Vacuolas y vesículas citoplasmáticasLas vacuolas son sáculos de forma globular que almacenan todo tipo de sustancias. Se forman a partir del Retículo Endoplasmático, Aparato de Golgi, mitocondrias, etc. Su estructura es simplemente una “bolsa” (sáculo) constituido por una membrana, y entre sus funciones destaca la de servir como almacén de sustancias de reserva, medio de transporte entre orgánulos citoplasmáticos, y regular la presión osmótica.
Las vacuolas son un componente típico del citoplasma vegetal. En una célula adulta las vacuolas ocupan casi todo el interior de la célula limitando el protoplasma a una delgada capa. A veces hay varias vacuolas y el citoplasma se presenta como una red de finos cordones conectados a la delgada capa de citoplasma que rodea al núcleo.
La membrana que limita la vacuola, el tonoplasto es selectivamente permeable, e interviene especialmente en el mantenimiento de la turgencia celular y en el crecimiento. La habilidad de las vacuolas de captar y almacenar agua permite crecer a las plantas, con muy poca gasto de material.
El contenido de la vacuola es el jugo celular y está constituido por agua y una variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos:
a) de reserva como azúcares y proteínas;
b) de desecho como cristales y taninos;
c) venenos (alcaloides y determinados glucósidos) que sirven a la planta de defensa contra los herbívoros;
d) pigmentos hidrosolubles como antocianos (rojo, violeta, azul), que dan su color característico a la coloración otoñal del follaje, los pétalos, las frutas, las hojas pardo-rojizas como repollos, y raíces como la de la remolacha azucarera.
Las vesículas citoplamáticas son pequeños sacos de membrana de forma más o menos esférica que aparecen en el citoplasma, de aproximadamente 50 nm de diámetro.
Las vesículas se forman y se cargan de contenido (moléculas) en orgánulos muy concretos de la célula y tienen destinos específicos.
Sirven para transportar moléculas entre el Golgi, el RE y el lisosoma; también transportan las sustancias que una célula libera al exterior (secreción) y las que toma por endocitosis a través de la membrana plasmática
La mayoría de las moléculas de comunicación son empaquetadas en vesículas cuando se sintetizan.
Las Mitocondrias
Son orgánulos polimorfos que aparecen en grandes cantidades en las células eucariotas, formando en su conjunto el condrioma. Poseen una membrana mitocondrial externa y una membrana mitocondrial interna impermeable con crestas interiores que incrementan su superficie, y teniendo en el interior un líquido interno o matriz rico en enzimas y en el que se dan reacciones bioquímicas.
Poseen además su propio ADN que recibe el nombre de ADN mitocondrial que es circular como en bacterias. Su actividad principal es oxidar la materia orgánica para obtener energía (Respiración Celular) que se almacena en forma de ATP.
Las enzimas ATP sintetasas necesarias en este proceso se localizan sobre las crestas, en los oxisomas. Esta energía se consume en las reacciones celulares: síntesis, transporte activo de membrana, desplazamiento, etc
Glucólisis y respiraciónLa oxidación de la glucosa es una fuente principal de energía en la mayoría de las células. Cuando la glucosa se degrada en una serie de pequeños pasos por medio de enzimas, una proporción significativa de la energía contenida en la molécula vuelve a empaquetarse en los enlaces fosfato de las moléculas de ATP.
La primera fase en la degradación de la glucosa es la glucólisis que se efectúa en el citoplasma de la célula. La segunda fase es la respiración aeróbica, que requiere oxígeno y, en las células eucarióticas, tiene lugar en las mitocondrias. La respiración comprende el ciclo de Krebs y el transporte terminal de electrones acoplado al proceso de fosforilación oxidativa. Todos estos procesos están íntimamente relacionados.
En condiciones anaeróbicas, el proceso de fermentación transforma al ácido pirúvico producido por la glucólisis o en etanol o en ácido láctico, todos productos aprovechables a nivel industrial.
Es posible saber cómo y en qué cantidad la energía química, originalmente presente en la molécula de glucosa, se recupera en forma de ATP en el curso de la degradación de la molécula de glucosa.
Así, es posible calcular el rendimiento energético global de la oxidación de la glucosa, que puede dar como resultado un máximo de 38 moléculas de ATP.
La actividad de la glucólisis y la respiración están reguladas de acuerdo con las necesidades energéticas de la célula
Hasta ahora nos hemos referido a la degradación de la molécula de glucosa, pero otras moléculas alimenticias, que incluyen a las grasas, los polisacáridos y las proteínas, pueden ser también degradadas a compuestos que pueden ingresar en las vías centrales -glucólisis y ciclo de Krebs- en diferentes pasos. La biosíntesis de compuestos orgánicos utiliza los compuestos precursores derivados de intermediarios en la secuencia respiratoria y es impulsada por la energía derivada de esos procesos. Así, otras vías catabólicas y anabólicas están íntimamente interrelacionadas.
Los Cloroplastos
Son orgánulos típicos de las células vegetales fotosintéticas y de los protistas algales.
