Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-19

Vista previa del material en texto

6 6 B H E a g n l a v k I j d e la l é l u l a
(a ) N úc leo
f>) N úc leo d e un a cé lu la d e levadura
A R G U R A 4-8 E l n ú c le o ( a ) El núcleo está delim itado por 
una membrana de doble capa atravesada por poros. Dentro hay 
oom atlna y un nucléolo, (b ) imagen de MEB del núcleo de una 
célula de levadura, l a s 'proteínas guardianas* del com plejo del poro 
nuclear aparecen coloreadas d e rosa. Esu s proteínas revisten los 
poros nucleares.
C o m o las proteínas se s in te tizan e n los ribosom as del c ito ­
p lasm a, las cop ias de los p lanos d e las proteínas q ue están e n el 
A D N d eb en atravesar la m e m b ran a n u c lear para llegar a l c ito ­
p lasm a. Para esto , la in fo rm ac ió n genética se co p ia d e l A D N en 
m o lécu las del A R N m ensa jero (A R N m ), q ue via jan por los poros 
d e la en vo ltu ra n u c lear h a d a los ribosom as e n e l c itop lasm a. Esta 
in fo rm a d ó n , cod ificada p o r la sen ten cia de los n u d e ó t id o se n el 
A R N m , se usa para d ir ig ir la s ín tesis d e las p rote ínas celulares, lo 
q ue ocurre e n los r ibosom as (F IG U R A 4-10). E n e l cap ítu lo 12 se 
an a lizarán co n m ás d eta lle estos procesos.
A F IG U R A 4-9 C ro m o s o m a s Los cromosomas, q ue aquí se ven 
en una micrografia óptica de una célu la en división (a la derecha) en 
b punta de una raíz d e cebolla, contienen el mismo material (ADN y 
proteínas) que la cromatlna de las células contiguas q ue no están en 
división.
P R E G U N T A ¿Po r q ué la cromatlna forma estructuras diferenciadas 
(cromosomas) en las célu las en d M sIón ?
E l nuc léo lo e s e l c e n tro d e ensam b la je d e lo s ribosom as 
lo s núcleos d e las células eucariontes tienen p o r lo m enos u n nu- 
d e o lo ( 'n ú c le o p eq ueñ o '; té a u la figura 4-8a). F.I nucléo lo es el 
centro d e la síntesis d e los ribosom as. C o n sta d e A R N ribosom ai 
(A R N r ) , proteínas, ribosom as e n varias etapas d e síntesis, y el A D N 
lleva la s genes q ue codifican el A R N ribosom ai.
U n r ib o s o m a es un a pequeña p artícu la com puesta d e A R N 
rib o so m ai y d e proteínas q ue fu n c io n an co m o 'm e s a d e traba­
j o ' para la s ín tesis d e p rote ínas e n e l c ito p lasm a d e la cé lu la . Así 
co m o un a mesa de traba jo s irve para constru ir m u chos objetos 
diferentes, cu a lq u ie r rib o so m a puede usarse para s in te tiza r cual­
qu iera d e los m illa res d e proteínas q u e hace un a cé lu la . E n el 
m icro scop io e lec trón ico , los ribosom as se v e n co m o granulos
A F IG U R A 4-10 R ib o s o m a s lo s ribosomas d e esta Imagen de 
MEB (derecha) están unidas a una molécula d e ARN mensajero y 
forman un pollrrlbosoma. Los ribosomas sintetizan una proteina, 
nd lcado por la cadena d e aminoácidos.
www.FreeLibros.me
Estructura y funciones de la célula 6 7
oscuros ya sea sueltos, im preg n and o las m em branas de la e n vo l­
tura nuclear y e l retícu lo end o p iasm ático (F IG U R A 4-11), o com o 
po lirribo so m as ( 'm u c h o s r ib o so m as ') agrupados e n la s cadenas 
de A R N m (v é a n la figura 4-10).
