Orgánulos Y Energía Celular

Vista previa del material en texto

Orgánulos Y Energía Celular
Combustión química
C6H12O6 + O2 -> CO2 + H2O + 690.000 cal/mol
Respiración celular
Proceso que se realiza en las mitocondrias, es un tipo de catabolismo (fase degradativa del 
metabolismo cuya finalidad es la obtención de energía en el que la molécula que se reduce es un 
compuesto orgánico.
C6H12O6 + 02 -> CO2 + H20 + 36 ATP
1 ATP = 10.000 cal/mol
Se distinguen dos procesos: el ciclo de krebs y el transporte de electrones.
-Ciclo de Krebs
Es una ruta cíclica que se localiza en la matriz mitocondrial, en la que se produce la oxidación total 
del acetilCoa a moléculas de CO2 y H+.
El ciclo se inicia cuando el grupo acetilCoa se combina con una molécula de cuatro carbonos para 
formar un compuesto de seis carbonos. Posteriormente, a lo largo de las etapas dl ciclo, se 
eliminan dos carbonos en forma de CO2, y se regenera la molécula de cuatro carbonos, que queda
en condiciones de aceptar otra molécula de acetilCoA.
-Transporte de electrones
Los electrones de alta energía de las moléculas de NADH + H+ y de FADH2, reducidos en las 
oxidaciones respiratoriteeas y en otras rutas metabólicas, son trasportadas por una cadena de 
trasnporte electrónico hasta el O2, que se reduce a H2O.
La cadena de transporte electrónico está constituida por agrupaciones de proteínas 
transportadoras y coenzimas con un nivel energético determinado.
Los electrones fluyen por la cadena mediante reacciones de oxidación reducción, pasando de los 
compuestos en los que se encuentran en un niel energético superior a aquellos en los que se 
encuentran a un nivel de neergía menor. El transporte es espontáneo, hasta que los electrones 
llegan al O2 (último aceptor).
Fotosíntesis
Proceso que se realiza en los cloroplastos. Es un tipo de anabolismo (vía constructiva del 
metabolismo que consiste en la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas) y 
se define como la conversión de energía luminosa en energía química estable. La primera molécula
en la que queda almacenada esa energía química es el ATP. La fotosíntesis es posible gracias a la 
presencia de pigmentos fotosintéticos, capaces de captar la energía luminosa.
CO2 + H2O + Energía solar -> C6H12O6 + O2
Los pigmentos fotosintéticos se encuentran englobados en unas proteínas transmembranales que
forman unos conjuntos denominados fotosistemas .
En los organismos que realizan la fotosíntesis oxigénica, el aparato fotosintetizador se encuentra 
en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos y está formado por:
-Fotosistema I
-Fotosistema II
-Cadena transportadora de electrones
-Enzimas ATP-Sintetasas.
Mitocondria
Son orgánulos donde se producen reacciones químicas que suministran energía para realizar las 
actividades celulares.
La forma es variable, desde casi esféricas hasta cilíndricas y muy alargadas.
El número varía en función de sus necesidades, siendo más numerosas y mayores cuanto mayores
son los requerimientos energéticos de la célula.
Consta de una matriz (espacio interno), una doble membrana (la membrana mitocondrial externa 
y la interna, que está replegada en numerosas crestas que incrementan notablemente su 
superficie) y un espacio intermembrana (situado entre las dos membranas).
Matriz mitocondrial
Contiene: 
-Moléculas de ADN mitocondrial, soble y circular, que incluye información para sintetizar un buen 
número de proteínas mitocondriales.
-Mitorribosomas (ribosomas que pueden estar libres en la matriz o adosados a la membrana 
mitocondrial interna), son menores que los ribosomas citoplasmáticos.
-Gran cantidad de enzimas, unos intervienen en la replicación, la transcripción y la traducción del 
ADN mitocondrial, y otros intervienen en el ciclo de Krebs y en la oxidación del ácido pirúvico y de 
los ácidos grasos procedentes del citosol.
Membranamitocondrial 
interna
En ella se hallan las proteínas de la cadena de transporte de electrones, y las encargadas de llevar 
a cabo la producción de ATP.
Membrana mitocondrial externa
Presenta proteínas con misión enzimática y una gran cantidad de proteínas que forman amplios 
canales acuosos. Esto último la hace muy permeable.
Espacio intermembranoso
Su composición es similar a la del citosol.
Plastos
Son orgánulos citoplasmáticos exclusivos de las células vegetales.
En función de su capacidad para sintetizar y almacenar sustancias, pueden ser de dos tipos:
-Cromoplastos: Almacenan pigmentos. Entre ellos destacan los cloroplastos, que sintetizan y 
almacenan clorofila.
-Leucoplastos: Son incoloros. Pueden ser amiloplastos (almacenan almidón), oleoplastos 
(almacenan aceites) o proteinoplastos (almacenan proteinas).
