Paredes celulares Las superficies exteriores de las plantas, hongos y algunos protistas tienen recubrimientos relativamente rígidos y sin vida que se llaman.

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1 Paredes celulares Las superficies exteriores de las plantas, hongos y algunos protistas tienen recubrimientos relativamente rígidos y sin vida que se llaman paredes celulares. Las paredes celulares están hechas de polisacáridos como la celulosa o la quitina. Las paredes celulares soportan y protegen a las células que de otra manera serían frágiles y por lo general son porosas.

2 Paredes celulares Las paredes celulares están hechas de polisacáridos como la celulosa o la quitina.

3 Paredes celulares Las paredes celulares de las plantas pueden tener varias capas: Las paredes celulares primarias de las plantas son exteriores. Las paredes celulares secundarias son interiores. Las paredes celulares primarias de las células contiguas se unen por medio de la laminilla intermedia.

4 FIGURA 4-5 Paredes de células vegetales
Las paredes celulares primaria y secundaria están hechas principalmente de celulosa. Las células en crecimiento tienen sólo una pared celular primaria flexible. Algunas células vegetales, cuando llegan a la madurez, secretan la pared celular secundaria, que es más rígida. Las células contiguas están unidas por una laminilla intermedia hecha de pectina. 4

5 El citoesqueleto El citoesqueleto forma una red de fibras proteicas dentro del citoplasma. Está formado por microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos.

6 FIGURA 4-6a El citoesqueleto
a) El citoesqueleto le da forma y organización a las células eucarióticas; está formado por tres tipos de proteínas: microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos. 6

7 FIGURA 4-6b El citoesqueleto
b) Esta célula del revestimiento de la arteria de una vaca ha sido tratada con tinturas fluorescentes para observar los microtúbulos, los microfilamentos y el núcleo. 7

8 El citoesqueleto Funciones importantes del citoesqueleto:
Mantiene y da forma a la célula. Proporciona el movimiento celular. Proporciona el movimiento de los organelos, incluyendo la vesículas formadas durante la endocitosis y exocitosis. Facilita la división celular en los movimientos de los cromosomas y la citocinesis.

9 Cilios y flagelos Los cilios y flagelos son delgadas extensiones de la membrana plasmática.

10 FIGURA 4-7 Cilios y flagelos
Tanto los cilios como los flagelos contienen microtúbulos dispuestos en un anillo externo de nueve pares fusionados de microtúbulos que rodean a un par central no fusionado. Los pares externos tienen “brazos” hechos de proteína que interactúan con los pares contiguos para brindar la fuerza necesaria para la flexión. Los cilios y flagelos nacen de los cuerpos basales ubicados justo debajo de la membrana plasmática. 10

11 Cilios y flagelos Los cilios y los flagelos están formados por microtúbulos en una disposición “9+2”, estos se dirigen hacia arriba desde un cuerpo basal (derivado de un centriolo) anclado justo debajo de la membrana plasmática. Los cilios son cortos (10-25 micras) y numerosos, mientras que los flagelos son largos (50-75 micras) y menos numerosos.

12 Célula animal representativa
FIGURA 4-3 Una célula animal representativa 12

13 Cilios y flagelos Largos pares de microtúbulos se deslizan juntos (usando ATP), provocando el movimiento de los cilios y flagelos. Funciones: Los cilios o flagelos se pueden usar para mover a la célula. Los cilios se pueden usar para crear corrientes de liquido que se mueve en su ambiente.

14 Cilios y flagelos Funciones:
Los cilios o flagelos se pueden usar para mover a la célula. Los cilios se pueden usar para crear corrientes de liquido que se mueve en su ambiente.

15 Cómo se mueven los cilios y flagelos
FIGURA 4-8 Cómo se mueven los cilios y flagelos a) (Izquierda) Los cilios normalmente “reman”, impartiendo un movimiento paralelo a la membrana plasmática. Su movimiento se asemeja a los brazos de un persona cuando nada con brazada de pecho. (Derecha) Fotografía por SEM de los cilios que revisten la tráquea (la cual conduce aire a los pulmones); estos cilios expulsan el moco y las partículas atrapadas. b) (Izquierda) Los flagelos tienen un movimiento ondulatorio y dan propulsión continua perpendicular a la membrana plasmática. De esta forma, un flagelo unido a un espermatozoide puede impulsarlo hacia delante. (Derecha) Espermatozoide humano en la superficie de un óvulo. 15

