Clase 6- Estructura celular - Citoplasma - Núcleo - Belén

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Teoria celular:COMPARTIMIENTOS 
INTRACELULARES.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:
– “Introducción a la Biología Celular”, Alberts y col. 3a ed. Cap. 15.
- “Biología Molecular de la Célula”. Alberts y col. 4ª Edición. Cap. 12 y 13.
– “Biología”, Campbell y Reece. 7a ed. Cap. 6.
LA CELULA EUCARIOTA
ORGANELAS
Son compartimientos rodeados de membrana que se 
encuentran en una célula eucariota y que poseen diferente 
estructura, composición molecular y función. 
Contienen moléculas y enzimas características que generan 
diferentes microambientes dentro de la misma célula.
(1) nucléolo (2) núcleo (3) ribosomas (4) vesícula (5) retículo 
endoplasmático rugoso (REr) (6) aparato de Golgi (7) citoesqueleto (8) 
retículo endoplasmático liso (REl) (9) mitocondrias (10) vacuola (11) 
citoplasma (12) lisosoma (13) centriolos
CÉLULA 
ANIMAL 
TÍPICA
Ribosomas
Mitocondria
Lisosoma
Citoesqueleto
Microvellocidades
Peroxisomas
Centrosoma
CELULA 
ANIMAL
CELULA 
VEGETAL
Para entender a la célula eucariota, es 
esencial saber lo que ocurre en cada uno 
de estos compartimentos, cómo se 
mueven las moléculas entre ellos y cómo 
son creados y mantenidos.
Homogenization
Homogenate
Tissue
cells
Differential centrifugation
Pellet rich in
nuclei and
cellular debris
Pellet rich in
mitochondria 
(and chloro-
plasts if cells
are from a plant)
Pellet rich in
“microsomes”
(pieces of plasma
membranes and
cells’ internal
membranes) Pellet rich in
ribosomes
150,000 g
3 hr
80,000 g
60 min
20,000 g
20 min
1000 g
(1000 times the
force of gravity)
10 min
Supernatant poured
into next tube
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS:
Retículo endoplásmico, Aparato de Golgi, 
Lisosomas, Vacuolas y Membrana plasmática
LE 6-12
Ribosomes
Smooth ER
Rough ER
ER lumen
Cisternae
Transport vesicle
Smooth ER Rough ER
Transitional ER
200 nm
Nuclear
envelope
RE rugoso
Núcleo 
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (RE)
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO (RER)
presenta ribosomas unidos a su superficie.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO (REL):
NO presenta ribosomas unidos a su superficie.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO 
(RER): presenta ribosomas en su superficie.
Ribosomas
procariotas, 
mitocondrias 
y cloroplastos
Ribosomas
eucariotas
El APARATO DE GOLGI (AG)
Recibe material del RE, lo 
clasifica, modifica y lo 
distribuye a través de 
vesículas a la membrana 
plasmática, al medio 
extracelular u otros 
compartimentos asociados 
como los lisosomas. Síntesis 
de polisacáridos
El APARATO DE GOLGI
Consta de una cara cis, la más próxima al RE y al núcleo, 
una región media y una cara trans, la más alejada del núcleo 
y del RE y más próxima a la membrana plasmática.
DICTIOSOMA
Una célula contiene 
varios dictiosomas y 
puede llegar a haber 
hasta 50
Asparagina
APARATO DE GOLGI (AG):
Se producen modificaciones 
de la Glicosidación
¿Cómo se diferencia el AG del RE?
 Los sacos del AG están muy 
próximos entre si, los del RE 
están más separados. 
 Las estructuras del RE 
forman complejos que se 
extienden por gran parte del 
citoplasma, mientras que las 
del AG ocupan un espacio 
discreto del citoplasma. 
 El AG contiene vesículas 
asociadas, mientras que el 
RE no.
 Las membranas del AG no se asocian a ribosomas por lo que
presentan un aspecto menos granuloso que las de las del RER.
 Los sacos del AG no están comunicadas entre sí mientras que las del RE
sí.
