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4.3A: Características de las células eucariotas - Biología

4.3A: Características de las células eucariotas - Biología


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Una célula eucariota tiene un verdadero núcleo unido a la membrana y tiene otros orgánulos membranosos que permiten la compartimentación de funciones.

Objetivos de aprendizaje

  • Describir la estructura de las células eucariotas.

Puntos clave

  • Las células eucariotas son más grandes que las células procariotas y tienen un núcleo "verdadero", orgánulos unidos a la membrana y cromosomas en forma de bastón.
  • El núcleo alberga el ADN de la célula y dirige la síntesis de proteínas y ribosomas.
  • Las mitocondrias son responsables de la producción de ATP; el retículo endoplásmico modifica proteínas y sintetiza lípidos; y el aparato de Golgi es donde tiene lugar la clasificación de lípidos y proteínas.
  • Los peroxisomas llevan a cabo reacciones de oxidación que descomponen los ácidos grasos y los aminoácidos y desintoxican los venenos; vesículas y vacuolas funcionan en el almacenamiento y transporte.
  • Las células animales tienen un centrosoma y lisosomas, mientras que las células vegetales no.
  • Las células vegetales tienen una pared celular, una gran vacuola central, cloroplastos y otros plástidos especializados, mientras que las células animales no.

Términos clave

  • eucariota: Tener células complejas en las que el material genético se organiza en núcleos unidos a la membrana.
  • orgánulo: Estructura especializada que se encuentra dentro de las células y que lleva a cabo un proceso vital específico (por ejemplo, ribosomas, vacuolas).
  • fotosíntesis: el proceso por el cual las plantas y otros fotoautótrofos generan carbohidratos y oxígeno a partir del dióxido de carbono, el agua y la energía lumínica en los cloroplastos.

Estructura celular eucariota

Como una célula procariota, una célula eucariota tiene una membrana plasmática, citoplasma y ribosomas. Sin embargo, a diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen:

  1. un núcleo unido a una membrana
  2. numerosos orgánulos unidos a la membrana (incluido el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los cloroplastos y las mitocondrias)
  3. varios cromosomas en forma de varilla

Debido a que el núcleo de una célula eucariota está rodeado por una membrana, a menudo se dice que tiene un "núcleo verdadero". Los orgánulos (que significa "órgano pequeño") tienen funciones celulares especializadas, al igual que los órganos de su cuerpo tienen funciones especializadas. Permiten compartimentar diferentes funciones en diferentes áreas de la celda.

El núcleo y sus estructuras

Normalmente, el núcleo es el orgánulo más prominente de una célula. Las células eucariotas tienen un núcleo verdadero, lo que significa que el ADN de la célula está rodeado por una membrana. Por lo tanto, el núcleo alberga el ADN de la célula y dirige la síntesis de proteínas y ribosomas, los orgánulos celulares responsables de la síntesis de proteínas. La envoltura nuclear es una estructura de doble membrana que constituye la parte más externa del núcleo. Tanto la membrana interna como la externa de la envoltura nuclear son bicapas de fosfolípidos. La envoltura nuclear está salpicada de poros que controlan el paso de iones, moléculas y ARN entre el nucleoplasma y el citoplasma. El nucleoplasma es el fluido semisólido dentro del núcleo donde encontramos la cromatina y el nucleolo. Además, los cromosomas son estructuras dentro del núcleo que están formadas por ADN, el material genético. En los procariotas, el ADN se organiza en un solo cromosoma circular. En eucariotas, los cromosomas son estructuras lineales.

Otros orgánulos unidos a membranas

Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana de forma ovalada que tienen sus propios ribosomas y ADN. Estos orgánulos a menudo se denominan "fábricas de energía" de una célula porque son responsables de producir trifosfato de adenosina (ATP), la principal molécula portadora de energía de la célula, mediante la conducción de la respiración celular. El retículo endoplásmico modifica proteínas y sintetiza lípidos, mientras que el aparato de Golgi es donde tiene lugar la clasificación, marcado, empaquetado y distribución de lípidos y proteínas. Los peroxisomas son orgánulos pequeños y redondos encerrados por membranas simples; llevan a cabo reacciones de oxidación que descomponen los ácidos grasos y los aminoácidos. Los peroxisomas también desintoxican muchos venenos que pueden ingresar al cuerpo. Las vesículas y vacuolas son sacos unidos a la membrana que funcionan en el almacenamiento y transporte. Aparte del hecho de que las vacuolas son algo más grandes que las vesículas, existe una distinción muy sutil entre ellas: las membranas de las vesículas pueden fusionarse con la membrana plasmática u otros sistemas de membranas dentro de la célula. Todos estos orgánulos se encuentran en todas y cada una de las células eucariotas.

Células animales versus células vegetales

Si bien todas las células eucariotas contienen los orgánulos y estructuras antes mencionados, existen algunas diferencias notables entre las células animales y vegetales. Las células animales tienen centrosoma y lisosomas, mientras que las células vegetales no. El centrosoma es un centro organizador de microtúbulos que se encuentra cerca de los núcleos de las células animales, mientras que los lisosomas se encargan del proceso digestivo de la célula.

Además, las células vegetales tienen una pared celular, una gran vacuola central, cloroplastos y otros plástidos especializados, mientras que las células animales no. La pared celular protege la célula, proporciona soporte estructural y da forma a la célula, mientras que la vacuola central juega un papel clave en la regulación de la concentración de agua de la célula en condiciones ambientales cambiantes. Los cloroplastos son los orgánulos que realizan la fotosíntesis.


