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apuntes de psicobiologia
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mariollanos
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Tema 6 La estructura de la célula y sus orgánulosLa célula es la unidad estructural y funcional básica de todos los seres vivos (de la vida) La bases
biológicas del comportamiento dependen de millones de células
• La célula es la unidad más pequeña en la que se manifiestan todas las propiedades que
caracterizan a la vida. Esta cualidad se pierde cuando se separan los componentes.
• Todos los seres vivos, por grandes y complejos que sean, están todos constituidos por células.
Todas las actividades que pueden desarrollar dependen de las actividades de sus células.
• Todo organismo vivo ha sido alguna vez una única célula, que se transforma en grupos
organismos complejos celulares, en tejidos y estos en órganos que pueden formar sistemas. El que
sirve de base para la conducta es el sistema nervioso (SN) En él hay dos tipos de células:
neuronas y células de glÃ−a que sirven de soporte a células nerviosas.
Aunque las células son diferentes unas de otras en tamaño, forma y función (en especialización) tienen
muchos aspectos en común que son en los que nos vamos a centrar.
La vida apareció en nuestro planeta hace 3500-3600 millones de años y un primer paso fue la formación
de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas más simples que estaban en el agua, en la
atmosfera… gracias a la energÃ−a. AsÃ−, se fueron formando moléculas orgánicas sencillas y
aparecieron las asociaciones vivientes o vivas. No se sabe como aparecieron las células pero parece ser que
estas moléculas biológicas se fueron uniendo, por lo que se supone que fue por acumulación de
agregados, cuando se empezaron a aislar de su medio por una cubierta fina (membrana) que separa la vida de
las moléculas orgánicas del entorno. Estas formas de agregados parece que condujeron a organizarse en
estructuras que podrÃ−amos llamar precelulares (muy sencillas) pero que ya tenÃ−an una autonomÃ−a
(tenÃ−an reacciones) y parece ser que pudieron replicarse generación tras generación. AsÃ−, en millones
de años estas células que se podÃ−an parecer a las procariótas fueron evolucionando y haciéndose
más complejas (organismos pluricelulares) y se necesito una especialización y colaboración, lo que
condujo a grandes y complejas organizaciones celulares.
Nuestro organismo está compuesto por billones de células. La célula viva tiene una actividad
quÃ−mica muy grande (grandes funciones) y el metabolismo tiene lugar por miles de reacciones quÃ−micas
catalizadas por enzimas. Se tardó mucho tiempo en descubrirlas porque no habÃ−a aparatos adecuados o
medios para ello (en un mililitro de sangre, por ejemplo, hay cinco millones de células) hasta que no se
dispuso de estos mecanismos no se pudieron observar.
A principios del siglo XVII se empezaba a desarrollar cada vez más la óptica y se obtuvieron lentes cada
vez más potentes.
Cuando Robert Hooke (1665) realizó la primera descripción de células observándolas mediante
superposición de lupas, fue precisamente el primero en utilizar el término célula a lo que llamo “cell”
porque le recordaba a las celdillas de un panal de abejas. Estas estructuras tan elementales eran capaces de
realizar todas las funciones. En 1674, mediante superposición de lentes, Leeuwenhoek, que se considera el
padre del microscopio, descubrió células libres. Sin embargo no fue hasta bien entrado el siglo XIX
cuando gracias a los microscopios se demostró que no solo se observaban células en los tejidos vegetales
sino que también los animales estaban constituidos por células. Entonces se produjeron las
investigaciones de dos cientÃ−ficos alemanes llamados Schleiden (1838) y Schwann (1839) (un botánico y
un zoólogo que fueron los que formularon la teorÃ−a celular) que son los autores de la teorÃ−a celular.
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,Virchow (1856) añadió un punto más a esta teorÃ−a, un nuevo aspecto que es el que cada célula
proviene de otra célula anterior (todo lo vivo procede de lo vivo)
Ya en el siglo XX los microscopios electrónicos dieron una visión mucho más detallada y se sabe que las
células son muy complejas y son estructuras organizadas en orgánulos con diferentes funciones. Todas las
células están formadas por moléculas que se unen y las células de tamaños, formas… diferentes (e
incluso no todas) tienen las mismas estructuras. En general podemos considerar que la célula se compone
por una masa más o menos viscosa, el citoplasma y dentro contiene los orgánulos o subestructuras que
desempeñan funciones muy diversas y especÃ−ficas.
