Transporte Celular

Tipos de Transporte a través de la Membrana

En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas:

a) Identifique y describa los tipos de transporte indicados con los números 1 y 2.

1. Difusión simple: Es el paso de sustancias a través de la membrana plasmática a favor de su gradiente de concentración, sin gasto de energía.
2. Difusión facilitada por proteínas de canal: Es el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática a favor de su gradiente de concentración, mediado por proteínas de canal que forman un poro hidrofílico.

b) Identifique y describa los tipos de transporte indicados con los números 3 y 4.

3. Difusión facilitada por permeasas: Es el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática a favor de su gradiente de concentración, mediado por proteínas transportadoras (permeasas) que se unen a la sustancia y cambian su conformación para permitir su paso.
4. Bombas: Es el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática en contra de su gradiente de concentración, con gasto de energía (ATP) y mediado por proteínas transportadoras (bombas).

Diferencias entre Células Animales y Vegetales

Describa cuatro diferencias entre las células animales y vegetales. ¿Cuál es el principal componente de la pared celular? Indique la estructura y dos funciones de la pared celular.

• La celulosa es el principal componente de la pared celular.
• Estructura de la pared celular: Es una estructura rígida y gruesa que rodea a la membrana plasmática de las células vegetales. Está compuesta principalmente por capas de microfibrillas de celulosa entrelazadas, formando una red resistente.
• Funciones de la pared celular:
  • Proporcionar soporte estructural y rigidez a la célula.
  • Proteger a la célula de la presión osmótica y de daños mecánicos.

Tipos Celulares y sus Características

A la vista de las imágenes, conteste las siguientes cuestiones:

a) Identifique los tipos celulares que se representan con las letras A, B y C, indicando un criterio en cada caso. ¿Qué tipo celular carece de orgánulos membranosos?

• A) Célula eucariota vegetal: presenta pared celular.
• B) Célula procariota: su núcleo no está delimitado por ninguna membrana.
• C) Célula eucariota animal: posee centriolos responsables de la división celular.
• La célula procariota es la que carece de orgánulos membranosos.

b) Indique los tipos de células que presentan: pared celular, mitocondrias, genoma de ADN circular y ribosomas.

• Pared celular: Célula eucariota vegetal y célula procariota.
• Mitocondrias: Célula eucariota animal y vegetal.
• Genoma de ADN circular: Célula procariota.
• Ribosomas: Todas (células eucariotas animales, vegetales y células procariotas).

Membrana Plasmática: Estructura, Composición y Funciones

Describa la estructura y la composición química de la membrana plasmática. ¿A qué tipos celulares y a qué membranas celulares es aplicable el modelo de Mosaico Fluido? Nombre tres funciones de la membrana plasmática.

• Composición y estructura: Está compuesta por una bicapa lipídica (fosfolípidos), colesterol, proteínas, glucoproteínas y glucolípidos. Los fosfolípidos se disponen con sus cabezas hidrofílicas hacia el exterior y sus colas hidrofóbicas hacia el interior, formando una bicapa. Las proteínas se encuentran inmersas en la bicapa o unidas a su superficie.
• Modelo de Mosaico Fluido: Es aplicable a todos los tipos celulares y a todas las membranas celulares. Es un modelo de membrana universal.
• Tres Funciones de la membrana plasmática:
  • Barrera selectiva: Regula el paso de sustancias hacia el interior y el exterior de la célula.
  • Producción y control de gradientes electroquímicos: Mantiene diferencias de concentración de iones entre el interior y el exterior celular.
  • Delimita a la célula: Define los límites de la célula y la separa del medio externo.

Compartimentalización Celular

Dentro de la célula eucariótica se producen múltiples procesos químicos diferentes a la vez en distintas condiciones de pH, algunos en condiciones ácidas y otros en condiciones básicas. Explique cómo se puede producir esto en dicha célula. ¿Ocurre lo mismo en las células procarióticas? Razone las respuestas.

En las células eucariotas, la compartimentalización se logra gracias a la presencia de orgánulos membranosos. Cada orgánulo está delimitado por una membrana lipídica que crea un microambiente interno con condiciones específicas de pH, concentración de iones y enzimas. Esto permite que se lleven a cabo diferentes procesos químicos de forma simultánea e independiente. En las células procariotas, al carecer de orgánulos membranosos, no existe esta compartimentalización, y todos los procesos ocurren en el citoplasma.

Difusión de Lípidos y Aminoácidos

¿Por qué los lípidos, independientemente de su tamaño, atraviesan sin dificultad las membranas celulares, y los aminoácidos no? Dé una explicación razonada a este hecho.