4.3A: Características de las células eucariotas - Biología

¿Cuáles son las características definitorias de eucariota ¿células?

Preguntas de práctica

academia Khan

Preparación oficial de MCAT (AAMC)

Paquete de preguntas sobre biología, vol. 1 Pregunta 40

Paquete de preguntas sobre biología, Vol 2. Pasaje 8 Pregunta 50

• Las células eucariotas tienen un núcleo y orgánulos unidos a la membrana, además de sufrir una división mitótica.

Núcleo: membrana que alberga material genético

Orgánulos: compartimentos de membrana con funciones especializadas

División mitótica: División celular que da como resultado dos células hijas, cada una con el mismo número y tipo de cromosomas que la célula madre.

Membranaligado: orgánulos, lo que significa que estos orgánulos (por ejemplo, mitocondrias, lisosomas, etc.) están rodeados por una bicapa de fosfolípidos

Eucariota: son organismos cuyas células tienen un núcleo encerrado dentro de membranas


4.3 Células eucariotas

En esta sección, explorará las siguientes preguntas:

  • ¿En qué se parece y en qué se diferencia la estructura de la célula eucariota de la estructura de la célula procariota?
  • ¿Cuáles son las diferencias estructurales entre las células animales y vegetales?
  • ¿Cuáles son las funciones de las principales estructuras celulares?

Conexión para cursos AP ®

Las células eucariotas poseen muchas características de las que carecen las células procariotas, incluido un núcleo con una doble membrana que encierra el ADN. Además, las células eucariotas tienden a ser más grandes y tienen una variedad de orgánulos unidos a la membrana que realizan funciones específicas compartimentadas. La evidencia apoya la hipótesis de que las células eucariotas probablemente evolucionaron a partir de antepasados ​​procariotas, por ejemplo, las mitocondrias y los cloroplastos presentan características de procariotas que viven de forma independiente. Las células eucariotas vienen en todas las formas, tamaños y tipos (por ejemplo, células animales, células vegetales y diferentes tipos de células en el cuerpo). (Sugerencia: este es un caso raro en el que debe crear una lista de orgánulos y sus respectivas funciones porque más adelante se enfocará en cómo varios orgánulos trabajan juntos, de manera similar a cómo los órganos de su cuerpo trabajan juntos para mantenerlo saludable). las células tienen membrana plasmática, citoplasma, ribosomas y ADN. Muchos orgánulos están unidos por membranas compuestas de bicapas de fosfolípidos incrustadas con proteínas para compartimentar funciones como el almacenamiento de enzimas hidrolíticas y la síntesis de proteínas. El núcleo alberga el ADN y el nucleolo dentro del núcleo es el sitio de ensamblaje de los ribosomas. Los ribosomas funcionales se encuentran libres en el citoplasma o adheridos al retículo endoplásmico rugoso donde realizan la síntesis de proteínas. El aparato de Golgi recibe, modifica y empaqueta moléculas pequeñas como lípidos y proteínas para su distribución. Las mitocondrias y los cloroplastos participan en la captura y transferencia de energía libre a través de los procesos de respiración celular y fotosíntesis, respectivamente. Los peroxisomas oxidan los ácidos grasos y los aminoácidos, y están equipados para descomponer el peróxido de hidrógeno formado a partir de estas reacciones sin dejarlo entrar en el citoplasma donde puede causar daño. Las vesículas y vacuolas almacenan sustancias, y en las células vegetales, la vacuola central almacena pigmentos, sales, minerales, nutrientes, proteínas y enzimas de degradación y ayuda a mantener la rigidez. Por el contrario, las células animales tienen centrosomas y lisosomas pero carecen de paredes celulares.

La información presentada y los ejemplos resaltados en la sección apoyan los conceptos y los objetivos de aprendizaje descritos en la Gran Idea 1, la Gran Idea 2 y la Gran Idea 4 del Marco del Currículo de Biología AP ®. Los objetivos de aprendizaje enumerados en el marco curricular proporcionan una base transparente para el curso de biología AP ®, una experiencia de laboratorio basada en la investigación, actividades de instrucción y preguntas del examen AP ®. Un objetivo de aprendizaje combina el contenido requerido con una o más de las siete prácticas científicas.