Los cloroplasos se localizan en las células vegates fotosintéticas. Son móviles, y buscan la cara de la
célula donde incide la luz.
Son ovoides o lenticulares, hay de 20 a 40 cloroplastos por célula.
Cada cloroplasto está delimitado por una doble membrana que presenta un espacio 
intermembrana. La membrana interna no tienen crestas y delimita un amplio espacio central 
llamado estroma. En este se encuentra un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que 
forma la pared de unos discos aplanados llamados tilacoides.
Suelen estar dispuestos en pilas o montones llamados grana. El espacio interno o luz de cada 
tilacoide (espacio tilacoidal o intratilacoide) está conectado con los de los demás.
Son responsables de la fotosíntesis, proceso mediante el cual las células obtienen la energía de la 
luz solar y la utilizan para sintetizar glucosa a partir de CO2 y H2O.
Otra de sus funciones principales es generar energía metabólica, al igual que las mitocondrias.
Composición química
-Estroma
Contiene:
ADN doble y circular, que codifica la síntesis de algunas proteínas de los cloroplastos.
Ribosomas, más parecidos a los bacterianos que a los del citoplasma.
Inclusiones en forma de granos de almidón.
Enzimas responsables de la conversión de CO2 en hidratos de carbono durante la fotosíntesis.
Enzimas que permiten replicar, transcribir y traducir la información del ADN del cloroplasto.
-Membrana externa e interna de la envoltura
Carecen de clorofila.
La membrana interna es impermeable a iones y a metabolitos, que solo pueden entrar en los 
cloroplastos a través de trasnportadores específicos de membrana.
-La membrana de los tilacoides
Contiene pigmentos, sobre todo clorofilas.
Realiza el mismo papel que la membrana mitocondrial interna (en cuanto a su función en el 
trasporte de electrones y en la generación de energía por medio de la ATP sintetasa).
Génesis de mitocondrias y cloroplastos
Según la teoría de la endosimbiosis, el origen está, respectivamente, en unas bacterias aeoribias y 
en unas cianobacterias endocitadas y no digeridas por una célula eucariota con la que 
establecieron una relación simbiótica. Varios datos apoyan esta teoría:
-Tienen un tamaño similar.
-Se reproducen por bipartición.
-Disponen de su propio ADN.
-Los ribosomas y los ARN ribosómicos de las mitocondrias y de loc cloroplastos son más parecidos 
a los de las bacterias que a los de las células eucariotas.
-Los cloroplastos realizan la fotosíntesis de forma muy parecida a como lo hacen las 
cianobacterias.
Peroxisomas
Son orgánulos pequeños rodeados por una membrana simple que contienen en su interior unos 
50 enzimas de oxidación (peroxidasas y catalasas).
En los peroxisomas se realizan algunas reacciones de combustión cuya energía producida se disipa 
en forma de calor.
Primero actúa la enzima peroxidasa utilizando el O2 para oxidar diversos tipos de sustrato y 
desprendiendo peróxido de hidrógeno. Luego actúa la enzima catalasa descomponiendo el 
peróxido de hidrógeno ya sea utilizando otros sustratos orgánicos o el propio H2O2.
Ósmosis
Célula vegetal
-Medio hipertónico : El agua tiende a salir de la célula. La célula se arruga, y la membrana se 
despega de la pared celular, fenómeno que recibe el nombre de plasmólosis.
-Medio isotónico:La cantidad de agua que sale de la célula es la misma que la que entra, por 
tanto, no se producen fenómenos osmóticos, y la célula no sufre alteraciones.
-Medio hipotónico: Entra agua a la célula para equilibrar las concentraciones. La célula se hincha, 
aunque no llega a estallar gracias a la presencia de la pared celular.
Célula animal
-Medio hipertónico: Se produce la salida del agua desde el citoplasma al medio extracelular. La 
célula se arruga y puede llegar a producirse la muerte celular.
-Medio isotónico: No sufre fenómenos osmóticos.
-Medio hipotónico: Se produce la entrada del agua. Si la diferencia de concentración es muy 
grande, la célula llega a estallar (lisis celular).
Síntesis de proteínas
Es el proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de veinte aminoácidos ,tiene 
lugar en los ribosomas del citosol.
Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membranas, constituidos por varios tipos 
de proteínas asociados a ácidos ribonucleicos procedentes del nucleolo, están constituidos por 
una subunidad mayor y otra menor, que se encuentran separados en el citoplasma y se unen solo 
cuando desarrolla la función de síntesis de proteínas.
En estre proceso, se transcribe el ADN en ARN. 
Los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada 
aminoácido hasta el ARN mensajero donde se unen en la posición adecuada para formar las 
nuevas proteínas.
Al finalizar la síntesis de una proteína, se libera el ARN mensajero y puede volver a ser leído, 
incluso antes de que la síntesis de una proteína termine, ya puede comenzar la siguiente, por lo 
cual, el mismo ARN mensajero puede utilizarse por varios ribosomas al mismo tiempo.