E s tu d io de ca so c o n t i n u a c i ó n
Refacciones para el organismo 
humano
Reemplazar las cé lu las d e p ie l destruidas por una quem adura 
requiere una enorm e proliferación d e cé lu las nuevas generadas 
por las q ue rodean la p an e quemada. En la d ivisión ce lu lar se 
repancn los crom osom as del núcleo de la cé lu la madre, que 
contienen e l ADN, entre las célu las hijas. Cuando cada célu la 
se prepara para d ivid irse, crece, fo rm a nuevos organelos y 
otros com ponentes necesarios para sus descendientes. Este 
crecim iento depende del A D N d e l núcleo, q ue p roporciona un 
plano para la form ación de proteínas, incluyendo las enzim as 
que favorecen la síntesis d e o tras m oléculas biológicas.
Dentro del nucléolo del núcleo, el ADN d irig e la síntesis de los 
ribosomas, q ue sirven com o 'm esas de trabajo" citoplásm lcas, 
para la síntesis d e proteínas. Por su función crucial e n la 
producción d e cé lu las nuevas, el núcleo ayuda a sanar a las 
v íctim as d e quem aduras.
E l citoplasm a de los eucariontes contiene 
un elaborado sistem a de m em branas
Todas las célu las eucariontes tienen u n e labo rado sistem a d e m em ­
branas que eng loban la cé lu la y crean com partim entos internos en 
e l citop lasm a. Im ag in a un a fábrica g rande co n m uchas salas y ed ifi­
cios separados. C ad a sa la a lo ja m aqu inaria especializada y algunas 
están conectadas para q ue u n producto co m p licado se e labore en 
etapas. A lgunos productos deben pasar a otros edificios antes de 
term inarlos. La fábrica debe im portar m aterias prim as, p ero hace y 
repara su m aqu inaria y ex p o lia algunas d e sus productos.
D e m anera eq u ip arab le , reg iones especia lizadas d e l c ito ­
p lasm a, d e lim ita d as p o r m em branas, separan d ive rsas reaccio­
nes b io q u ím ic a s y p rocesan tipos d ife ren tes d e m o lé c u la s de 
d e tta s m aneras. La cu a lidad f lu id a d e la s m em branas les p e rm i­
te fu s io n arse u n a s co n o tras, d e m o d o q u e los co m p artim en to s 
in te rno s p u e d e n conectarse , in te rca m b ia r partes d e m em brana 
y tran sfe rir e l co n ten id o a o tro s co m p artim en to s para d istin tos 
tipos d e p rocesam ien to . Sacos l la m a d o s v e s íc u la s trasladan 
m em b ran as y co n ten id o s esp ed a les en tre d is tin ta s regiones 
d e l s istem a. Las ves ícu la s tam b ién pueden fusionarse co n la 
m em brana p lasm ática y exp o rta r a s í su co n ten id o d e la cé lu la . 
¿C ó m o saben las vesícu las a d ó n d e ¡r e n el co m p le jo sistem a 
d e m em branas? Los investigado res han d escub ie rto q u e d erla s 
p rote ínas insertadas e n la s m em branas fu ng en co m o 'e t iq u e tas 
p o s ta le s ' q u e esp erifican la d ire cd ó n a la q u e se e n v ía u n saco 
y su co n ten id o .
H sistem a d e m em branas d e la cé lu la com prende : la m em ­
b ran a p lasm ática , m em brana nuclear, re tícu lo endop iasm ático , 
ap ara to d e C.olgi, llsosom as, vesícu las y vacuo las, q ue se explora­
rán e n secciones posteriores.
E l re tícu lo en d o p iasm ático fo rm a can a le s envueltos 
en m em b ran as d e n tro del c itop lasm a
1*1 r e t íc u lo e n d o p ia s m á tic o ( R E ) consiste e n u n a serie d e m em ­
branas interconertadas que form an u n laberin to d e sacos apla­
nados y canales d en tro d e l citop lasm a (reíicu lo s ignifica 'r e d ' 
y endopiasm ático, d en tro d e l d top lasm a; ufase la figura 4-11). La 
m em brana d e l re tícu lo endop iasm ático com pone hasta 5 0 % de 
las m em branas d e la célu la. En tre sus m uchas funciones está servir 
co m o centro para la síntesis d e proteínas d e m em brana y fosfolí- 
p idos. Esto e s im portan te porque la m em brana d e l re tícu lo endo- 
p lasm ático se fu s io n a y transporta constantem ente a l aparato de 
G olg i, lisom as y la m em brana plasm ática, la s células eucariontes 
tienen dos form as d e retícu lo endop iasm ático : rugoso y liso. A l­
gunas partes d e l re tícu lo endop iasm ático rugoso co n tinúan e n la 
m em brana nuclear así co m o parte d e l re tícu lo endop iasm ático liso 
con tinúa en e l rugoso (tó a te la figura 4-3).