Gran idea 1 El proceso de evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.
Comprensión duradera 1.B Los organismos están vinculados por líneas de ascendencia de ascendencia común.
Conocimiento esencial 1.B.1 Los organismos comparten muchos procesos y características centrales conservadas que evolucionaron y están ampliamente distribuidas entre los organismos de hoy.
Práctica de la ciencia 7.2 El estudiante puede conectar conceptos en y entre dominios para generalizar o extrapolar en y / o a través de entendimientos duraderos.
Objetivo de aprendizaje 1.15 El estudiante es capaz de describir ejemplos específicos de procesos y características biológicos centrales conservados compartidos por todos los dominios o dentro de un dominio de la vida y cómo estos procesos y características centrales conservados y compartidos apoyan el concepto de ascendencia común para todos los organismos.
Gran idea 2 Los sistemas biológicos utilizan energía libre y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.
Comprensión duradera 2.B El crecimiento, la reproducción y la homeostasis dinámica requieren que las células creen y mantengan entornos internos diferentes de sus entornos externos.
Conocimiento esencial 2.B.3 Las células eucariotas mantienen membranas internas que dividen la célula en regiones especializadas.
Práctica de la ciencia 6.2 El alumno puede construir explicaciones de fenómenos basados ​​en evidencia producida a través de prácticas científicas.
Objetivo de aprendizaje 2.13 El alumno es capaz de explicar cómo las membranas internas y los orgánulos contribuyen a las funciones celulares.
Conocimiento esencial 2.B.3 Las células eucariotas mantienen membranas internas que dividen la célula en regiones especializadas.
Práctica de la ciencia 1.4 El alumno puede utilizar representaciones y modelos para analizar situaciones o resolver problemas de forma cualitativa y cuantitativa.
Objetivo de aprendizaje 2.14 El estudiante es capaz de utilizar representaciones y modelos para describir diferencias en células procariotas y eucariotas.
Gran idea 4 Los sistemas biológicos interactúan y estos sistemas y sus interacciones poseen propiedades complejas.
Comprensión duradera 4.A Las interacciones dentro de los sistemas biológicos conducen a propiedades complejas.
Conocimiento esencial 4.A.2 La estructura y función de los componentes subcelulares y sus interacciones proporcionan procesos celulares esenciales.
Práctica de la ciencia 6.2 El alumno puede construir explicaciones de fenómenos basados ​​en evidencia producida a través de prácticas científicas.
Objetivo de aprendizaje 4.5 El estudiante es capaz de construir explicaciones basadas en evidencia científica sobre cómo las interacciones de las estructuras subcelulares proporcionan funciones esenciales.

Apoyo a los profesores

Divida a los alumnos en grupos de 4 a 5 y asigne a cada grupo una célula bacteriana, vegetal o animal y pida a cada grupo que dibuje la célula y sus componentes en una hoja de papel grande. Los grupos utilizarán una hoja de papel separada para enumerar todas las estructuras y sus respectivas funciones. Pida a cada grupo que presente su modelo celular al resto de la clase. Coloque los dibujos en la pared de la clase. Actualice los modelos con las correcciones necesarias.

Muchos estudiantes razonan que las células vegetales no necesitan mitocondrias porque los cloroplastos dentro de las células vegetales convierten la energía luminosa en energía química y, por lo tanto, las mitocondrias no son necesarias. Haga hincapié en que todas las células eucariotas (con pocas excepciones) contienen mitocondrias.

Haga hincapié en que los diagramas del libro de texto representan generalizaciones. Las células varían enormemente en formas y funciones. Algunas estructuras internas pueden ser predominantes según el tipo de célula. Por ejemplo, las células del hígado que desintoxican sustancias químicas y sintetizan lípidos tienen un retículo endoplásmico liso extenso.

Las preguntas del desafío de práctica científica contienen preguntas de prueba adicionales para esta sección que lo ayudarán a prepararse para el examen AP. Estas preguntas abordan los siguientes estándares:
[APLO 1.15] [APLO 2.5] [APLO 2.25] [APLO 1.16]

¿Ha escuchado alguna vez la frase "la forma sigue a la función"? Es una filosofía que se practica en muchas industrias. En arquitectura, esto significa que los edificios deben construirse para apoyar las actividades que se llevarán a cabo en su interior. Por ejemplo, se debe construir un rascacielos con varios bancos de ascensores. Se debe construir un hospital para que su sala de emergencias sea fácilmente accesible.

Nuestro mundo natural también utiliza el principio de forma siguiendo a la función, especialmente en biología celular, y esto se aclarará a medida que exploremos las células eucariotas (Figura 4.8). A diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen: 1) un núcleo unido a la membrana 2) numerosos orgánulos unidos a la membrana, como el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los cloroplastos, las mitocondrias y otros y 3) varios cromosomas en forma de bastón. Debido a que el núcleo de una célula eucariota está rodeado por una membrana, a menudo se dice que tiene un "núcleo verdadero". La palabra "orgánulo" significa "órgano pequeño" y, como ya se mencionó, los orgánulos tienen funciones celulares especializadas, al igual que los órganos de su cuerpo tienen funciones especializadas.

En este punto, debería tener claro que las células eucariotas tienen una estructura más compleja que las células procariotas. Los orgánulos permiten compartimentar diferentes funciones en diferentes áreas de la célula. Antes de pasar a los orgánulos, examinemos primero dos componentes importantes de la célula: la membrana plasmática y el citoplasma.


¿Cuáles son las características de las células eucariotas?

2. células complejas como cloroplastos, retículo endoplásmico, mitocondrias, etc.).

3. comparte algunas características con las células procariotas, como la membrana plasmática, el citoplasma y los ribosomas.

Entonces, en conclusión, las células eucariotas se definen por la presencia de un núcleo rodeado por una membrana nuclear compleja que contiene orgánulos unidos a la membrana en el citoplasma.

1. Un núcleo unido a una membrana donde se organiza el material genético

2. células complejas como cloroplastos, retículo endoplásmico, mitocondrias, etc.).

3. comparte algunas características con las células procariotas, como la membrana plasmática, el citoplasma y los ribosomas.

Entonces, en conclusión, las células eucariotas se definen por la presencia de un núcleo rodeado por una membrana nuclear compleja que contiene orgánulos unidos a la membrana en el citoplasma.