16 FIGURA 4-8 (parte 1) Cómo se mueven los cilios y flagelos
a) (Izquierda) Los cilios normalmente “reman”, impartiendo un movimiento paralelo a la membrana plasmática. Su movimiento se asemeja a los brazos de un persona cuando nada con brazada de pecho. (Derecha) Fotografía por SEM de los cilios que revisten la tráquea (la cual conduce aire a los pulmones); estos cilios expulsan el moco y las partículas atrapadas. b) (Izquierda) Los flagelos tienen un movimiento ondulatorio y dan propulsión continua perpendicular a la membrana plasmática. De esta forma, un flagelo unido a un espermatozoide puede impulsarlo hacia delante. (Derecha) Espermatozoide humano en la superficie de un óvulo. 16

17 FIGURA 4-8 (parte 2) Cómo se mueven los cilios y flagelos
a) (Izquierda) Los cilios normalmente “reman”, impartiendo un movimiento paralelo a la membrana plasmática. Su movimiento se asemeja a los brazos de un persona cuando nada con brazada de pecho. (Derecha) Fotografía por SEM de los cilios que revisten la tráquea (la cual conduce aire a los pulmones); estos cilios expulsan el moco y las partículas atrapadas. b) (Izquierda) Los flagelos tienen un movimiento ondulatorio y dan propulsión continua perpendicular a la membrana plasmática. De esta forma, un flagelo unido a un espermatozoide puede impulsarlo hacia delante. (Derecha) Espermatozoide humano en la superficie de un óvulo. 17

18 El núcleo El núcleo es un organelo que consta de tres partes principales: Envoltura nuclear Cromatina Nucleolo

19 El núcleo La envoltura nuclear separa a los cromosomas del citpolasma.
La envoltura consta de una doble membrana con poros nucleares para la transportación de moléculas (agua, iones, proteínas, trozos de ribosomas y RNA). La membrana nuclear exterior tiene ribosomas incrustados.

20 FIGURA 4-9a El núcleo FIGURA 4-9a El núcleo
a) El núcleo está delimitado por una doble membrana exterior. En el interior hay cromatina y un nucleolo 20

21 FIGURA 4-9b El núcleo FIGURA 4-9b El núcleo
b) Micrografía electrónica de una célula de levadura que se congeló y rompió para revelar sus estructuras internas. Se distingue con claridad el enorme núcleo y los poros que penetran su membrana nuclear. Las estructuras de color rosa son las “proteínas guardianes” que revisten los poros. 21

22 El núcleo El núcleo contiene DNA en varias configuraciones.
Cromosomas condensados (durante la división celular). Cromatina difusa (el DNA dirige las reacciones por medio de un RNA mensajero para realizar la síntesis de proteínas celulares).

23 FIGURA 4-10 Cromosomas FIGURA 4-10 Cromosomas
Los cromosomas, visibles aquí en una micrografía óptica de una célula que se divide (a la derecha) en la punta de una raíz de cebolla, contienen el mismo material (DNA y proteínas), pero en un estado más compacto. FIGURA 4-10 Cromosomas 23

24 El núcleo Región dentro del núcleo que se tiñe de color oscuro llamada nucleolo. Son los sitios donde se realiza la síntesis de los ribosomas. Los ribosomas sintetizan las proteínas.

25 FIGURA 4-11 Ribosomas FIGURA 4-11 Ribosomas
Los ribosomas pueden encontrase libres en el citoplasma, ya sea solos o ensartados en moléculas de RNA mensajero, cuando participan en la síntesis de proteínas, como se observa en esta micrografía electrónica. También hay ribosomas incrustados al retículo endoplásmico rugoso. 25

26 Sistema de membranas El sistema de membranas incluye la membrana plasmática y las membranas de algunos organelos (núcleo, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, vesículas y vacuolas).

27 Sistema de membranas La membrana plasmática aísla a la célula y permite la regulación del transporte. Las plantas, los hongos, y además algunos protistas, tienen una pared celular fuera de la membrana plasmática.

