Orgánulos celulares II: Núcleo y organelas especiales (Biología 2º Bachillerato), Apuntes de Biología

¡Descarga Orgánulos celulares II: Núcleo y organelas especiales (Biología 2º Bachillerato) y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato TEMA 9: ORGÁNULOS CELULARES II 1. EL NÚCLEO a. ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO LA ENVOLTURA NUCLEAR EL NUCLEOPLASMA LA CROMATINA EL NUCLÉOLO b. EL NÚCLEO EN DIVISIÓN LOS CROMOSOMAS 2. LAS MITOCONDRIAS 3. LOS CLOROPLASTOS El núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos presentan doble membrana. El núcleo contiene el material genético y controla la actividad celular. Dentro de las mitocondrias y los cloroplastos se producen importantes procesos metabólicos (respiración y fotosíntesis), por lo que se les conoce como orgánulos membranosos energéticos. 1.- EL NÚCLEO Es el orgánulo principal de la célula eucariótica. Según la teoría de la endosimbiosis se formó por el plegamiento de la membrana plasmática de una célula procariota. Su función principal es la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos. Alma- cena la información genética, pasándola a las células hijas en el momento de la divi- sión celular. Una parte de la información genética se encuentra almacenada en el ADN de cloroplastos (5-10%) y mitocondrias (2-5%). El núcleo controla todas las actividades celulares, ejerciendo su control al determinar qué proteínas enzimáticas deben ser producidas por la célula y en qué momento. El control se ejerce a través del ARN mensajero. El ARN mensajero, que se sintetiza por transcripción del ADN, lleva la información a los ribosomas, en el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas enzimáticas que controlan los procesos metabólicos 1 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato Normalmente la célula posee un núcleo aunque algunas lo pierden en su proceso de diferenciación, como los glóbulos rojos de los mamíferos, y otras pueden tener dos (paramecio, hepatocitos) e incluso más de dos (células multinucleadas como las fibras musculares). Su tamaño oscila entre 5 y 25 μm (aproximadamente un 10% del volumen celular). La posición del núcleo es una característica del tipo celular. En células embrionarias ocupa una posición central, en adipositos está lateralizado y en células secretoras se sitúa en la zona basal, quedando el resto de orgánulos entre él y el polo secretor. El núcleo puede encontrarse de dos formas distintas según el momento del ciclo celular: en interfase o en división. ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO La interfase es un estado aparente de reposo, en realidad es la etapa de mayor actividad metabólica. En interfase se pueden observar en el núcleo: una envoltura nuclear y una matriz nuclear o nucleoplasma en cuyo seno se encuentra la cromatina y el nucléolo. 2 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato LA CROMATINA La cromatina es una sustancia de aspecto fibroso que se encuentra dispersa por todo el nucleoplasma y se tiñe intensamente con colorantes básicos. Se compone de ADN y unas proteínas de carácter básico denominadas histonas. Es el componente principal del núcleo: en ella se encuentra almacenada la información genética que gobierna todos los procesos celulares. Se halla constituida por fibras de ADN en diferentes grados de condensación. El nú- mero de filamentos es igual al número de cromosomas durante la división del núcleo. Se distinguen dos tipos de cromatina: la heterocromatina o cromatina condensada (se tiñe oscura), que no se descondensa durante la interfase y, por tanto, no se expre- sa, y la eucromatina (se tiñe clara) o cromatina difusa, que sí se descondensa y se expresa. La heterocromatina que está siempre condensada en todas las células de un organis- mo se llama heterocromatina constitutiva, y suele coincidir con los elementos es- tructurales de los cromosomas (telómeros y centrómeros). Se denomina heterocro- matina facultativa aquella que está condensada en sólo algunas células del organis- mo (genes que están organizados como heterocromatina sólo en ciertos tipos celula- res o en ciertos estadios del desarrollo). La cromatina está constituida básicamente por la denominada fibra de 100 Å, también llamada «collar de perlas». Dicha fibra está, a su vez, formada por la doble hélice de ADN de 20 Å, que se asocia a unas proteínas básicas denominadas histonas. La fibra de cromatina de 100 Å es una sucesión de nucleosomas. Esta estructura está forma- da por un octámero de histonas (ocho moléculas de cuatro tipos distintos de histonas), sobre el que se enrolla la fibra de ADN de 20 Å, y separada por un tramo de ADN es- paciador. Cuando la fibra de 100 Å se asocia a un quinto tipo de histona se produce un acortamiento y condensación de la cromatina y se forma la denominada fibra de 300 Å o forma condensada. Funciones de la cromatina · Proporcionar la información genética necesaria para, mediante la transcripción, efec- tuar la síntesis del ARN. 5 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato · Conservar y transmitir la información genética contenida en el ADN. Para ello se pro- duce la duplicación del ADN, cuyas hebras quedarán unidas en un punto y formarán las dos cromátidas de un cromosoma. La función de la cromatina va a depender de su grado de empaquetamiento. EL NUCLÉOLO El nucléolo es un corpúsculo esférico, denso y de aspecto granular, con alto contenido en ARN y proteínas. En él se sintetiza el ARN ribosómico que se ensambla a continuación con las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma para dar lugar a las subunidades mayor y menor de los ribosomas. Estas subunidades son exportadas al citoplasma donde a su vez se ensamblan para constituir los ribosomas. Generalmente hay un nucléolo por núcleo pero a veces se observan dos o más (neuronas, hepatocitos). Su tamaño puede variar dependiendo de la actividad de síntesis de proteínas que realice la célula (siendo mayor cuanta más actividad). Puede llegar a ocupar hasta el 25% del volumen nuclear. El nucléolo desaparece en la profase de la mitosis. Ultraestructura del nucléolo La microscopía electrónica permite diferenciar dos componentes:  Un componente estrictamente nucleolar en el que se distinguen dos zonas: o La zona granular, que corresponde a subunidades ribosomales en proceso de maduración. o La zona fibrilar, que corresponde a moléculas de ARNr asociadas a proteínas.  