Los mejores microscopios ópticos tienen un poder de resolución 2000 veces superior a la visión de
nuestro ojo y recuerdan a una canica (estructura tridimensional) Esto permite distinguir diferentes orgánulos
con el microscopio óptico:
• Núcleo Al partir una célula por la mitad, observamos sus diferentes orgánulos (para que se vea su
estructura interna) Con el microscopio óptico distinguimos el núcleo que es un orgánulo
aproximadamente esférico (aunque varÃ−a en diferentes tipos de células), de posición también
tÃ−pica o prácticamente central (en algunas puede no ser asÃ−) y que se encuentra en todas las células
eucariotas (palabra que significa verdadero núcleo) El tamaño varÃ−a de unas a otras pero es
proporcional aproximadamente al tamaño del citoplasma. Es la parte más importante de la célula, en
él se encuentran las moléculas de ADN en los cromosomas o cromatina que son los responsables de la
transmisión genética. Con los colorantes adecuados y el microscopio óptico podemos distinguir otros
orgánulos:
♦ Cromatina es una maraña de aspecto fibroso que prácticamente ocupa casi todo el espacio
del núcleo, son cromosomas descondensados (los cromosomas son cromatina condensada)
por lo que contienen ADN.
♦ Nucleolo Es un orgánulo más o menos esférico, denso y que contiene sobre todo
material ARN (se cree que aquÃ− se sintetiza el ARN ribosómico)
• Citoplasma Es el espacio que rodea al núcleo pero que está dentro de la célula. Se pueden diferenciar
algunas estructuras con las tinciones adecuadas y el microscopio:
♦ Vacuolas bolsas o sacos sin estructura interna que suelen estar llenas de lÃ−quido y material
celular (mayores y más frecuentes en los vegetales que en los animales)
♦ Mitocondrias Son bastante abundantes en las células animales y vegetales y están en el
lÃ−mite de resolución en el microscopio óptico. Son las centrales energéticas de las
células.
¿Qué ocurre si miramos lo mismo pero con un microscopio electrónico que tiene mayor resolución?
Tiene hasta 250.000 veces de aumento del tamaño de un objeto. La célula aparece entonces con el
tamaño de un balón. Ahora aparecen estructuras de muy diversos tipos (canales, fibras, sacos...) A cada
una de estas estructuras u orgánulos se les ha ido dando un nombre y hoy dÃ−a hay técnicas de
segmentación por las que se pueden separar o aislar los orgánulos para estudiarlos mejor, con más detalle.
Membrana celular o plasmática
La membrana rodea a la célula y delimita su espacio. Su estructura solo puede verse con el microscopio
electrónico y está lleno de pliegues, repliegues, microvellosidades, invaginaciones, evaginaciones…y
aunque delimita el espacio fÃ−sico de la célula, no la aÃ−sla del medio (no funciona como una coraza)
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, sino que controla su contenido quÃ−mico por lo que tiene gran contacto con el exterior (controla las
sustancias que entran y salen de la célula) Además en las células nerviosas esto es particularmente
importante en la transmisión del mensaje. Todo el intercambio de materia entre el interior y el exterior esta
mediado por la membrana, está controlado por procesos bioquÃ−micos que ocurren en la membrana (las
funciones de la célula van a depender de las sustancias en intercambio) Si no fuera por esto, podrÃ−a morir
(por no conseguir materia de afuera necesaria para la vida y no poder desechar lo que no necesita) Cada una
de las funciones de la célula proviene de la absorción y secreción de sustancias.