LISOSOMAS:
• Son organelas de tamaños variables, 
formadas por vesículas rodeadas por una 
única bicapa lipídica provenientes del 
Aparato de Golgi.
• Contienen aprox. 40 enzimas 
hidrolíticas diferentes con pH óptimo 
ácido que sirven para degradar las 
biomoléculas de origen externo o interno 
que llegan a ellos hasta sus monómeros.
• La membrana de los lisosomas tiene 
transportadores que permiten transportar 
al exterior los metabolitos generados por 
la degradación.
• El pH en el interior es aprox. 5, 
mantenido por una bomba de H+ que 
utiliza la energía de la hidrólisis de ATP.
•No se encuentran en células vegetales.
VACUOLAS: presentes en plantas, hongos y 
protistas.
VACUOLAS:
• Están rodeadas por una única membrana llamada TONOPLASTO 
altamente selectiva al paso de solutos.
• Son sacos que contienen una solución acuosa de varios 
azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes. 
• Cada célula vegetal contiene una sola vacuola de gran tamaño. 
VACUOLAS: presentes en plantas y hongos.
También son importantes 
para el mantenimiento de la 
PRESIÓN DE TURGENCIA 
regulando el volumen 
celular.
FUNCIONES
Digestión: ruptura de 
macromoléculas (similar a 
lisosomas) 
Almacenamiento: de iones, 
azucares, aminoácidos, 
pigmentos y desechos tóxicos.
 Son organelas delimitadas 
por una membrana simple 
que se presentan en 
números elevados. 
 Usan el oxígeno molecular 
para oxidar moléculas 
orgánicas para degradar 
lípidos (ácidos grasos) y 
así metabolizarlos, y para 
destruir moléculas tóxicas.
 Contienen algunas enzimas 
que generan peroxido de 
hidrógeno (H2O2) y otras 
que lo degradan, 
manteniendo confinada 
esta especie altamente 
reactiva y perjudicial para 
las biomoléculas.
Corazón 
cristalizado
(catalasa, 
urato 
oxidasa)
PEROXISOMAS
Contienen enzimas que usan oxígeno para oxidar (remover átomos 
de hidrógeno) de sustratos orgánicos (R) y producir peroxido de 
hidrógeno (H2O2): 
RH2 + O2 R + H2O2
PEROXISOMAS
El peróxido de hidrógeno es tóxico. Se elimina rápidamente dentro del
mismo peroxisoma por la enzima CATALASA generando agua y
oxígeno, y usando como intermediarios ciertas sustancias orgánicas
(R').
H2O2 + R'H2 R' + 2H2O
2 H2O2 H2O + O2
La CATALASA puede utilizar el peróxido de hidrógeno para oxidación de
sustancias tóxicas como los fenoles, etanol, formaldehido, entre otros, las
cuales son posteriormente eliminadas. Tal es el mecanismo de
detoxificación realizada por el hígado y los riñones, por ejemplo.
MITOCONDRIAS
•Están presentes en todas las 
células eucariotas.
•Presentan una enorme 
diversidad, morfológica y 
metabólica.
• Son las encargadas de 
suministrar la mayor parte de 
la energía necesaria para la 
actividad celular; sintetizan 
ATP por medio de la 
respiración celular. 
•Además, realizan otras 
reacciones del metabolismo 
intermediario, como la síntesis 
de algunas coenzimas. 
Crestas
Matriz
Membrana externa
Membrana interna
Espacio intermembrana 
ADN
MITOCONDRIAS
LA MATRIZ MITOCONDRIAL
Contiene una alta concentración de enzimas, iones, 
metabolitos a oxidar, ADN circular, ARN mitocondrial y 
ribosomas tipo 70s similares a los de bacterias para la 
síntesis de algunas proteínas mitocondriales.
Tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la 
vida, como el ciclo de Krebs y la oxidación de los 
ácidos grasos y aminoácidos. 
