VACUOLAS Y CLOROPLASTOS

VACUOLA

Vacuolas son estructuras celulares variables en número y forma, constituidas por una membrana y un contenido interno.

En general hay diferencias entre las vacuolas de las células vegetales y las de las células animales. Las células vegetales es frecuente que presenten una única o unas pocas vacuolas de gran tamaño. Las células animales, en el caso de tener vacuolas, son de pequeño tamaño.

El volumen de la vacuola supone entre un 80 y 90% del volumen celular. Su función no es solo almacenar agua sino que se encarga de regular agua,  el intercambio de agua entre la célula y el medio,  asegurándose de que la célula tiene siempre los niveles de agua adecuados para su actividad. La membrana de la vacuola  se llama tonoplasto (tonos = tensión). Se llama así porque está siempre en tensión y esto es debido a que en el interior de la vacuola hay una elevada presión osmótica, la cual genera un flujo de agua que solo resulta detenida por la rigidez o fuerzas de reacción de la pared.

El mantenimiento de esa elevada presión osmótica en el interior de la vacuola requiere de la presencia de bombas de solutos en el tonoplasto. Estas bombas lo que hacen es meter los solutos en el interior de la vacuola. La vacuola es capaz de detectar las pérdidas de agua en el interior de la célula. Lo que hace es aumentar la presión osmótica en el interior para que entre más agua.

El contenido de las vacuolas es muy variable. Depende de la planta, de la célula (dentro de la planta) y del estado fisiológico de la célula. A demás hay compuestos que se almacenan de forma permanente en la vacuola y otros que se intercambian periódicamente con el citoplasma. Se puede encontrar iones (K , Mg , Ca , Cl ), también ácido orgánicos, proteínas, mucílagos, heterósidos.

Gracias al contenido vacuolar y al tamaño, la célula, el consumo de nitrógeno del citoplasma, consigue una gran superficie de contacto entre la fina capa del citoplasma y su entorno. El incremento del tamaño de la vacuola da como resultado también el incremento de la célula. Una consecuencia de esta estrategia es el desarrollo de una presión de turgencia, que permite mantener a la célula hidratada, y el mantenimiento de la rigidez del tejido, unas de las principales funciones de las vacuolas y del tonoplasto.

Otras de las funciones es la de la desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Todos los orgánulos celulares, ribosomas, mitocondrias y plastidiospueden ser depositados y degradados en las vacuolas. Debido a su gran actividad digestiva, son comparadas a los orgánulos de las células animales denominados lisosomas.

También aíslan del resto del citoplasma productos secundarios tóxicos del metabolismo, como la nicotina (un alcaloide).

Existen otras estructuras que se llaman también vacuolas pero cuya función es muy diferente:

             Vacuolas pulsátiles: éstas extraen el agua del citoplasma y la expulsan al exterior por transporte activo.

             Vacuolas digestivas: se produce la digestión de sustancias nutritivas, una vez digeridas pasan al interior de la célula y los productos de desecho son eliminados hacia el exterior de la célula.

             Vacuolas alimenticias: función nutritiva, forma a partir de la membrana celular y del retículo endoplasmático

OBSERVA EL SIGUIENTE VIDEO: SOBRE A ESTRUCTURA INTERNA DE UNA CÉLULA ANIMAL:

Cloroplasto

Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía lumínica en energía química, como la clorofila.

El término cloroplastos sirve alternativamente para designar a cualquier plasto dedicado a la fotosíntesis, o específicamente a los plastos verdes propios de las algas verdes y las plantas.

El cloroplasto está rodeado de dos membranas, que poseen una diversa estructura continua que delimita completamente el cloroplasto. Ambas se separan por un espacio intermembranoso llamado a veces indebidamente espacio periplastidial. La membrana externa es muy permeable gracias a la presencia de porinas, pero en menor medida que la membrana interna, que contiene proteínas específicas para el transporte.

La cavidad interna llamada estroma, en la que se llevan a cabo reacciones de fijación de CO2, contiene ADN circular,ribosomas (de tipo 70S, como los bacterianos), gránulos de almidón, lípidos y otras sustancias.

