
celular. Organelas autorreplicantes, que se encuentran en el
citoplasma de la célula eucariota rodeadas por membrana, completan
el proceso de consumo de la glucosa generando (por quimiósmosis)
la mayor parte del ATP que necesita la célula para sus
funciones. |
|
Mitosis (del griego mitos = hebra): La
división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la
divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y
telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en
eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la
interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos
células resultantes de la división |
|
Orgánulos (del griego organon
= herramienta): Estructuras subcelulares que realizan determinadas
funciones (generalmente están rodeadas por membranas y se las
encuentra en las células eucariotas) p.ej.: mitocondrias,
cloroplastos. |
|
Procariota (del latín pro = antes,
del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece
de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y
ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a
80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las
primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que
indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. |
|
Proteínas: (del griego proteios
= primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba
numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos
que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases
de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de
control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de
aminoácidos unidos por uniones peptídicas. |
|
Protoplasma: del griego protos
= primero, plasma = formación |
|
Ribosomas: Pequeñas organelas,
compuestas de
ARNr (r por ribosómico) y proteínas. Están presentes
en el citoplasma de procariotas (70s) y eucariotas
(80s). Son el sitio de la síntesis proteica. Esta compuesto de dos
subunidades. Los ribosomas de las organelas eucariotas (mitocondrias
y cloroplastos) tienen 70 S, es decir son similares a los
de los procariotas |
|
|
Enlaces
|
|
|
Créditos de las Figuras.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 55. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 56. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 58. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 60. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 63. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 65. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada de Moore, R., Clark, W.D., and Vodopich, D.S.
(1996).
“Botany”, 2nd ed., pg. 67. WCB/McGraw-Hill, Boston.
Modificada
de Rawn, J.D. (1989). “Bioquímica”, vol. I; pg. 16. Interamericana
de España/McGraw-Hill, Madrid.
Modificada de Rawn,
J.D. (1989). “Bioquímica”, vol. I; pg. 17. Interamericana
de España/McGraw-Hill, Madrid.
Modificada de Tortora, G.J., Funke, B.R. and Case, Ch.L.
(1995).
“Microbiology. An Introduction”, 5th ed.; pg. 55. The Benjamin/Cummings
Publishing Company, Inc.
Modificada de Tortora, G.J., Funke, B.R. and Case, Ch.L.
(1995).
“Microbiology. An Introduction”, 5th ed.; pg. 91. The Benjamin/Cummings
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Modificada de Tortora,
G.J., Funke, B.R. and Case, Ch.L. (1995).
“Microbiology. An Introduction”, 5th ed.; Cubierta. The Benjamin/Cummings
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Modificada de Mauseth, J.D. (1998).
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Figura A: Modificada de Darnell, J., Lodish, H. & Baltimore,
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Editorial Labor, S.A.
Figura B: Modificada
de Anglada Esquius y col. (1999). “Biología”. 1º de Bachillerato;
pg. 115. Editorial EDEBÉ
Modificada de The Mona Group, LLC.
(1996). “The Cell 1: A Molecular Approach”, CD Interactivo.
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