LA MEMBRANA INTERNA
Es una bicapa lipídica plegada sobre si misma 
formando crestas que aumentan su la superficie. Tiene 
un alto contenido de proteínas y es altamente selectiva 
al paso de moléculas. Contiene proteínas 
transportadoras de iones y moléculas, proteínas de la 
cadena transportadoras de electrones y la enzima ATP 
sintetasa encargada de la síntesis de ATP.
LA MEMBRANA EXTERNA
Es una bicapa lipídica permeable a iones, metabolitos y 
muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas 
llamadas porinas que forman poros que permiten el paso de 
moléculas de 5000 Da o menos.
Realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de 
transporte.
EL ESPACIO INTERMEMBRANA
Es un espacio estrecho que contiene enzimas que utilizan el 
ATP generado en la mitocondria para producir otros 
nucleótidos tri-fosfato.
MITOCONDRIAS
Biogenesis Mitocondrial (Fision y Fusion).
se asemeja a la fisión binaria (división) bacteriana. 
PLÁSTIDOS: organelas presentes en
plantas y protistas fotosintéticos.
leucoplasto
CLOROPLASTOS
MEMBRANA EXTERNA: 
Muy permeable.
MEMBRANA INTERNA: 
Más selectiva.
gránulos de almidón, lípidos y otras sustancias.
ESTROMA: se llevan a
cabo las reacciones de
fijación de CO2, ADN
circular, ARN cloroplásticoy
ribosomas tipo 70s
similares a los de bacterias,
TILACOIDES: son sacos aplanados, o vesículas, formados por membrana
tilacoidal; son el sitio donde se llevan a cabo las reacciones captadoras de luz
de la fotosíntesis y de la fotofosforilación. Los tilacoides se apilan como
monedas y las pilas toman colectivamente el nombre de grana (plural neutro
de granum).
MEMBRANA TILACOIDAL: contienen pigmentos fotosintéticos (clorofilas, 
carotenoides, xantofilas); proteínas de la cadena de transporte de electrones 
fotosintética y enzimas, como la ATP-sintetasa.
CLOROPLASTOS
SISTEMAS GENÉTICOS DE
MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS
MITOCONDRIAS:
- 37 genes (2 ARNr, 22 ARNt y 13 
ARNm) en humanos.
- Código genético variable y uso 
relajado de codones.
- Tamaño altamente variable según 
la especie.
Cloroplastos:
- 120 genes (transcripción, 
traducción, fotosíntesis y 
biosíntesis).
- Muy similares a genomas 
bacterianos (principalmente de 
bacterias fotosintéticas)
- Menos compacto y de tamaño 
menos variable que mitocondrias.
SISTEMAS GENÉTICOS DE
MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS
 GENOMA es LA TOTALIDAD DE 
LA INFORMACIÓN HEREDITARIA (ADN) que 
posee un ORGANISMO en particular. 
GENOMA NUCLEAR GENOMA MITOCONDRIAL
GENOMA PLASTIDICO (célula vegetal)
+
Genoma de una célula eucariota
+
EL CITOSOL
Se denomina CITOSOL a la fracción soluble del citoplasma, 
que corresponde al espacio por dentro de la membrana 
plasmática que no forma parte de las organelas.
DIRECCIONAMIENTO DE PROTEÍNAS
Las organelas 
celulares 
crecen y se 
dividen por 
incorporación 
de 
componentes 
del citosol, 
principalemnte 
de proteínas y 
lípidos
ruta biosintética-secretora
ruta endocítica
rutas de recuperación
TRANSPORTE VESICULAR
TRÁFICO VESICULAR: Golgi
TRÁFICO VESICULAR
TRÁFICO VESICULAR: Lisosomas
• Es la organela más grande de la mayoría de las células eucariotas
• Contiene el genoma nuclear organizado en cromosomas
• Es el lugar donde ocurren los procesos de replicación, 
transcripción, maduración de ARN y ensamblaje de ribosomas
• Está rodeado por una envoltura nuclear
El núcleo
LA ENVOLTURA NUCLEAR
-Membrana interna (MI): contiene 
proteínas que unen la lámina 
nuclear
-Membrana externa: rodea a la 
MI se continua con el retículo 
endoplásmico (RE)
-El espacio perinuclear se 
continúa con el lumen del RE
- Está perforada por poros 
nucleares
EL PORO NUCLEAR
Es la puerta de entrada y salida del núcleo para todas las moléculas.