Un componente nuclear o cromatina asociada que puede encontrarse rodeando al nucléolo (cromatina perinucleolar) o dentro de éste (cromatina intranucleolar). Ambos tipos de cromatina están en continuidad y se corresponden con unas zonas concretas de los cromosomas denominadas regiones organizadoras nucleolares o NOR (genes que codifican el nucléolo). En humanos, las NOR se encuentran en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22. Las NOR se encuentran en cromosomas con satélites. 6 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato Funciones del nucléolo  Se sintetizan todos los tipos de ARNr, excepto el 5S de la subunidad mayor que se transcribe a partir de la eucromatina próxima a la envoltura nuclear.  Se forman las subunidades de los ribosomas, al unirse los ARNr con proteínas procedentes del citoplasma. Estas subunidades salen por los poros nucleares. EL NÚCLEO EN DIVISIÓN Cuando la célula entra en división se producen una serie de cambios en la estructura del núcleo que desembocan en la desorganización de éste: 1. El nucléolo desaparece. 2. La envoltura nuclear se desintegra. 3. El contenido nuclear se libera al citoplasma. 4. La cromatina se condensa y forma los cromosomas. LOS CROMOSOMAS Son estructuras con forma de bastoncillo que aparecen durante la división del núcleo, cuando se rompe la envoltura nuclear. Están constituidos por ADN e histonas. Cada fibra de cromatina constituye un cromosoma, siendo su número constante en todas las células del organismo de una misma especie. La función básica es facilitar el reparto de la información genética contenida en el ADN de la célula madre entre sus dos célu- las hijas. Constituyen la máxima compactación de la cromatina. COMPONENTES DEL CROMOSOMA En los cromosomas condensados es posible distinguir varios elementos: CROMÁTIDA: en la metafase cada cromosoma esta formado por dos componentes simétricos resultado de la duplicación del material genético (cada cromátida contiene una molécula de ADN). CENTRÓMERO: es la región del cromosoma donde convergen las fibras del huso mitótico, se encuentra en una parte más delgada del cromosoma, la constricción primaria. Divide al cromosoma en dos BRAZOS que pueden ser iguales o diferentes. Está constituido por heterocromatina constitutiva. A ambos lados del centrómero se 7 Biología 2? Bachillerato Tema 9: Orgánulos celulares IL 38 88 3X 35 AG 6% 5R par r —o. -, —* 1 1 ÁN AGA > 4% ak an XX YX > AA sa > 10 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato 2.- LAS MITOCONDRIAS Son orgánulos polimorfos (esféricos, cilíndricos, alargados…) de las células eucariotas que se encargan de la obtención de energía. Su principal función es la RESPIRACIÓN CELULAR, proceso por el que el poder reductor producido en las reacciones de oxida- ción entra en la cadena transportadora de electrones y se obtiene energía en forma de ATP (proceso quimiosmótico) La matriz, delimitada por la membrana inter- na. En ella se da un gran número de reaccio- nes metabólicas de oxidación, como el ciclo de Krebs y la β-oxidación de los ácidos gra- sos. Además, contiene ribosomas, ADN mito- condrial, ARNt y las enzimas requeridas para la expresión de los genes mitocondriales. La membrana externa, con gran nú- mero de proteínas transmembranales o porinas. El espacio intermembranoso, de con- tenido similar al del citosol. La membrana interna, con numerosas invaginaciones denominadas crestas. Contiene proteínas con tres funciones importantes para realizar la respira- ción mitocondrial: llevar a cabo reac- ciones de oxidación en la cadena respi- ratoria; sintetizar ATP mediante la enzi- ma ATP-sintetasa (embebida en esta membrana) y permitir el paso selectivo de metabolitos mediante proteínas transportadoras. 11 Tema 9: Orgánulos celulares II Biología 2º Bachillerato 3.- LOS CLOROPLASTOS Los cloroplastos son orgánulos típicos de las células vegetales, que poseen clorofila, y cuya función es realizar la FOTOSÍNTESIS (transformación de la energía luminosa en energía química contenida en forma de ATP). Presentan doble membrana: una plastidial externa, y una plastidial interna. En el interior está el estroma. Inmerso en éste se encuentran los tilacoides o lamelas, que contienen los pigmentos fotosintéticos en su membrana (membrana tilacoidal). Los cloroplastos son orgánulos móviles y buscan la cara de la célula en la que incide la luz. Su número varía, hay algas con un solo cloroplasto mientras que en plantas evolucionadas existen entre 20 y 40 por célula (el nº varía según la zona de la misma planta). El estroma contiene ADN doble y circular, ribosomas, inclusiones y enzimas. Las membranas de la envoltura carecen de clorofila. La externa contiene porinas (tipo de proteínas con estructura de barril, pertenecen a las proteínas integrales de membrana) que permiten el flujo de moléculas pequeñas, la interna es impermeable a iones y metabolitos, que sólo pueden entrar a través de transportadores específicos. 12