FISIOLOGÍA CELULAR. EJERCICIOS

FISIOLOGÍA CELULAR

1) Retículo endoplásmico:

Es un orgánulo membranoso compuesto de una membrana que se encuentra muy plegada. Ocupa el 10% del volumen celular. Se comunica directamente con los poros de la membrana nuclear. Además, tiene comunicación indirecta con la membrana plasmática, a través de su relación con el Aparato de Golgi.

Tiene dos partes, que se diferencian por la presencia de ribosomas:

• R.E. Rugoso: que contiene ribosomas. Se encarga de la síntesis de proteínas que se introducen dentro del retículo y, unas sirven para la exportación (secreción) y otras para almacenarlas dentro de la célula (lisosomas).
• R.E. Liso: se dedica a la síntesis de lípidos. Estos lípidos y proteínas son los que forman la membrana. También las glucosilaciones (combinación de lípidos y proteínas con glúcidos para formar glucolípidos y glucoproteínas que forman el glicocáliz de las membranas).

2) Cuando penetra en la célula Na⁺: Lo realiza mediante difusión simple. Al ser una sustancia polar, aprovecha ciertas proteínas intrínsecas que forman canales acuosos ionóforos.

Cuando se trata de O₂: Al ser una sustancia apolar, se disuelven en los lípidos membrana, atravesándola por difusión.

Cuando se trata de una bacteria: Lo realiza gracias al transporte activo, que es igual que la difusión facilitada pero lo hace en contra del gradiente. Al ser una gran molécula, necesita mecanismos específicos de transporte.

3) Es gracias a la división celular por meiosis, que consta de una duplicación y dos divisiones sucesivas. Ocurre exclusivamente en las gónadas. Se van a formar células haploides que van a contener la mitad del contenido genético que, junto con la fusión de éste a otro gameto con las mismas características, va a resultar una combinación de información genética de dos individuos diferentes.

4) Las mitocondrias son orgánulos cilíndricos de entre 0,5µm y 1µm. In vivo, aparecen comunicadas. Poseen doble membrana con distinto origen, estructura y función.

La membrana externa está separada de la membrana interna por un espacio intermembranoso ocupado por un líquido semejante al hialoplasma celular. La membrana interna se encuentra replegada en crestas mitocondriales.

La matriz mitocondrial es como su hialoplasma particular. Ésta contiene plásmidos (pequeños fragmentos circulares de ADN). Contiene su propia información genética que le permite reproducirse asexualmente.

 

 

Su función es actuar como central energética de la célula. En su interior se realiza el catabolismo aerobio, respiración celular, mediante el cual se obtiene energía a partir de materia orgánica mediante su oxidación.

5) 1→ Mitocondria

    2→ Aparato de Golgi

    3→ Citoplasma

    4→ Nucleolo

    5 ?

b) El esquema pertenece a una célula animal ya que posee un centrosoma (las células vegetales carecen de él), no pueden verse cloroplastos (orgánulo característico de las células vegetales) ni enormes vacuolas.

6) Se denomina mitosis al proceso de división que realiza el núcleo de una célula; un tipo de división del núcleo mediante la cual se duplica la información genética y se reparte entre los dos núcleos hijos. Existen 4 etapas:

• Profase: Los cromosomas se hacen visibles; el nucleolo desaparece (era parte de ciertos cromosomas); se forma el huso acromático; el centrosoma se duplica y empieza a migrar hacia los polos, permaneciendo unidos por el crecimiento de los microtúbulos polares del huso; los centriolos quedan unidos a la membrana plasmática; y termina por fragmentarse la membrana nuclear.
• Metafase: Los microtúbulos polares quedan completamente formados; los centriolos han alcanzado los polos; comienza a formarse microtúbulos cinetocóricos a ambos lados del centrómero y se alargan; éstos se adhieren a los microtúbulos polares y los cromosomas se enganchan a éstos; se empiezan a mover los cromosomas hacia el ecuador de la célula (placa metafásica); y cada cromátida de los cromosomas quedan mirando a un polo diferente de la célula.
• Anafase: Debido a la separación de los cinetocoros se provoca la duplicación de los centrómeros, arrastrando cada uno su cromátida y dirigiéndose cada uno hacia un polo diferente. Luego se desorganizan al alcanzar el centrosoma y las cromátidas se separan.
• Telofase: Las cromátidas comienzan a volver al estado interfásico. Se descondensan. Alrededor de la cromatina comienza a formarse una nueva membrana nuclear (a partir del RE) y reaparecen los nucleolos.