Estructura grande y compleja formada
por ~ 100 proteínas diferentes.
LA LÁMINA NUCLEAR
Es una malla de fibras entrelazadas
formadas por subunidades
de la proteína lamina.
Estabiliza la envoltura nuclear ya que
se une a la membrana nuclear
interna y a los poros.
Transporte a través del poro nuclear
• Las moleculas pequeñas
(≤ 5000 Da) difunden
libremente.
• Las proteínas de ≈ 17.000 Da
tardan 2 minutos en equilibrar su
concentración
entre núcleo y citoplasma.
• Las macromoléculas más
grandes son transportadas con
gasto de energia (transporte 
activo). 
Transporte a través del poro nuclear
El transporte de macromoléculas a través del poro nuclear 
requiere la apertura específica del poro mediada por 
receptores de señales de localización nuclear que funcionan 
mediante la hidrólisis de GTP.
Las proteínas pasan plegadas
después de su traducción.
Principales organelas de las células eucariotas
Organela Función Estructura Organismos Notas
NÚCLEO mantenimiento de ADN y ARN, y expresión génica
rodeado por membrana 
doble
todos los 
eucariotas
contiene el 
genoma nuclear
RETÍCULO 
ENDOPLÁSMICO
síntesis y direccionamiento 
de proteínas de RE, AG, 
Lisosomas, MP o de 
secreción, y lípidos
prolongaciones de la 
membrana nuclear 
externa. Puede asociarse 
con ribosomas en la cara 
externa de su membrana 
(RER)
eucariotas
APARATO DE GOLGI
Modificación, clasificación y 
embalaje de proteínas del 
RE
sacos aplanados 
formados por membrana 
simple
la mayoría de 
eucariotas
se organizan en 
dictiosomas
LISOSOMA Ruptura (hidrólisis) de grandes moléculas
compartimiento de 
membrana simple
la mayoría de los 
eucariotas
VACUOLAS almacenamiento, digestión, transporte y homeostasis
compartimiento de 
membrana simple
plantas y hongos
PEROXISOMAS oxidación de macromoléculas
compartimiento de 
membrana simple
todos los 
eucariotas
MITOCONDRIA producción de energía (ATP); respiración celular
compartimiento de doble 
membrana
la mayoría de 
eucariotas
contiene ADN 
circular y 
ribosomas de tipo 
bacteriano
PLASTIDOS
(proplastidos; 
cloroplasto; 
cromoplasto; 
leucoplasto) 
Precursor de otros 
plastidos; fotosíntesis; 
almacenamiento 
(carotenoides, almidón, 
aceite o proteína)
posee doble-membrana plantas, protistas
contienen ADN 
circular y 
ribosomas de tipo 
bacteriano
Organización del ADN en las células
Organización del ADN en las células
¿Cómo guardar 40 km de hilo
en una pelota de tenis?
2 
m
et
ro
s
Organización del ADN en las células
30 nm
10 nm
CROMATINA: ADN + proteínas asociadas
NUCLEOSOMAS: mínima unidad estructural de la cromatina
formada por proteínas HISTONAS y ADN
Organización del ADN en las células
NUCLEOSOMAS: mínima unidad estructural de la cromatina
formado por proteínas HISTONAS y ADN
Histonas
H2A
H2B
H3
H4
Organización del ADN en las células
CROMATINA: ADN + proteínas asociadas
Histona H1
Organización del ADN en las células
CROMATINA: ADN + proteínas asociadas
Proteínas
no
Histonas
Organización del ADN en las células
CROMATINA: ADN + proteínas asociadas
telómeros
Organización del ADN en las células
CROMATINA: ADN + proteínas asociadas
EUCROMATINA: grado más laxo (extendido o desplegado) y activo de la
cromatina durante la interfase del ciclo de una célula
HETEROCROMATINA: grado más compacto e inactivo de la cromatina durante
la interfase del ciclo de una célula