4.3A: Características de las células eucariotas - Biología

La membrana celular es una fina membrana elástica transparente semipermeable que cubre todas las células, plantas y animales. También se le llama membrana plasmática o plasmalema. Está compuesto químicamente de lípidos, proteínas y una pequeña cantidad de carbohidratos.

Estructura de la membrana celular


Se han propuesto diferentes modelos para describir la estructura de la membrana celular. El modelo más aceptado es el modelo de mosaico fluido proporcionado por Singer y Nicholson.

  • Según este modelo, la estructura de la membrana celular es como un "iceberg de proteínas" en un mar de lípidos.
  • Está presente una bicapa de fosfolípidos que es de naturaleza fluida y en la que las moléculas de lípidos cambian de posición dentro de la misma capa o entre las capas.
  • Las proteínas son de forma globular y son de dos tipos, es decir, extrínsecas e intrínsecas. La proteína extrínseca o la proteína periférica se encuentran en la superficie de la capa lipídica, pero la proteína intrínseca está incrustada parcial o completamente en la capa lipídica.
  • Las moléculas de fosfolípidos son moléculas polares que tienen una cabeza hidrófila y una cola hidrófoba.
  • Las cabezas se dirigen hacia lados opuestos y las colas se enfrentan entre sí.
  • En la superficie exterior de la membrana celular, hay una larga cadena de carbohidratos que se unen al glicolípido formador de lípidos o proteínas, glicoproteína, respectivamente.

Funciones

  • Da protección al contenido interno de la célula.
  • Regula el flujo de materiales dentro y fuera de la célula a través de procesos como ósmosis, difusión (transportes pasivos) que no requieren energía.
  • También ayuda en el transporte activo que requiere energía en forma de ATP.
  • También ayuda en procesos como endocitosis y exocitosis.
  • En algunos organismos como la ameba, ayuda en la locomoción a través del movimiento pseudópodo.

Endocitosis y exocitosis

La endocitosis es el proceso de ingesta de materiales alimenticios de gran tamaño mediante la actividad de la membrana celular. La exocitosis es el proceso de expulsar materiales de desecho fuera de la célula mediante la actividad de la membrana celular. Se denomina comúnmente proceso de vómitos celulares.

Fagocitosis y pinocitosis

La fagocitosis es el proceso de ingesta de alimentos sólidos mediante la actividad de la membrana celular. Se le denomina comúnmente como un proceso de ingestión de células.

La pinocitosis es el proceso de ingesta de alimentos líquidos por la actividad de la membrana celular. Se le denomina comúnmente como un proceso de bebida celular.


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Cosas para recordar
  • La membrana celular es una fina membrana elástica transparente semipermeable que cubre todas las células, plantas y animales.
  • Está compuesto químicamente de lípidos, proteínas y una pequeña cantidad de carbohidratos.
  • La endocitosis es el proceso de ingesta de materiales alimenticios de gran tamaño mediante la actividad de la membrana celular.
  • En la superficie exterior de la membrana celular, hay una larga cadena de carbohidratos que se unen al glicolípido formador de lípidos o proteínas, glicoproteína, respectivamente.
  • Regula el flujo de materiales dentro y fuera de la célula a través de procesos como ósmosis, difusión (transportes pasivos) que no requieren energía.
  • También ayuda en el transporte activo que requiere energía en forma de ATP.
  • Incluye todas las relaciones que se establezcan entre las personas.
  • Puede haber más de una comunidad en una sociedad. Comunidad más pequeña que la sociedad.
  • Es una red de relaciones sociales que no se puede ver ni tocar.
  • Los intereses y objetivos comunes no son necesarios para la sociedad.

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Células animales

A pesar de sus similitudes fundamentales, existen algunas diferencias notables entre las células animales y vegetales. Las células animales tienen centriolos, centrosomas y lisosomas, mientras que las células vegetales no.

Además, las células vegetales tienen una pared celular, una gran vacuola central, cloroplastos y otros plástidos especializados, mientras que las células animales no. La pared celular protege la célula, proporciona soporte estructural y da forma a la célula, mientras que la vacuola central juega un papel clave en la regulación de la concentración de agua de la célula en condiciones ambientales cambiantes. Los cloroplastos son los orgánulos que realizan la fotosíntesis.


¿Qué organismos tienen células eucariotas?

Muchos organismos diferentes de todo el mundo, grandes y pequeños, están hechos de células eucariotas. Cualquier ser vivo que esté hecho de más de una célula está hecho con células eucariotas. Esto incluye todos los animales, plantas, algas y hongos.

Muchos organismos microscópicos también tienen células eucariotas. Grupos como las algas y las amebas tienen células eucariotas. Todos los organismos eucariotas que no son animales, plantas u hongos a menudo se agrupan en un amplio grupo de organismos llamados protistas.


¿Qué características tienen en común todas las células eucariotas?

Todas las células eucariotas tienen un núcleo y sus orgánulos están encerrados dentro de membranas. También tienen una membrana plasmática, que es una capa de fosfolípidos que rodea toda la célula, y cuentan con un citoesqueleto interno.

En comparación con las células procariotas, las células eucariotas son al menos 10 veces más grandes. Su citoplasma está compuesto por ribosomas y cistol. Protegidos por su membrana plasmática, también tienen protecciones para cada orgánulo en forma de membranas individuales. La membrana plasmática es el sitio para las funciones de señalización y transporte de toda la célula.