28 Sistema de membranas Los sacos membranosos llamados vesículas transportan las membranas y el contenido especializado entre las regiones separadas del sistema de membranas. El retículo endoplásmico (RE), forma canales encerrados por membrana dentro del citoplasma. Existen dos formas de RE: liso rugoso

29 Sistema de membranas El retículo endoplásmico (RE), forma canales encerrados por membrana dentro del citoplasma. Existen dos formas de RE: RE liso RE rugoso

30 FIGURA 4-12 Retículo endoplásmico
Hay dos tipos de retículo endoplásmico: el RE rugoso y el liso. En algunas células los retículos rugoso y liso son continuos, como se muestra en la ilustración. En otras, el RE liso está más bien separado. La cara citoplásmica de la membrana del RE rugoso está salpicada de ribosomas (negro). 30

31 FIGURA 4-12 (parte 1) Retículo endoplásmico
ribosomas vesículas FIGURA 4-12 (parte 1) Retículo endoplásmico Hay dos tipos de retículo endoplásmico: el RE rugoso y el liso. En algunas células los retículos rugoso y liso son continuos, como se muestra en la ilustración. En otras, el RE liso está más bien separado. La cara citoplásmica de la membrana del RE rugoso está salpicada de ribosomas (negro). FIGURA 4-12 (parte 1) Retículo endoplásmico 31

32 Sistema de membranas El RE liso no tiene ribosomas.
Contiene enzimas que eliminan la toxicidad de las drogas (en las células del hígado), sintetizan lípidos y almacena iones de calcio.

33 FIGURA 4-12 (parte 3) Retículo endoplásmico
vesículas retículo endoplásmico liso FIGURA 4-12 (parte 3) Retículo endoplásmico Hay dos tipos de retículo endoplásmico: el RE rugoso y el liso. En algunas células los retículos rugoso y liso son continuos, como se muestra en la ilustración. En otras, el RE liso está más bien separado. La cara citoplásmica de la membrana del RE rugoso está salpicada de ribosomas (negro). FIGURA 4-12 (parte 3) Retículo endoplásmico 33

34 Sistema de membranas El RE rugoso tiene ribosomas incrustados en el exterior. Fabrica las proteínas como las enzimas digestivas y hormonas como la insulina que algunas células excretoras exportan a su ambiente y en sus membranas tienen enzimas que sintetizan varios lípidos.

35 Retículo endoplásmico rugoso
FIGURA 4-12 (parte 2) Retículo endoplásmico Hay dos tipos de retículo endoplásmico: el RE rugoso y el liso. En algunas células los retículos rugoso y liso son continuos, como se muestra en la ilustración. En otras, el RE liso está más bien separado. La cara citoplásmica de la membrana del RE rugoso está salpicada de ribosomas (negro). Retículo endoplásmico rugoso 35

36 Sistema de membranas El aparato de Golgi es una pila de bolsas aplanadas e interconectadas. Recibe proteínas del RE (a través de las vesículas) y las clasifica. Modifica algunas moléculas (por ejemplo, las proteínas a glucoproteínas). Empaca el material en vesículas para exportarlo.

37 El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan, de manera continua, y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. FIGURA 4-13 El aparato de Golgi El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan de manera continua y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. 37

38 FIGURA 4-13 (parte 1) El aparato de Golgi
El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan de manera continua y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. aparato de Golgi FIGURA 4-13 (parte 1) El aparato de Golgi 38

39 Las vesículas que llevan proteínas modificadas
llevan proteínas del RE se fusionan con el aparato de Golgi FIGURA 4-13 (parte 2) El aparato de Golgi El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan de manera continua y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. Las vesículas que llevan proteínas modificadas dejan el aparato de Golgi FIGURA 4-13 (parte 2) El aparato de Golgi 39

40 Sistema de membranas Destino de tres sustancias producidas por el sistema de membranas: Las proteínas secretadas en el RER, viajan a través de Golgi, y luego son exportadas por la membrana plasmática. La Figura 4-14 ilustra el proceso de los anticuerpos, proteínas producidas por los glóbulos blancos que se adhieren a los organismos invasores y ayudan a destruirlos.

41 FIGURA 4-14 Fabricación y exportación de una proteína
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42 Sistema de membranas Las proteínas digestivas producidas en el RER, viajan a través del aparato de Golgi, y se empacan como lisosomas para usarse en la célula. Los lisosomas se funden con las vacuolas alimentarias y digieren el alimento en nutrimentos básicos.

43 FIGURA 4-15 Formación y función de lisosomas y vacuolas alimentarias.
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44 Sistema de membranas Las proteínas y lípidos de la membrana producidos en el RE fluyen a través del aparato de Golgi, y reabastecen o agrandan las membranas plásmáticas y de los organelos.