R E liso < F IG U R A 4-11 R e t íc u lo 
e n d o p ia sm á tic o (a ) En algunas células, 
* piensa que d retículo endopiasmático 
rugoso y el liso están unidos, como 
se observa e n la Ilustración. En otras, 
el retículo endopiasmático liso puede 
estar separado. Los ribosomas (puntos 
anaranjados) cubrenel lado que d a al 
dtoplasm a de la membrana del retículo 
endopiasmático rugoso, (b ) Imagen de 
MET del retículo endopiasmático Uso 
y rugoso con vesículas.
www.FreeLibros.me
6 8 l u ; i l » 7 J » « U v d a de la célula
R e tícu lo endop lasm átíco liso . N o tiene ribosom as y está especiali­
zado e n diferentes actividades según la cé lu la e n q ue se encuentre. 
En algunas célu las e l retícu lo endop lasm átíco liso e labora grandes 
cantidades d e líp idos, co m o horm onas esteroideas hechas de co- 
lesferol. Po r e jem p lo , las horm onas sexuales so n producidas por 
d retículo endop lasm átíco liso e n los órganos reproductivos d e los 
m am íferos. E l retículo endop lasm átíco liso abunda tam b ién e n las 
células del h ígado, donde con tiene enz im as q ue desintoxican p ro ­
ductos n o d vo s co m o e l a lcohol y subproductos del m etabolism o, 
ro m o el am on iaco . Otras enz im as del retícu lo endop lasm átíco 
liso del h ígado degradan e l g lucógeno (u n carboh id rato q ue se al­
macena e n el h íg ad o ) e n m oléculas d e glucosa que proporcionan 
energía. E l retículo endop lasm átíco liso a lm acena ca ld o e n to ­
das las células, p ero e n los m úsculos esqueléticos es m ás grande y 
fe especializa e n alm acenar las grandes cantidades de ca ld o q ue se 
requieren para Lis con tracdones musculares.
R e tícu lo endop lasm átíco rugoso. Los ribosom as del retícu lo e n d o ­
p lasm átíco rugoso son centros de síntesis d e proteínas. Po r e jem ­
p lo , las d iversas proteínas insertadas e n las m em branas celulares se 
e laboran ah í. Lo s ribosom as d e l retícu lo endop lasm átíco rugoso 
son tam b ién centros de e lab o rad ó n de proteínas co m o las enzim as 
digestivas y las ho rm o n as (p o r e jem p lo , la in su lin a ) q u e derlas 
células exportan. C u a n d o se s intetizan estas proteínas, se pasan a 
través de la m em brana del retícu lo endop lasm átíco a l com parti­
m en to interior. Las proteínas sintetizadas para secred ón externa 
o para usarse e n o tra parte d e l in terio r d e la célu la se m ueven por 
los ranales d e l retícu lo endoplasm átíco, donde son quím icam ente 
m odificadas y dob ladas e n sus estructuras trid im ensionales correc­
tas. A l cabo d e un tiem po, las proteínas se acum ulan e n las bolsas 
de la m em brana q ue surgen co m o vesícu las que transportan su car- 
g i de proteínas a l aparato d e Golgi.