Dentro de las células eucariotas, el sistema de endomembranas es una red de membranas que comparten materiales. Los lisosomas, el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi forman parte de este sistema más amplio. Las células eucariotas también tienen una matriz extracelular formada por glicoproteínas y proteínas que otras células han secretado. Esta matriz se encuentra alrededor de muchas células animales diferentes.

Las células eucariotas se mueven por función de flagelos o cilios, según el tipo de eucariota. Los flagelos son colas en un extremo de la celda que se mueven de un lado a otro, impulsando la celda en una dirección. Los cilios son más cortos y numerosos, y todos laten en concierto para impulsar a la célula en una dirección particular.


El aparato de Golgi modifica las proteínas

los Aparato de Golgi es un sistema de endomembrana involucrado en el procesamiento de proteínas. Llamado así por su descubridor, Camillo Golgi, el aparato de Golgi es donde los carbohidratos se agregan a las proteínas en un proceso llamado glicosilación. Las proteínas se mueven desde el retículo endoplásmico rugoso en pequeñas vesículas de transporte unidas a la membrana hasta el aparato de Golgi (mostrado arriba). El lado del aparato de Golgi por donde entran las proteínas se conoce como cara cis se puede considerar como el extremo receptor del aparato de Golgi. Las vesículas de transporte, que contienen proteínas parcialmente procesadas, brotan de los pliegues del aparato de Golgi (cisternas) en la cara cis y fusionarse con cisternas en el lado más distal (cara trans). De esta manera, las proteínas atraviesan el aparato de Golgi a medida que se preparan para el transporte a sus destinos finales (ya sea dentro de la célula o para exportar fuera de la célula).


Figura 5. Un diagrama simplificado del aparato de Golgi. (Click para agrandar)


17 células eucariotas

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Describir la estructura de las células eucariotas.
  • Comparar células animales con células vegetales
  • Indicar el papel de la membrana plasmática.
  • Resumir las funciones de los principales orgánulos celulares.

¿Alguna vez ha escuchado la frase "la forma sigue a la función"? Es una filosofía que siguen muchas industrias. En arquitectura, esto significa que los edificios deben construirse para apoyar las actividades que se llevarán a cabo en su interior. Por ejemplo, un rascacielos debe incluir varios bancos de ascensores. Un hospital debe tener su sala de emergencias de fácil acceso.

Nuestro mundo natural también utiliza el principio de forma que sigue a la función, especialmente en biología celular, y esto se aclarará a medida que exploremos las células eucariotas ((Figura)). A diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen: 1) un núcleo unido a la membrana 2) numerosos orgánulos unidos a la membrana, como el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los cloroplastos, las mitocondrias y otros y 3) varios cromosomas en forma de bastón. Debido a que una membrana rodea el núcleo de la célula eucariota, tiene un "núcleo verdadero". La palabra "orgánulo" significa "órgano pequeño" y, como ya mencionamos, los orgánulos tienen funciones celulares especializadas, al igual que los órganos de su cuerpo tienen funciones especializadas.

En este punto, debería tener claro que las células eucariotas tienen una estructura más compleja que las células procariotas. Los orgánulos permiten compartimentar diferentes funciones en diferentes áreas de la célula. Antes de pasar a los orgánulos, examinemos primero dos componentes importantes de la célula: la membrana plasmática y el citoplasma.



Si el nucleolo no pudiera realizar su función, ¿qué otros orgánulos celulares se verían afectados?

La membrana de plasma

Al igual que los procariotas, las células eucariotas tienen una membrana plasmática ((Figura)), una bicapa de fosfolípidos con proteínas incrustadas que separa el contenido interno de la célula de su entorno circundante. Un fosfolípido es una molécula lipídica con dos cadenas de ácidos grasos y un grupo que contiene fosfato. La membrana plasmática controla el paso de moléculas orgánicas, iones, agua y oxígeno dentro y fuera de la célula. Los desechos (como el dióxido de carbono y el amoníaco) también abandonan la célula al pasar a través de la membrana plasmática.


Las membranas plasmáticas de las células que se especializan en la absorción se pliegan en proyecciones en forma de dedos que llamamos microvellosidades (singular = microvellosidades) ((Figura)). Estas células normalmente recubren el intestino delgado, el órgano que absorbe los nutrientes de los alimentos digeridos. Este es un excelente ejemplo de función de seguimiento de formulario.
Las personas con enfermedad celíaca tienen una respuesta inmunitaria al gluten, que es una proteína del trigo, la cebada y el centeno. La respuesta inmune daña las microvellosidades y, por lo tanto, los individuos afectados no pueden absorber los nutrientes. Esto provoca desnutrición, calambres y diarrea. Los pacientes celíacos deben seguir una dieta sin gluten.


El citoplasma

El citoplasma es la región completa de la célula entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear (una estructura que discutiremos en breve). Está compuesto por orgánulos suspendidos en el citosol en forma de gel, el citoesqueleto y varias sustancias químicas ((Figura)). A pesar de que el citoplasma consta de un 70 a un 80 por ciento de agua, tiene una consistencia semisólida, que proviene de las proteínas que contiene. Sin embargo, las proteínas no son las únicas moléculas orgánicas del citoplasma. También hay glucosa y otros azúcares simples, polisacáridos, aminoácidos, ácidos nucleicos, ácidos grasos y derivados del glicerol. Los iones de sodio, potasio, calcio y muchos otros elementos también se disuelven en el citoplasma. Muchas reacciones metabólicas, incluida la síntesis de proteínas, tienen lugar en el citoplasma.