Retículo endoplasmático
Es una red de túbulos y cisternas que presentan continuidad entre sus membranas y se extienden 
por todo el citoplasma.
Estos túbulos y cisternas pueden estar asociados a ribosomas, constituyendo el denominado RE 
rugoso, o no estar asociados a ribosomas, constituyendo el RE liso. La membrana del RE tiene la 
misma estructura que la membrana plasmática, aunque es más delgada que esta y presenta una 
menor proporción de lípidos y una mayor proporción de enzimas y proteínas estructurales. Sus 
cavidades contienen una solución acuosa rica en holo, gluco y lipoproteínas.
Funciones RE liso
-Fabrica la mayoría de los lípidos celulares, los almacena y los transporta.
-Detoxificación
-Produce la contracción muscular.
-Interviene en el metabolismo y en la producción de pigmentos.
-Interviene en la degradación de glucógeno.
Funciones RE rugoso
-Participa en la síntesis y distribución de proteínas: las proteínas son sintetizadas en los ribosomas 
que están unidos a su membrana y van siendo introducidos a través de está en la luz del RE, al 
mismo tiempo que se van traduciendo. Estas proteínas pueden ser retenidas en el RE o ser 
transportadas al aparato de Golgi y, de allí, a los lisosomas, a la membrana plas´matica o al 
exterior celular mediante vesículas de secreción (que, posteriormente, se fusionan con la 
membrana plasmática para liberar su contenido fuera de la célula).
-Interviene en la glucosidación de proteínas.
El aparato de Golgi
Está formado por un conjunto de cisternas (sacos aplanados con forma de disco rodeados de 
membrana) y por vesículas asociadas. Las cisternas se disponen formando pilas, denominadas 
dictiosoma. El número y el tamaño de dictiosomas que presenta varían según la función que 
realiza la célula.
Se dice que el aparato de Golgi está polarizado porque en cada dictiosoma se diferencian dos 
partes: la cara cis y la cara trans.
-La cara cis: cerca de las membranas del RE y se orienta hacia el núcleo. Es convexa y presenta 
numerosas vesículas a su alrededor, cargadas de moléculas diversas. Estas vesículas, denominadas
vesículas de transición, se desprenden por gemación del RE y se fusionan con la primera cisterna 
de la cara cis, se produce, de este modo, un trasnporte de moléculas entre los dos orgánulos.
-La cara trans: se dispone cerca de la membrana plas´matica. De ella se desprenden por gemaciín 
unas vesículas grandes, llamadas vesículas de secreción, que contienen en su interior diversas 
moléculas.
En los bordes de las cisternas situadas en el centro del dictiosoma, hay numerosas vesículas, 
llamadas vesículas de transporte, se forman por gemación de una cisterna y se fusionan con la 
siguiente, realizando, de este modo, un traslado de moléculas de una cisterna a otra, siempre en 
dirección cis-trans.
Funciones
-Modificación, empaquetamiento, transporte, distribución y secreción de moléculas sintetizadas 
en el RE. Las proteínas y los lípidos pasan del RE a la cisterna de la cara cis del aparato de Golgi 
mediante las vesículas de transición. Desde aquí, las moléculas van pasando de una cisterna a otra 
y finalmente, se empaquetan en vesículas de secreción, que se desprenden por gemación de las 
cisternas de la cara trans del dictiosoma.
El destino de las vesículas de secreción es diverso, unas se acumulan en el citoplasma (lisosomas), 
otras se desplazan hasta la membrana plas´matica y se fusionan con ella, liberando su contenido 
exterior mediante exocitosis, y otras se acumulan cerca de la membrana plasmática y, cuando la 
célula recibe una señal externa, se fusionan con ella, liberando su contenido al exterior (exocitosis 
regulada).
-Regeneración de la membrana plasmática
-Glucosidación.
-Síntesis de polisacáridos
-Forma los lisosomas primarios.
Lisosomas
Son vesículas rodeadas de membrana que contienen unos 50 enzimas digestivos diferentes, que 
pueden hidrolizar biomoléculas.
Tipos de lisosomas:
-Lisosomas primarios
Se forman por gemación, a partir de cisternas del aparato de Golgi. Solo contienen enzimas 
hidrolíticos.
-Lisosomas secundarios
Se forman al fusionarse un lisosoma primario con una vacuola que contiene materiales para 
digerir. En su interior hay por tanto, enzimas hidrolíticos y materiales en proceso de digestión, por 
lo que su contenido es heterogéneo y su forma variable. Los lisosomas secundarios pueden ser: 
fagolisosomas, si el material que contienen es de origen exógeno y autofagolisosomas, si el 
material que contienen es de origen endógeno.
Funciones
Realizan la digestión intracelular, tanto el material captado del exterior de la célula por edocitosis 
como de los orgánulos inservibles.