El a p a ra to d e G o lg i c la s if ica , a lte ra qu ím icam en te 
y em p aca m olécu las im p o rtan tes
El a p a ra to d e G o lg i. llam ad o así por e l m éd ico y b ió log o ce lu lar 
ita lian o G a m illo G olg i, q u ien l o descubrió a finales del s ig lo X IX , 
«s un co n ju n to espedalizado d e m em branas derivadas del retículo 
endoplasm átíco. T ie n e e l aspecto d e un a p ila de sacos ap lanados 
e interconectados (F IG U R A 4-12). La fu n d ó n p rin c ipa l del aparato 
de G o lg i es m odificar, clasificar y em pacar proteínas producidas 
p o r e l retícu lo end o p lasm átíco rugoso. Ix » com partim entos del 
aparato d e G o lg i f i in d o n a n co m o las salas d e term inado d e una 
fabrica, d o n d e se d a n los toques fina les a los productos antes de 
em pacarlos y exportarlos. Las vesículas del retícu lo endoplasm áti- 
co rugoso se fusionan co n un lad o d e l aparato d e G o lg i, incorpo­
ran sus m em branas y vac ían su con ten ido e n los sacos d e éste. En 
los com partim entos d e l aparato d e G olg i, algunas d e las proteínas 
sintetizadas e n e l retícu lo end o p lasm átíco rugoso sufren nuevas 
m odificadones; por e jem p lo , es posib le que se agreguen carbohi­
dratos para form ar glucoproteínas. A lgunas proteínas grandes se 
d iv iden e n fragmentos m ás pequeños. Po r ú ltim o, d e l lad o opues­
to del aparato de G o lg i b rotan vesículas q ue se llevan los productos 
lerm inados para usar e n la célu la o expulsar a l exterior.
E l ap ara to d e G o lg i realiza las fu n d on es siguientes:
• M o d ifica algunas m o lécu las; un a fu n d ó n im portan te es agre­
g ar carboh id ratos a p rote ínas para hacer g lucoproteínas. Tam ­
b ié n degrada algunas p rote ínas e n pép tidos m ás pequeños.
Vesículas quo llevan 
proteínas modificadas 
dejan el aparato de Golgi
▲ F IG U R A 4-12 A p a ra to d e G o lg i El aparato d e Golgt es un 
apilamiento de sacos membranosos aplanados, l a s vesículas 
transportan la membrana celular y e l material q ue engloba del 
retículo endoplasmátíco al aparato de Golgi. l a flecha muestra la 
dirección del movimiento de los materiales por e l aparato d e Golgi, 
donde son modificados y clasificados. Las vesículas brotan d e l lado 
opuesto el aparato d e Golgi al retículo enctoplasmátlco.
• S in tetiza a lgunos p o lisacáridos usados e n las paredes d e las 
célu las vegetales, co m o celu losa y pectina.
• Separa va r ia s proteínas y líp id o s recib idos d e l re tícu lo e n d o ­
p lasm átíco según su d estin o . Po r e jem p lo , e l aparato d e G o l­
gi separa las en z im as digestivas, destinadas a los lisosom as, 
d e l co lestero l usado e n la s ín tesis d e la m em brana y d e las 
proteínas con fu n c ió n de ho rm o n as q ue secretará la célu la.
• Empaca las m oléculas term inadas en vesículas q ue transporta a 
otras panes d e la célu la o a la m em brana plasm ática para expor­
tarlas.
Las p ro te ínas secre tadas se m odifican a l p asa r p o r la célula 
P ira en tender có m o se co o rd in an algunos com ponentes del siste­
m a d e m em branas, considera la m anufactura y e xp o nad ó n de una 
proteina extrem adam ente im portante llam ada anticuerpo (F IG U R A
4-13). Ix » anticuerpos son g lucoproteínas p rod ud das p o r leuco- 
d tos q ue se unen a invasores d e l exterior (co m o bacterias pató­
genas) y los destruyen. Las proteínas con fu n d ó n d e anticuerpos 
se sintetizan e n los ribosom as d e l retícu lo endop lasm ático rugo­
so d e los leucod tos y se em pacan e n las vesículas form adas e n la 
membrana del retículo. Estas vesículas pasan al aparato de G olg i, 
donde se fusionan las m em branas y se depositan e n el in te rio r las 
proteínas, a las que a co n tin u ad ó n se unen carbohidratos. I.as pro­
teínas se vu e lven a em pacar en vesícu las form adas con la membra-
www.FreeLibros.me