El núcleo

Por lo general, el núcleo es el orgánulo más prominente de una célula ((Figura)). El núcleo (plural = núcleos) alberga el ADN de la célula y dirige la síntesis de ribosomas y proteínas. Veámoslo con más detalle ((Figura)).


El sobre nuclear

La envoltura nuclear es una estructura de doble membrana que constituye el núcleo y la porción más externa # 8217 ((Figura)). Tanto la envoltura nuclear como las membranas interna y externa son bicapas de fosfolípidos.

La envoltura nuclear está salpicada de poros que controlan el paso de iones, moléculas y ARN entre el nucleoplasma y el citoplasma. El nucleoplasma es el líquido semisólido dentro del núcleo, donde encontramos la cromatina y el nucleolo.

Cromosomas y cromatina

Para comprender la cromatina, es útil explorar primero los cromosomas, estructuras dentro del núcleo que se componen de ADN, el material hereditario. Quizás recuerde que en los procariotas, el ADN está organizado en un solo cromosoma circular. En eucariotas, los cromosomas son estructuras lineales. Cada especie eucariota tiene un número específico de cromosomas en el núcleo de cada célula. Por ejemplo, en los seres humanos, el número de cromosomas es 46, mientras que en las moscas de la fruta es ocho.
Los cromosomas solo son visibles y distinguibles entre sí cuando la célula se prepara para dividirse. Cuando la célula se encuentra en las fases de crecimiento y mantenimiento de su ciclo de vida, las proteínas se adhieren a los cromosomas y se asemejan a un montón de hilos desenrollados y desordenados. A estos complejos desenrollados proteína-cromosoma los llamamos cromatina ((Figura)). La cromatina describe el material que forma los cromosomas tanto cuando se condensa como se descondensa.


El nucleolo

Ya sabemos que el núcleo dirige la síntesis de ribosomas, pero ¿cómo lo hace? Algunos cromosomas tienen secciones de ADN que codifican ARN ribosómico. Un área de tinción oscura dentro del núcleo llamada nucléolo (plural = nucléolo) agrega el ARN ribosómico con proteínas asociadas para ensamblar las subunidades ribosómicas que luego se transportan a través de los poros en la envoltura nuclear al citoplasma.

Ribosomas

Los ribosomas son las estructuras celulares responsables de la síntesis de proteínas. Cuando los vemos a través de un microscopio electrónico, los ribosomas aparecen como grupos (polirribosomas) o como puntos pequeños y únicos que flotan libremente en el citoplasma. Pueden estar adheridos a la membrana plasmática & # 8217s lado citoplásmico o al retículo endoplásmico & # 8217s & # 8217s lado citoplásmico y la envoltura nuclear & # 8217s membrana externa ((Figura)). La microscopía electrónica nos muestra que los ribosomas, que son grandes complejos de proteínas y ARN, constan de dos subunidades, grandes y pequeñas ((Figura)). Los ribosomas reciben sus "órdenes" para la síntesis de proteínas del núcleo donde el ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm). El ARNm viaja a los ribosomas, que traducen el código proporcionado por la secuencia de las bases nitrogenadas en el ARNm en un orden específico de aminoácidos en una proteína. Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas.


Debido a que la síntesis de proteínas es una función esencial de todas las células (incluidas las enzimas, hormonas, anticuerpos, pigmentos, componentes estructurales y receptores de superficie), existen ribosomas en prácticamente todas las células. Los ribosomas son particularmente abundantes en las células que sintetizan grandes cantidades de proteínas. Por ejemplo, el páncreas es responsable de crear varias enzimas digestivas y las células que producen estas enzimas contienen muchos ribosomas. Por lo tanto, vemos otro ejemplo de forma siguiendo a la función.

Mitocondrias

Los científicos a menudo llaman a las mitocondrias (singular = mitocondria) las células "centrales eléctricas" o "fábricas de energía" porque son responsables de producir trifosfato de adenosina (ATP), la principal molécula portadora de energía de la célula. ATP representa la energía almacenada a corto plazo de la célula. La respiración celular es el proceso de producción de ATP utilizando la energía química de la glucosa y otros nutrientes. En las mitocondrias, este proceso utiliza oxígeno y produce dióxido de carbono como producto de desecho. De hecho, el dióxido de carbono que exhala con cada respiración proviene de las reacciones celulares que producen dióxido de carbono como subproducto.

De acuerdo con nuestro tema de la función siguiente a la forma, es importante señalar que las células musculares tienen una concentración muy alta de mitocondrias que producen ATP. Sus células musculares necesitan una energía considerable para mantener su cuerpo en movimiento. Cuando sus células no reciben suficiente oxígeno, no producen mucho ATP. En cambio, la producción de ácido láctico acompaña a la pequeña cantidad de ATP que producen en ausencia de oxígeno.

Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana de forma ovalada ((Figura)) que tienen sus propios ribosomas y ADN. Cada membrana es una bicapa de fosfolípidos incrustada con proteínas. La capa interna tiene pliegues llamados crestas. Llamamos matriz mitocondrial al área rodeada por los pliegues. Las crestas y la matriz tienen diferentes roles en la respiración celular.