45 FIGURA 4-13 El aparato de Golgi
El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan de manera continua y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. 45

46 Las vacuolas desempeñan muchas funciones
Vacuolas: bolsas de membrana celular llenas de fluido. Funciones de las vacuolas Las vacuolas contráctiles de organismos de agua dulce recolectan y drenan el agua. 46

47 FIGURA 4-16 (parte 1) Vacuolas contráctiles
Muchos protistas de agua dulce contienen vacuolas contráctiles. a) El agua entra de forma continua en la célula por ósmosis. En la célula, el agua es captada por los conductos colectores y drenada hacia el depósito central de la vacuola. b) Una vez lleno, el depósito se contrae y expulsa el agua a través de un poro en la membrana plasmática. 47

48 Las vacuolas desempeñan muchas funciones
Funciones de las vacuolas (continuación): Las vacuolas centrales vegetales tienen varias funciones. Participan en el equilibrio hídrico de la célula. Almacenan desechos, nutrimentos o pigmentos tóxicos. Proporcionan presión de turgencia en el citoplasma para mantener la rigidez de la célula. 48

49 Las mitocondrias extraen energía del alimento
Las mitocondrias son organelos redondos, ovalados o tubulares que tienen un par de membranas. La membrana interior forma pliegues profundos llamados crestas. El compartimiento intermembranas está ubicado entre la membrana externa e interna. La matriz se encuentra entre los pliegues de la membrana interior.

50 FIGURA 4-17 Una mitocondria
Las mitocondrias consisten en un par de membranas que encierran dos compartimientos de fluido: el compartimiento intermembranas ubicado entre la membrana externa e interna, y la matriz dentro de la membrana interior. La membrana exterior es lisa, pero la interior forma pliegues profundos llamados crestas. 50

51 FIGURA 4-17 (parte 1) Una mitocondria
Membrana exterior Membrana interior Compartimiento intermembranas FIGURA 4-17 (parte 1) Una mitocondria Las mitocondrias consisten en un par de membranas que encierran dos compartimientos de fluido: el compartimiento intermembranas ubicado entre la membrana externa e interna, y la matriz dentro de la membrana interior. La membrana exterior es lisa, pero la interior forma pliegues profundos llamados crestas. matriz crestas FIGURA 4-17 (parte 1) Una mitocondria 51

52 FIGURA 4-17 (parte 2) Una mitocondria
Membrana exterior Membrana interior Compartimiento intermembranas matriz FIGURA 4-17 (parte 2) Una mitocondria Las mitocondrias consisten en un par de membranas que encierran dos compartimientos de fluido: el compartimiento intermembranas ubicado entre la membrana externa e interna, y la matriz dentro de la membrana interior. La membrana exterior es lisa, pero la interior forma pliegues profundos llamados crestas. crestas 0.2 micras FIGURA 4-17 (parte 2) Una mitocondria 52

53 Las mitocondrias extraen energía del alimento
Las mitocondrias podrían ser restos de bacterias procarióticas (hipótesis endosimbiótica).

54 Las mitocondrias extraen energía del alimento
Funcionan como las “centrales eléctricas de la célula”. Las mitocondrias extraen energía de las moléculas de alimento. La energía extraída es almacenada en enlaces de alta energía del ATP. El proceso de extracción de energía implica reacciones anaeróbicas y aeróbicas.

55 Cloroplastos Los cloroplastos son organelos especializados rodeados por una doble membrana: Membrana exterior. Membrana interior; en la cual se encierra un fluido llamado estroma. La pila de bolsas membranosas, huecas e interconectadas (grana) dentro del estroma se llaman tilacoides.

56 FIGURA 4-18 Un cloroplasto
Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana, aunque por lo regular la membrana interna no se distingue en las micrografías electrónicas. La membrana interna encierra el estroma; dentro de éste hay pilas de bolsas que reciben el nombre de grana. La clorofila está embebida en la membrana de los tilacoides. 56

57 FIGURA 4-18 (parte 2) Un cloroplasto
Membrana exterior Membrana interior estroma tilacoide Canal que interconecta tilacoides FIGURA 4-18 (parte 2) Un cloroplasto Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana, aunque por lo regular la membrana interna no se distingue en las micrografías electrónicas. La membrana interna encierra el estroma; dentro de éste hay pilas de bolsas que reciben el nombre de grana. La clorofila está embebida en la membrana de los tilacoides. Granum (pila de tilacoides) 1 micra FIGURA 4-18 (parte 2) Un cloroplasto 57

58 Cloroplastos Las membranas de los tilacoides contienen clorofila y otros pigmentos que capturan la luz del sol y sintetizan azúcar, a partir del CO2 y agua (fotosíntesis).