También, hay una serie de sáculos delimitados por una membrana llamados tilacoides, que en los cloroplastos de las plantas terrestres se organizan en apilamientos llamados grana (plural de granum, grano). Las membranas de los tilacoides contienen sustancias como los pigmentos fotosintéticos (clorofila, carotenoides, xantófilas) y distintos lípidos; proteínas de la cadena de transporte de electrones fotosintética y enzimas, como la ATP-sintetasa.

Al observar la estructura del cloroplasto y compararlo con el de la mitocondria, se nota que ésta tiene dos sistemas de membrana, delimitando un compartimento interno (matriz) y otro externo, el espacio perimitocondrial; por su parte, el cloroplasto tiene tres, que forman tres compartimentos, el espacio intermembrana, el estroma y el espacio intratilacoidal.

El cloroplasto es el orgánulo donde se realiza la fotosíntesis de los organismos eucariotas autótrofos. El conjunto de reacciones de la fotosíntesis es realizada gracias a todo un complejo de moléculas presentes en el cloroplasto, una en particular, presente en la membrana de los tilacoides, es la responsable de tomar la energía del Sol, es llamada clorofila a.

Observa el siguiente video sobre la fotosíntesis

RESPONDE EL SIGUIENTE CUESTIONARIO EN TU CUADERNO:

1. ¿Qué función cumplen las vacuolas?
2. ¿Cómo es su membrana y cómo se llama?
3. ¿Qué diferencias existe entre una célula animal y célula vegetal, respecto a las vacuolas?
4. ¿Porqué son importantes los cloroplastos?
5. Explica cuál es la estructura interna de  un cloroplasto y dibújalo
6. ¿En qué lugar de los cloroplastos se ubica la clorofila?
7. ¿Qué transformaciones se realizan en la fotosíntesis?

CITOESQUELETO

CITOESQUELETO

El término citoesqueleto agrupa a una serie de POLÍMEROS fibrosos y sus proteínas asociadas

Estos polímeros son de tres tipos:

1.-Microfilamentos: constituidos de actina.

2.-Filamentos Intermedios: cuya denominación está en relación a su diámetro.

3.-Microtúbulos: constituidos de tubulina.

Muchas proteínas están asociadas a estos polímeros protéicos y juntas intervienen en la organización y en las funciones del citoesqueleto.

Un monómero (del griego mono, ‘uno’, y meros, ‘parte’) es una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros. Ejemplos:
Los aminoácidos son los monómeros de las proteínas.
Los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucleicos.
Los monosacáridos son los monómeros de los polisacáridos.
Los ácidos grasos son los monómeros de los lípidos

 Dos tipos de MONÓMEROS son la base de la constitución de los POLÍMEROS:

1.-Proteínas globulares, como la actina y la tubulina que forman los microfilamentos y los microtúbulos respectivamente.

2.- Proteínas fibrosas, con un largo DOMÍNIO central en alfa hélice, conforman los filamentos intermedios.

La repartición de los elementos del citoesqueleto es la siguiente:

-En el citoplasma periférico, debajo de la membrana plasmática y en relación estrecha con ella, formando el CORTEX celular.

- En el resto del citosol, sitio exclusivo de su BIOSÍNTESIS.

- En el nucleoplasma, que posee una FAMILIA específica de filamentos intermedios, las láminas nucleares.

El término citoesqueleto es un tanto limitado, pues no rinde cuenta de las modificaciones y funciones permanentes de las cuales él es responsable.

Los constituyentes del citoesqueleto existen en la célula en tres estados:

-Monómeros libres, luego de ser sintetizados o producto de la despolimerización.

-Polímeros inestables, en los cuales los fenómenos de polimerización/despolimerización se producen con una frecuencia elevada.

-Polímeros estabilizados, por ejemplo por la interacción con ciertas proteínas asociadas. Juegan el rol de "verdadero esqueleto" celular.

Cada elemento del citoesqueleto posee su propio ritmo de renovación y la interacción de polímeros inestables / estables juegan el rol de una "musculatura celular", responsable de movimientos.

El citoesqueleto interviene directa o indirectamente en la actividad metabólica nuclear y citosólica. Puede sufrir cambios importantes durante la división celular y participa en numerosos fenómenos patológicos de origen genético o adquirido.