Peroxisomas

Los peroxisomas son orgánulos pequeños y redondos encerrados por membranas simples. Llevan a cabo reacciones de oxidación que descomponen los ácidos grasos y los aminoácidos. También desintoxican muchos venenos que pueden entrar al cuerpo. (Muchas de estas reacciones de oxidación liberan peróxido de hidrógeno, H2O2, lo que sería dañino para las células, sin embargo, cuando estas reacciones se limitan a los peroxisomas, las enzimas descomponen de manera segura el H2O2 en oxígeno y agua.) Por ejemplo, los peroxisomas en las células del hígado desintoxican el alcohol. Los glioxisomas, que son peroxisomas especializados en las plantas, son responsables de convertir las grasas almacenadas en azúcares. Las células vegetales contienen muchos tipos diferentes de peroxisomas que juegan un papel en el metabolismo, la defensa de patógenos y la respuesta al estrés, por mencionar algunos.

Vesículas y vacuolas

Las vesículas y vacuolas son sacos unidos a la membrana que funcionan en el almacenamiento y transporte. Aparte del hecho de que las vacuolas son algo más grandes que las vesículas, existe una distinción muy sutil entre ellas. Las membranas de las vesículas pueden fusionarse con la membrana plasmática u otros sistemas de membrana dentro de la célula. Además, algunos agentes, como las enzimas dentro de las vacuolas de las plantas, descomponen las macromoléculas. La membrana de la vacuola no se fusiona con las membranas de otros componentes celulares.

Células animales versus células vegetales

En este punto, usted sabe que cada célula eucariota tiene una membrana plasmática, citoplasma, núcleo, ribosomas, mitocondrias, peroxisomas y, en algunos casos, vacuolas, pero existen algunas diferencias notables entre las células animales y vegetales. Si bien tanto las células animales como las vegetales tienen centros de organización de microtúbulos (MTOC), las células animales también tienen centriolos asociados con el MTOC: un complejo que llamamos centrosoma. Cada una de las células animales tiene un centrosoma y lisosomas, mientras que la mayoría de las células vegetales no. Las células vegetales tienen una pared celular, cloroplastos y otros plástidos especializados, y una gran vacuola central, mientras que las células animales no.

El centrosoma

El centrosoma es un centro organizador de microtúbulos que se encuentra cerca de los núcleos de las células animales. Contiene un par de centriolos, dos estructuras que se encuentran perpendiculares entre sí ((Figura)). Cada centríolo es un cilindro de nueve tripletes de microtúbulos.


El centrosoma (el orgánulo donde se originan todos los microtúbulos) se replica antes de que una célula se divida, y los centríolos parecen tener algún papel en tirar de los cromosomas duplicados hacia los extremos opuestos de la célula en división. Sin embargo, la función exacta del centríolo en la división celular no está clara, porque las células a las que se les ha eliminado el centrosoma aún pueden dividirse, y las células vegetales, que carecen de centrosomas, son capaces de dividirse.

Lisosomas

Las células animales tienen otro conjunto de orgánulos que la mayoría de las células vegetales no tienen: lisosomas. The lysosomes are the cell’s “garbage disposal.” In plant cells, the digestive processes take place in vacuoles. Enzymes within the lysosomes aid in breaking down proteins, polysaccharides, lipids, nucleic acids, and even worn-out organelles. These enzymes are active at a much lower pH than the cytoplasm’s. Therefore, the pH within lysosomes is more acidic than the cytoplasm’s pH. Many reactions that take place in the cytoplasm could not occur at a low pH, so again, the advantage of compartmentalizing the eukaryotic cell into organelles is apparent.

The Cell Wall

If you examine (Figure), the plant cell diagram, you will see a structure external to the plasma membrane. This is the cell wall , a rigid covering that protects the cell, provides structural support, and gives shape to the cell. Fungal and some protistan cells also have cell walls. While the prokaryotic cell walls’ chief component is peptidoglycan, the major organic molecule in the plant (and some protists’) cell wall is cellulose ((Figure)), a polysaccharide comprised of glucose units. Have you ever noticed that when you bite into a raw vegetable, like celery, it crunches? That’s because you are tearing the celery cells’ rigid cell walls with your teeth.


Chloroplasts

Like the mitochondria, chloroplasts have their own DNA and ribosomes, but chloroplasts have an entirely different function. Chloroplasts are plant cell organelles that carry out photosynthesis. Photosynthesis is the series of reactions that use carbon dioxide, water, and light energy to make glucose and oxygen. This is a major difference between plants and animals. Plants (autotrophs) are able to make their own food, like sugars, while animals (heterotrophs) must ingest their food.

Like mitochondria, chloroplasts have outer and inner membranes, but within the space enclosed by a chloroplast’s inner membrane is a set of interconnected and stacked fluid-filled membrane sacs we call thylakoids ((Figure)). Each thylakoid stack is a granum (plural = grana). We call the fluid enclosed by the inner membrane that surrounds the grana the stroma.


The chloroplasts contain a green pigment, chlorophyll , which captures the light energy that drives the reactions of photosynthesis. Like plant cells, photosynthetic protists also have chloroplasts. Some bacteria perform photosynthesis, but their chlorophyll is not relegated to an organelle.

Endosymbiosis We have mentioned that both mitochondria and chloroplasts contain DNA and ribosomes. Have you wondered why? Strong evidence points to endosymbiosis as the explanation.