Paralelamente a esta división del núcleo, ocurre la citocinesis (la división de la célula).

 

Diferentes etapas de mitosis en células de una cebolla:

10) a) El esquema 1 pertenece al transporte activo, que es el transporte de sustancias en contra de gradiente electroquímico o de concentración. Se requiere un gasto energético ya que el cambio de estructura del transportador consume energía.

El esquema 2 pertenece al transporte libre que realizan algunas moléculas apolares de pequeño tamaño, moléculas polares sin carga, o solubles en lípidos. Éstas pasan directamente.

b) La membrana plasmática está formada por un 40% de lípidos (la mayor parte son fosfolípidos. También glucolípidos), en el que todos tienen carácter anfipático; un 60% de proteínas (que le van a dar sus funciones); oligosacáridos (que se encuentran unidos con algunos lípidos y proteínas de la membrana: son glucolípidos o glucoproteínas), y que las moléculas de lípidos y de proteínas forman un puzzle fluido y flexible, que permite a estas moléculas difundir lateralmente.

11) 1. Toda célula procede de otra célula.

2. Todos los tejidos vegetales y animales están compuestos por una o más células.

3. Estas células son las unidades básicas de todos los organismos.

El origen de la célula se remonta en una atmósfera primitiva, reductora, rica en metano, vapor de agua, amoniaco, hidrógeno, que procedía de los volcanes. Además esa atmósfera era muy energética (recibía rayos ultravioletas, descargas eléctricas…). En estas condiciones se formaban los monómeros que caían al océano primitivo (sopa primitiva). A partir de estos monómeros se obtenían los polímeros.

Cuando un ADN + proteína quedó envuelto en una membrana lipídica, se habría originado la primera célula (procariota).

Se habría originado también la primera bacteria (que sería heterótrofa, fermentativa y anaerobia), que se alimentaba de materia orgánica del océano primitivo (sin O₂).

Hasta que empezó a escasear el alimento. Esto favoreció a unos procariotas capaces de fabricar su propio alimento a partir de materia orgánica (aparecieron las algas cianofíceas).

La célula eucariota se originó por la fusión de dos células eucariotas (esto dio lugar a un núcleo celular y a orgánulos membranosos primitivos). Posteriormente este eucariota primitivo adquirió la capacidad de fagocitar otras células (endosimbiontes). Al comerse a un procariota heterótrofo apareció la mitocondria, al darle los monómeros que él necesitaba que, junto con O₂, daría lugar a energía (respiración celular). De la misma manera apareció el cloroplasto.

Es decir, el endosimbionte pasó a depender obligatoriamente de la célula hospedadora, transfirió a esta la información genética esencial para su independencia y se convirtió en un orgánulo celular.

12) a) Corresponde a una meiosis, ya que se muestran dos pares de cromosomas (a diferencia de la mitosis, que sólo aparece un par), y porque en el dibujo me parece ver ciertas secciones de ADN recombinado (proceso que sólo se da en este tipo de división por meiosis).

Se encuentra en el final del proceso metafísico I y comienzo de anafase I, en el que los cromosomas se encuentran colocados en la placa metafásica (en el ecuador de la célula) y comienzan a separarse los cromosomas homólogos hacia los polos de la célula.

13) (Igual que pregunta 11, última parte)

14) Los lisosomas son vesículas membranosas que contienen hasta 40 enzimas digestivos procedentes del RER, que se desprenden del Aparato de Golgi. Participa en la digestión intracelular: se fusiona con una vacuola heterofágica con varias finalidades: defensa contra infecciones; nutrición; regeneración celular.

Los peroxisomas son orgánulos implicados en reacciones de oxidación, como las mitocondrias, y de toxificación. Contienen al menos tres tipos de enzimas oxidativas (D-aminoacidooxidasa, la uratooxidasa y la catalasa). Funciones: Reacciones oxidativas (las oxidasas oxidan una gran variedad de compuestos orgánicos); también están implicados en el catabolismo de las purinas y de los ácidos grasos. Detoxificación: Los peroxisomas contienen enzimas que eliminan productos tóxicos para la célula.