59 FIGURA 4-18 (parte 1) Un cloroplasto
Membrana exterior Membrana interior estroma tilacoide Canal que interconecta tilacoides FIGURA 4-18 (parte 1) Un cloroplasto Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana, aunque por lo regular la membrana interna no se distingue en las micrografías electrónicas. La membrana interna encierra el estroma; dentro de éste hay pilas de bolsas que reciben el nombre de grana. La clorofila está embebida en la membrana de los tilacoides. Granum (pila de tilacoides) FIGURA 4-18 (parte 1) Un cloroplasto 59

60 Las plantas utilizan plástidos para almacenamiento
Los plástidos se encuentran sólo en las plantas y en los protistas fotosintéticos. Están rodeados por una doble membrana. Funciones: Almacenan el almidón, que se forma a partir de los azúcares producidos durante la fotosíntesis. Almacenan las moléculas de los pigmentos que imparten el color a las frutas maduras.

61 Las plantas utilizan plástidos para almacenamiento
Funciones: Almacenan el almidón, que se forma a partir de los azúcares producidos durante la fotosíntesis. Almacenan las moléculas de los pigmentos que imparten el color a las frutas maduras.

62 FIGURA 4-19 Un plástido FIGURA 4-19 Un plástido
Los plástidos, presentes en las células vegetales y de protistas fotosintéticos, son organelos rodeados por una doble membrana externa. Los cloroplastos son el tipo más conocido de plástidos, otros tipos almacenan diversos materiales, como el almidón que llena estos plástidos de células de papa. 62

63 Contenido de la sección 4.4
4.4 ¿Cuáles son las características principales de las células procarióticas? Las células procarióticas son pequeñas y tienen características especializadas en su superficie. Casi todas las células procarióticas (bacterias) miden < 5 micras de largo. Las células procarióticas tienen menos estructuras especializadas en su citoplasma.

64 Células procarióticas
Casi todas las células procarióticas (bacterias) miden < 5 micras de largo.

65 FIGURA 4-1 Tamaños relativos
Las dimensiones que suelen encontrarse en biología van desde unos 100 metros (altura de las secuoyas más altas) hasta unas cuantas micras (diámetro de la mayoría de las células) y unos cuantos nanómetros (diámetro de muchas moléculas grandes). Observa que en el sistema métrico (empleado casi exclusivamente en la ciencia en muchas regiones del mundo) se dan nombres distintos a las dimensiones que difieren en factores de 10, 100 y 1000. 65

66 Células procarióticas
Por lo general, está presente una pared celular rígida.

67 FIGURA 4-20 Células procarióticas
a) Las células procarióticas son más sencillas que las eucarióticas. Algunas, como las que se muestran en esta ilustración, tienen forma de bastoncillos. b) Otras toman la forma de esferas o hélices. c) Una fotografía por TEM de una bacteria esférica con cápsula. d) Algunas bacterias fotosintéticas poseen membranas internas donde se efectúa la fotosíntesis. 67

68 FIGURA 4-20c Células procarióticas
Cromosoma (región nucleoide) Pared celular Membrana plasmática ribosomas FIGURA 4-20c Células procarióticas c) Una fotografía por TEM de una bacteria esférica con cápsula. cápsula FIGURA 4-20c Células procarióticas 68

69 Células procarióticas
Algunas bacterias pueden moverse, impulsadas por flagelos. Las bacterias infecciosas tienen cápsulas revestidas con polisacáridos y capas legamosas en su superficie. Los pelos son proteínas que se proyectan hacia fuera de la pared de la célula de algunas bacterias para aumentar su adhesión.

70 Células procarióticas
Pueden tomar forma de bastoncillos (bacilos), esferas (cocos) o hélices (espirilos).

71 FIGURA 4-20b Células procarióticas
b) Otras toman la forma de esferas o hélices. FIGURA 4-20b Células procarióticas 71

72 Células procarióticas
Tienen un solo cromosoma circular que consiste en una hebra larga de DNA. Este cromosoma está enroscado y se encuentra en la región central de la célula, llamada región nucleoide. Pequeños anillos de DNA (plásmidos) ubicados en el citoplasma.

73 Células procarióticas
Carecen de núcleo y de otros organelos encerrados en membranas. Algunas bacterias fotosintéticas tienen membranas internas en las cuales se localizan las proteínas que captan la luz. El citoplasma puede contener gránulos de alimento.

74 FIGURA 4-20d Células procarióticas
d) Algunas bacterias fotosintéticas poseen membranas internas donde se efectúa la fotosíntesis. Membranas fotosínteticas 74