Symbiosis is a relationship in which organisms from two separate species depend on each other for their survival. Endosymbiosis (endo- = “within”) is a mutually beneficial relationship in which one organism lives inside the other. Endosymbiotic relationships abound in nature. We have already mentioned that microbes that produce vitamin K live inside the human gut. This relationship is beneficial for us because we are unable to synthesize vitamin K. It is also beneficial for the microbes because they are protected from other organisms and from drying out, and they receive abundant food from the environment of the large intestine.

Scientists have long noticed that bacteria, mitochondria, and chloroplasts are similar in size. We also know that bacteria have DNA and ribosomes, just like mitochondria and chloroplasts. Scientists believe that host cells and bacteria formed an endosymbiotic relationship when the host cells ingested both aerobic and autotrophic bacteria (cyanobacteria) but did not destroy them. Through many millions of years of evolution, these ingested bacteria became more specialized in their functions, with the aerobic bacteria becoming mitochondria and the autotrophic bacteria becoming chloroplasts.

The Central Vacuole

Previously, we mentioned vacuoles as essential components of plant cells. If you look at (Figure)B, you will see that plant cells each have a large central vacuole that occupies most of the cell’s area. The central vacuole plays a key role in regulating the cell’s concentration of water in changing environmental conditions. Have you ever noticed that if you forget to water a plant for a few days, it wilts? That’s because as the water concentration in the soil becomes lower than the water concentration in the plant, water moves out of the central vacuoles and cytoplasm. As the central vacuole shrinks, it leaves the cell wall unsupported. This loss of support to the plant’s cell walls results in the wilted appearance.

The central vacuole also supports the cell’s expansion. When the central vacuole holds more water, the cell becomes larger without having to invest considerable energy in synthesizing new cytoplasm.

Resumen de la sección

Like a prokaryotic cell, a eukaryotic cell has a plasma membrane, cytoplasm, and ribosomes, but a eukaryotic cell is typically larger than a prokaryotic cell, has a true nucleus (meaning a membrane surrounds its DNA), and has other membrane-bound organelles that allow for compartmentalizing functions. The plasma membrane is a phospholipid bilayer embedded with proteins. The nucleus’s nucleolus is the site of ribosome assembly. We find ribosomes either in the cytoplasm or attached to the cytoplasmic side of the plasma membrane or endoplasmic reticulum. They perform protein synthesis. Mitochondria participate in cellular respiration. They are responsible for the majority of ATP produced in the cell. Peroxisomes hydrolyze fatty acids, amino acids, and some toxins. Vesicles and vacuoles are storage and transport compartments. In plant cells, vacuoles also help break down macromolecules.

Animal cells also have a centrosome and lysosomes. The centrosome has two bodies perpendicular to each other, the centrioles, and has an unknown purpose in cell division. Lysosomes are the digestive organelles of animal cells.

Plant cells and plant-like cells each have a cell wall, chloroplasts, and a central vacuole. The plant cell wall, whose primary component is cellulose, protects the cell, provides structural support, and gives the cell shape. Photosynthesis takes place in chloroplasts. The central vacuole can expand without having to produce more cytoplasm.

Preguntas de conexión visual

(Figure) If the nucleolus were not able to carry out its function, what other cellular organelles would be affected?

(Figure) Free ribosomes and rough endoplasmic reticulum (which contains ribosomes) would not be able to form.

Preguntas de revisión

Which of the following is surrounded by two phospholipid bilayers?

Peroxisomes got their name because hydrogen peroxide is:

  1. used in their detoxification reactions
  2. produced during their oxidation reactions
  3. incorporated into their membranes
  4. a cofactor for the organelles’ enzymes

In plant cells, the function of the lysosomes is carried out by __________.

Which of the following is both in eukaryotic and prokaryotic cells?

Tay-Sachs disease is a genetic disorder that results in the destruction of neurons due to a buildup of sphingolipids in the cells. Which organelle is malfunctioning in Tay-Sachs?

Preguntas de pensamiento crítico

You already know that ribosomes are abundant in red blood cells. In what other cells of the body would you find them in great abundance? ¿Por qué?

Ribosomes are abundant in muscle cells as well because muscle cells are constructed of the proteins made by the ribosomes.

What are the structural and functional similarities and differences between mitochondria and chloroplasts?

Both are similar in that they are enveloped in a double membrane, both have an intermembrane space, and both make ATP. Both mitochondria and chloroplasts have DNA, and mitochondria have inner folds called cristae and a matrix, while chloroplasts have chlorophyll and accessory pigments in the thylakoids that form stacks (grana) and a stroma.

Why are plasma membranes arranged as a bilayer rather than a monolayer?

The plasma membrane is a bilayer because the phospholipids that create it are amphiphilic (hydrophilic head, hydrophobic tail). If the plasma membrane was a monolayer, the hydrophobic tails of the phospholipids would be in direct contact with the inside of the cell. Since the cytoplasm is largely made of water, this interaction would not be stable, and would disrupt the plasma membrane of the cell as the tails were repulsed by the cytoplasm (in water, phospholipids spontaneously form spherical droplets with the hydrophilic heads facing outward to isolate the hydrophobic tails from the water). By having a bilayer, the hydrophilic heads are exposed to the aqueous cytoplasm and extracellular space, while the hydrophobic tails interact with each other in the middle of the membrane.

Glosario


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Comentarios:

  1. Neill

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  5. Scirwode

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