Las vacuolas son vesículas encargadas del almacenamiento de diversas sustancias. En células vegetales ayudan a mantener la turgencia celular, aumentar la superficie celular y maximizar los intercambios con el exterior. También para almacenar glúcidos, proteínas, pigmentos, productos tóxicos o desechos.

16) El citoesqueleto es una red de proteínas que le da forma a la célula, sostiene los orgánulos y está relacionado con los movimientos celulares.

Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos; microfilamentos de actina; y filamentos intermedios.

Los microtúbulos son los responsables del movimiento de los cromosomas durante la división celular; de los cilios; flagelos; centriolos; corpúsculos basales; y base de sustentación del citoesqueleto.

Los microfilamentos de actina son los responsables de los cambios de longitud de las membranas.

Los filamentos intermedios son los que forman el citoesqueleto.

17) La profase I de la meiosis consta de 5 fases:

• Leptoteno: Cuando los cromosomas en condensación se unen a la membrana nuclear, cerca del centrosoma (que empieza a duplicarse).
• Zigoteno: Los cromosomas homólogos se aparean (aparecen unos puentes de unión entre ellos: Quiasmas) y se forman los bivalentes o tétradas.
• Paquiteno: Comienza la recombinación (con ayuda de ADN Polimerasas; ADN ligasas; y otras proteínas). Cuando los cromosomas homólogos se separen, los quiasmas van a permitir el intercambio de material genético entre las dos cromátidas homólogas.
• Diploteno: Los cromosomas homólogos comienzan a separarse. Los quiasmas progresan hasta los extremos mientras avanza la recombinación. Es la etapa más larga.
• Diacinesis: Los quiasmas llegan hasta los extremos de los cromosomas. Va culminando la recombinación. Se producen muchas recombinaciones, ya que hay varios quiasmas en las tétradas y un número elevado de cromosomas. Esto produce variabilidad genética. La información genética será una combinación de la de sus padres. El individuo cigoto es una mezcla de dos individuos diferentes.       Ahora se irán los cromosomas hacia los polos (empezará la metafase I)

 

18) La membrana celular es semipermeable. Es impermeable para las grandes moléculas, moléculas polares y para moléculas con cargas.

El transporte puede ser pasivo (sin consumo de energía) o activo (con consumo de energía). Es pasivo cuando un soluto empujado por la presión osmótica, se mueve a favor de un gradiente de concentración o químico (Difusión), hasta que se igualan las concentraciones.

Difusión simple: La forma que tienen de atravesar la membrana las sustancias apolares (O₂, hormonas lipídicas, N₂…). Éstas se disuelven en los lípidos de la membrana. Aprovecha ciertas proteínas intrínsecas que forman canales acuosos.

Difusión facilitada: Para moléculas más grandes y polares (Aa, monosacáridos…). Necesitan la ayuda de un transportador, que son proteínas específicas de la membrana. Se unen a un ligando, se produce un cambio de estructura y lo suelta; es decir, cambia de estructura e introduce la sustancia siempre a favor del gradiente.

Transporte activo: Es igual que la difusión facilitada pero en contra del gradiente. El cambio de estructura consume energía. Cuando son grandes moléculas como virus, bacterias… necesitan mecanismos específicos de transporte: como fagocitosis, pinocitosis…

Endocitosis: Proceso de entrada de sustancias (nutrientes, bacterias, virus…) al interior de la célula. Se forman vacuolas que luego realizan la digestión.

Pinocitosis: Es semejante al anterior. Es una forma de transporte activo del agua y sustancias disueltas mediante su inmersión en una vacuola.

Fagocitosis: Es una forma de endocitosis pero con partículas grandes.

Exocitosis: Proceso de salida de sustancias desde el interior al exterior celular. El lisosoma se funde con la membrana celular produciendo la salida de las sustancias.

21) Los cloroplastos son orgánulos mayores que las mitocondrias (entre 2 y 10µm) cuyo número y forma varía de 1 a 40 por célula en las plantas superiores, y desde helicoidales hasta lenticulares u ovales. Presentan una doble membrana y una tercera membrana interior en forma de sacos cerrados, aplanados y apilados (granas), y otros tilacoides que comunican unos granas con otros (tilacoides de estroma). Los tilacoides limitan un espacio interior. Entre la membrana interna y la de los tilacoides, el cloroplasto posee un hialoplasma particular (estroma), donde se localizan los plásmidos que le dan autonomía, junto a los ribosomas 70s y enzimas.