Presentan una membrana externa permeable, una membrana interna poco permeable con muchas proteínas de transporte, y en el interior un medio interno o estroma en el que aparecen sáculos aplastados o interconectados con pigmentos fotosintéticos llamados tilacoides que pueden formar en conjunto las grana.
Cada granum (singular de grana) se parece a una pila de monedas, en donde cada moneda corresponde a un tilacoide.
La clorofila, es el pigmento fotosintético más común y abundante y se encuentra asociada a las membranas de los tilacoides, junto a las enzimas necesarias para las reacciones de la fotosíntesis que requieren luz.
La función del cloroplasto, entonces, es la fotosíntesis, en la que la materia inorgánica es transformada en orgánica utilizando la energía obtenida a partir de la energía solar mediante los pigmentos fotosintéticos. Otra función es acumular sustancias.
En las plantas, los cloroplastos se encuentran localizados principalmente en las células del mesófilo, tejido que se ubica en el interior de la hoja. Cada célula del mesófilo contiene 20 a 100 o más cloroplastos, que pueden crecer y multiplicarse, y dar origen a nuevos cloroplastos.
La FotosíntesisDurante miles de años la gran industria química de la biósfera ha dependido de la energía solar.
Las plantas, los protistas fotosintéticos, las algas verde-azules y algunas bacterias son productores capaces de transformar la energía solar en energía química almacenada mediante el proceso de fotosíntesis.
Estos importantes organismos producen más de 200 mil millones de toneladas de nutrientes. La energía química almacenada en éstos sirve de combustible para las reacciones metabólicas que mantienen la vida en el planeta
Los productores son autótrofos (que se nutren a sí mismos, del griego auto que significa “ a uno mismo”, de trophos que significa “ nutrición”); es decir, organismos que fabrican sus propios alimentos a partir de materias primas inorgánicas y, por tanto no dependen, para su nutrición , de otros organismos.
Los heterótrofos, a diferencia de los autótrofos, deben alimentarse de otros organismos para sobrevivir.
¿Donde se lleva a cabo la fotosíntesis?
Durante la fotosíntesis, la clorofila atrapa la energía de la luz solar y la utiliza para producir ATP. Posteriormente, la energía contenida en el ATP se utiliza en las reacciones de producción de carbohidratos de alto contenido energético. Las principales materias primas utilizadas en la fotosíntesis son el agua y el dióxido de carbono. Utilizando la energía que las moléculas de clorofila atrapan de la luz solar, el agua se hidroliza, el oxígeno se libera y el hidrógeno se combina con el dióxido de carbono para formar moléculas de carbohidratos.
La fotosíntesis, al igual que la respiración celular, es un proceso de oxidorreducción (redox).
El proceso de fotosíntesis comprende dos fases: una inicial, en la que participa la energía lumínica, llamada fase primaria o lumínico dependiente, y otra posterior, donde se produce la materia orgánica y que recibe el nombre de fase secundaria o lumínico independiente.
Imagen superior. Resumen del Proceso de Fotosíntesis. El Núcleo Celular.
Las células eucariotas separan su ADN del citoplasma mediante la envoltura o membrana nuclear, siendo el medio interno nuclear llamado nucleoplasma y en el cual están el nucleolo y la cromatina (ADN).
El núcleo se compone de:
-Envoltura nuclear: Es una doble membrana que separa el citoplasma del nucleoplasma y que está en comunicación con el RE rugoso. Esta envoltura está atravesada por un elevado número de poros. La función de la envoltura nuclear es separar el medio nuclear del citoplasma y regular el intercambio de sustancias a través de la membrana interna y los poros.
-Nucleoplasma, jugo nuclear, cariolinfa o carioplasma: Es el medio interno del núcleo compuesto por proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, glúcidos, sales minerales e iones, siendo su función la síntesis de ácidos nucleicos.
-Nucleolo: Es un orgánulo esférico sin membrana, pudiendo haber uno o dos en cada núcleo. Está constituido por proteínas, cadenas de ARN y bucles de ADN con genes que dirigen la síntesis del ARNr. Su misión es organizar los componentes de los ribosomas que se crean por separado y salen al citoplasma en dónde se unen con la proteína.
-Cromatina: Está constituida por filamentos de ADN que en la fase de reposo aparecen formando condensaciones en forma de ovillo, mientras que en la reproducción celular da lugar a cromosomas. En la fase de reposo su función es la expresión de su información genética dando lugar a ARNm. Otra función es conservar y transmitir la información genética del ADN para lo que se forman dos cromátidas iguales que se organizan en cromosomas.
-Cromosomas: Son estructuras con forma de bastoncillo constituidos por ADN e histonas y que se forman por condensación de cromatina durante la meiosis y mitosis, y variando su número según la especie (En individuos de reproducción sexual 2n, formado por dos juegos de cromosomas homólogos). Su función es facilitar el reparto de la información genética contenida en el ADN.
Ampliar información en los siguientes vínculos:
http://www.curtisbiologia.com/node/76
ANATOMIA CELULAR
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