En la composición quÃ−mica de la membrana se encuentran los glúcidos, lÃ−pidos y proteÃ−nas: mayor
cantidad de proteÃ−nas (52%), lÃ−pidos (40%) y por último los glúcidos (8%) Los fosfoglicéridos
(lÃ−pidos) forman parte de su estructura. Además, estos lÃ−pidos tienen una estructura más densa o polar
cargada negativamente y otra sin carga, este serÃ−a el otro extremo sin carga que es más ligero. Las
proteÃ−nas pueden ser de muy diferentes tipos pero la mayorÃ−a tienen función de transporte. Los
glúcidos son fundamentalmente polisacáridos que no se encuentran libres sino que están más bien
asociados a proteÃ−nas o a lÃ−pidos (glucolÃ−pidos o glucoproteÃ−nas)
Cuando se observa en el microscopio electrónico, parece como si la membrana tuviera tres capas: dos más
oscuras separadas por una más clara. Las lÃ−neas oscuras se han denominado como las terminaciones
densas de los lÃ−pidos y el área clara es la parte más ligera.
El modelo molecular de la membrana propuesto en 1982 y que es el aceptado a dÃ−a de hoy se propuso en los
años 70 por Singer y Nicolson, se llama modelo de mosaico fluido. Según este modelo, los lÃ−pidos de la
membrana formarÃ−an una doble capa de lÃ−pidos, una bicapa lipÃ−dica donde las moléculas estarÃ−an
ordenadas y los grupos polares (densos) estarÃ−an hacia dentro y fuera de la célula, (las proteÃ−nas
asimétricamente situadas) En esta bicapa lipÃ−dica fluida pueden estar las proteÃ−nas distribuidas de
forma muy irregular: en el exterior de la membrana, pueden atravesarla (proteÃ−nas intrÃ−nsecas o
integrales) , ser periféricas (extrÃ−nsecas) situarse sobre la superficie (en el citoplasma de la célula)…
La membrana es muy asimétrica y esto se hace más evidente porque las cadenas de glucolÃ−pidos y
glucopoteÃ−nas sobresalen sobre la superficie externa de la membrana. Además, estos componentes
(glucosa, proteÃ−nas y lÃ−pidos) no están estructurados de forma rÃ−gida y estable sino que hay cierto
grado fluidez, sus componentes tienen cierto grado de movilidad. Por tanto, los lÃ−pidos y las proteÃ−nas
integrales están dispuestos en una estructura en mosaico en el que las proteÃ−nas de la membrana están
como integradas o intercaladas en la bicapa que es relativamente continua. Tanto lÃ−pidos como proteÃ−nas
integrales pueden realizar movimiento de traslación dentro de la bicapa. Los principales componentes de la
membrana se mantienen en su lugar mediante interacciones muy débiles (sobre todo lÃ−pidos con
lÃ−pidos o lÃ−pidos con proteÃ−nas) y de carácter hidrofóbico. Tienen libertad o posibilidad de
movimiento lateral dentro de cada una de las bicapas pero el movimiento vectorial a través de la bicapa es
prácticamente imposible o está muy limitado lo que significa que un lÃ−pido o proteÃ−na que esta en una
mitad externa, no puede pasar a la mitad interna. Esta fluidez se debe al grado de saturación de los lÃ−pidos
de la membrana. El grado de saturación hace que sean fluidos a temperatura corporal y pueden realizar
movimientos laterales pero no vectoriales.
Otra caracterÃ−stica de la membrana es la asimetrÃ−a de sus componentes (lÃ−pidos, glúcidos y
proteÃ−nas) entre la superficie interna y la externa ya que se distribuyen de manera dispar, asimétrica.
AsÃ−, mientras la capa externa contiene un tipo de fosfolÃ−pido, la capa interna es rica en otro tipo de
fosfolÃ−pido y no hay posibilidad de intercambio por lo se considera que es una asimetrÃ−a constante (no
hay paso de un lado a otro) Tanto los glucolÃ−pidos como las glucoproteÃ−nas (glúcidos) solo se
encuentran en la superficie exterior. Las proteÃ−nas son el componente fundamental de todas las membranas
biológicas (son transportadoras, controlan la salida y entrada de sustancias, función de andamiaje…), son
importantes y además hay un gran número de enzimas. AsÃ−, las proteÃ−nas se han clasificado en
proteÃ−nas intrÃ−nsecas o integrales y proteÃ−nas extrÃ−nsecas o periféricas. Esta afirmación se ha
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