 

                                     [Se encuentra en fase de extinción]

 

Hay varios tipos:

• Cloroplastos: Orgánulos de color verde o pardo, relacionados con el metabolismo fotosintético.
• Cromoplastos: Que contienen abundantes pigmentos carotenoides responsables del color de los frutos.
• Leucoplastos: Son plastos incoloros, cuya función consiste en almacenar sustancias de reserva (almidón, grasas o lipoproteínas)

Fase no dependiente de la luz: Fase oscura. En el estroma (hialoplasma) tiene lugar la fijación del CO₂ en moléculas orgánicas (ciclo reductor de las pentosas fosfato o ciclo de Calvin). Se almacenan en forma de polisacáridos de reserva (generalmente almidón).

23) Los centriolos son cilindros huecos formados por 9 tripletes de microtúbulos formados de una proteína globular llamada tubulina, que se caracteriza porque polimeriza en tubos.

Los centriolos están colocados perpendicularmente uno de otro. Alrededor de éstos se encuentra la sustancia pericentriolar (que es donde se encuentra la tubulina y las enzimas necesarias para su polimerización). Esto es el centro organizador de microtúbulos.

Forman el huso acromático y también los elementos del citoesqueleto.

Se encuentran en el citoplasma, en la periferia del núcleo de las células animales.

31) Los ribosomas son orgánulos macizos y porosos que están formados por dos subunidades, que tienen distinta morfología, distinto tamaño, distinta composición y distinto coeficiente de sedimentación. Están constituidos por un 70% de agua, cierta cantidad de proteínas y ARNr. Se fabrican en el nucleolo, donde se forman las subunidades del ribosoma por separado y salen del núcleo al hialoplasma, donde se autoensamblan en torno a un ARNm.

Son realizadores mecano-químicos de las proteínas. Realizan la síntesis de proteínas.

34) Lípidos de membrana:

• Fosfolípidos: Consta de una molécula de glicerina unida mediante enlaces éster a dos ácidos grasos (se esterifican los ácidos grasos con los grupos alcohólicos de la glicerina) y a un ácido fosfórico que, a su vez, se une con una base nitrogenada mediante enlace éster. Es una molécula anfipática.
• Glucolípido: Es un esfingolípido. Está formado por un alcohol (esfingosina) esterificado con un ácido graso, se forma un cerámico que va a llevar una hexosa u oligosacárido.
• Colesterol: Es un esteroide, derivado indirectamente del isopreno. Son polímeros de isoprenos ciclados. En concreto, está formado por un esterano que contiene un OH y una cadena de hidrocarburos.

Debido al carácter anfipático de los fosfolípidos, forman bicapas en las que las colas apolares de ambas capas quedan enfrentadas, mientras que las cabezas polares se orientan hacia el medio externo e interno, ambos acuosos. El colesterol se combina con las cabezas de los fosfolípidos y los inmoviliza, impidiendo que la bicapa se convierta en monocapa. También les aporta instauración (sube el punto de fusión), haciendo que los lípidos de la membrana sean líquidos y se puedan producir los intercambios.

Además se establecen enlaces débiles como fuerzas de Van der Waals, interacciones hidrofóbicas…

35) a) Son las fases de la interfase.

En G1 termina la división y comienza la síntesis del ADN. En ella transcurre la vida normal de la célula, es una fase de crecimiento en la que también se dedica a reparar el ADN.

En S el ADN se duplica y se fabrican las pistolas necesarias para empaquetarlo. También se reorganiza el citoesqueleto.

En G2 se prepara para la división. Se sintetizan las proteínas para empaquetar definitivamente la cromatina en cromátidas y cromosomas, a partir del ADN ya duplicado. Los cromosomas empiezan a visualizarse.

b) La etapa M corresponde a la división de la célula.

36) El Aparato de Golgi es un conjunto de vesículas membranosas discoidales, aplanadas y apiladas. Cada una de ellas recibe el nombre de dictiosoma (son abundantes en las células secretoras).

Está relacionado con el RE; cuyas sustancias se transforman, se empaquetan y se almacenan en el Aparato de Golgi; con la finalidad de expulsarlas fuera de la célula, o para ser guardadas dentro de la célula (en lisosomas).

En él se realizan glicosilaciones y se sintetizan los componentes de la pared celular.