El citoequeleto es único a las células eucarióticas. Es una estructura tridimensional dinámica que llena el citoplasma. Esta estructura actúa como un músculo y como un esqueleto para el movimiento y la estabilidad. Las fibras largas del citoesqueleto son polímeros de subunidades. El tipo primario de fibras que componen el citoesqueleto son microfilamentos, microtubulos y filamentos intermedios.

Microfilamentos  

Los microfilamentos  son finas fibras de proteínas como un hilo de 3-6 nm de diámetro. Están compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina, la cual es la proteína celular más abundante. La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular. Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citocinesis. 

Microtubulos

Los microtubulos son tubos cilíndricos de 20-25 nm en diámetro. Están compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta. Los microtubulos actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de pistas para que se muevan las organelas y vesículas. Los microtúbulos también forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis. Cuando se disponen en forma geométrica dentro de flagelos y cilias, son usados para la locomoción. 

Filamentos intermedios  

Los filamentos intermedios son cerca de 10 nm en diámetro y proveen fuerza de tensión a la célula. Están presentes en el citosol y el nucleoplasma.

En el citosol constituyen redes fibrosas rígidas, distribuidas alrededor de la envoltura nuclear y el resto del citoplasma. Interactúan con la membrana plasmática reforzando las uniones intercelulares.

Los Filamentos Intermedios están formados por PROTEÍNAS fibrosas. Cada monómero posee tres DOMINIOS: 

-dominio central en alfa hélice, con aminoácidos hidrófobos.

-extremos amino y carboxil terminal, de longitud variable.

La polimerización ocurre en etapas sucesivas:

1.-Dos monómeros con la misma orientación se enrollan y forman un DÍMERO.
2.-Dos dímeros de orientación opuesta se asocian y forman un tetrámero (4).
3.-La asociación de varios tetrámeros constituyen un protofilamento.
4.-La asociación de 8 protofilamentos forma un Filamento Intermedio cilíndrico.

FAMILIAS de Filamentos Intermedios:

1.- Láminas nucleares: presentes en el compartimiento nuclear.

2.- Vimentina: presentes en las células de origen mesenquimático, epiteliales y no epiteliales.
Esta familia agrupa:

-Desminas: presentes en las células musculares.

-GFAP: proteína ácidica fibrilar glial, presente en astrocitos, células de Schwann no mielinizantes.

3.- Citoqueratinas: presentes en todas las células epiteliales.

4.- Neurofilamentos: presentes en las neuronas.

Los Filamentos Intermedios le confieren a la célula estabilidad mecánica:

- Resisten mejor a las fuerzas de tracción, estiramiento o deformación.

-Las queratinas contribuyen con la resistencia mecánica de la epidermis, la adhesión intercelular y su impermeabilidad.

-En las neuronas, condicionan el calibre de los axones.

La heterogeneidad de los Filamentos Intermedios es utilizada cotidianamente en patología humana para definir la naturaleza de los tumores, cuando el estudio morfológico en microscopía óptica con coloraciones convencionales, no lo permite. En las técnicas de INMUNOHISTOQUÍMICA, se emplean anticuerpos específicos para caracterizar los filamentos de las células cancerosas. Un marcaje positivo para queratina demuestra un origen epitelial de la lesión, y así sucesivamente.

Los filamentos intermedios son componentes del citoesqueleto, formados por agrupaciones de proteínas fibrosas. Su nombre deriva de su diámetro, de 10 nm, menor que el de los microtúbulos, de 24 nm, pero mayor que el de losmicrofilamentos, de 7 nm. Son únicuos en las células animales.

OBSERVA EL SIGUIENTE VIDEO 

 AHORA YA PUEDES RESOLVER EL SIGUIENTE CUESTIONARIO, EN TU CUADERNO:

1. ¿Qué parte de la célula representa el CITOESQUELETO?
2. ¿A qué llamamos MONOMEROS?
3. ¿Qué forman la unión de monómeros?
4. ¿Cuáles son los principales monómeros y qué polímeros forman?
5. ¿Qué tipos de fibras pertenecen al citoesqueleto, y que diferencia fundamental existe entre ellos?
6. Comenta sobre el video que observaste.
7. Mediante un graficador visual indica las características de cada una de los tres polímeros que participan en el citoesqueleto