Los lípidos atraviesan la membrana por difusión simple, ya que son moléculas apolares y pueden disolverse en la bicapa lipídica de la membrana. No se les opone resistencia porque la membrana está formada principalmente por fosfolípidos, que también son moléculas apolares. Los aminoácidos, en cambio, son moléculas polares y cargadas, por lo que no pueden atravesar la bicapa lipídica por difusión simple. Necesitan la ayuda de proteínas transportadoras (permeasas) para atravesar la membrana por difusión facilitada.

Retículo Endoplasmático: Tipos y Funciones

Cite los tipos de retículo endoplasmático que existen en la célula e indique una función de cada uno de ellos. ¿Qué características morfológicas permiten distinguir un tipo del otro en una observación microscópica? Indique si estos tipos de retículo son exclusivos de células animales o de células vegetales o si se presentan en ambos tipos de células. ¿Qué relación tiene el retículo endoplasmático con el complejo de Golgi?

Existen dos tipos de retículo endoplasmático:

• Retículo endoplasmático rugoso (RER): Su función principal es la síntesis y distribución de proteínas. Se caracteriza por tener ribosomas adheridos a su superficie, lo que le da un aspecto rugoso al microscopio. Se presenta como una serie de cisternas grandes, aplanadas e interconectadas.
• Retículo endoplasmático liso (REL): Su función principal es la síntesis y almacenamiento de lípidos. Carece de ribosomas, por lo que su superficie es lisa. Se presenta como un laberinto de túbulos interconectados entre sí.

Ambos tipos de retículo endoplasmático se encuentran tanto en células animales como en células vegetales.

Relación con el complejo de Golgi: El retículo endoplasmático está estrechamente relacionado con el complejo de Golgi. Las proteínas y lípidos sintetizados en el retículo endoplasmático son transportados al complejo de Golgi en vesículas. En el complejo de Golgi, estas moléculas son procesadas, modificadas y empaquetadas en nuevas vesículas para su distribución a otros destinos celulares o para su secreción al exterior.

Aparato de Golgi: Estructura, Funciones y Vesículas

Describa el aparato de Golgi. Enumere cinco de sus funciones. Indique el contenido y el destino de las vesículas que surgen de él.

El aparato de Golgi está formado por sacos membranosos aplanados y con forma de disco, llamados cisternas, que se apilan unos sobre otros. Suele estar próximo al núcleo y tiene dos caras: una cara cis (convexa), orientada hacia el retículo endoplasmático, y una cara trans (cóncava), orientada hacia la membrana plasmática.

Cinco funciones del aparato de Golgi:

• Embalaje de productos de secreción: Empaqueta proteínas y lípidos en vesículas para su secreción al exterior de la célula.
• Síntesis de polisacáridos: Participa en la síntesis de polisacáridos complejos, como los componentes de la pared celular de las células vegetales.
• Formación de lisosomas primarios: Las enzimas hidrolíticas que contienen los lisosomas se sintetizan en el RER y se procesan en el aparato de Golgi, donde se empaquetan en vesículas que forman los lisosomas primarios.
• Formación de vacuolas en las células vegetales: Participa en la formación de vacuolas, que son orgánulos de almacenamiento en las células vegetales.
• Transporte, maduración y glucosilación de proteínas y lípidos: Las proteínas y lípidos provenientes del retículo endoplasmático son transportados al aparato de Golgi, donde sufren modificaciones, como la glucosilación (adición de azúcares).

Contenido y destino de las vesículas: Las vesículas que surgen del aparato de Golgi pueden contener proteínas, lípidos o enzimas hidrolíticas. Su destino puede ser la membrana plasmática (para la secreción de su contenido), los lisosomas (para la digestión intracelular) u otros orgánulos celulares.

Centriolo: Estructura, Localización y Funciones

En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué orgánulo representa? ¿Dónde se localiza? ¿En qué tipo de células se presenta? ¿Cuál es su composición y su organización estructural?

Representa un centriolo. Se encuentra en el citoplasma de las células animales, generalmente cerca del núcleo. Está formado por microtúbulos, que son filamentos no ramificados de tubulina. Tiene una estructura cilíndrica formada por 9 tripletes de microtúbulos unidos entre sí por proteínas (estructura 9+0).

b) Describa brevemente cómo participa este orgánulo en dos funciones celulares.

• División celular: Los centriolos son responsables de la formación del huso acromático durante la mitosis y la meiosis. El huso acromático es una estructura de microtúbulos que separa los cromosomas durante la división celular.
• Movimiento celular: Los centriolos intervienen en la formación de los corpúsculos basales de cilios y flagelos. Los cilios y flagelos son estructuras móviles que permiten el desplazamiento de la célula o el movimiento de fluidos alrededor de ella.

Ribosomas: Estructura, Composición, Función y Localización

Describa la estructura de los ribosomas eucarióticos. Indique su composición química, lugar en el que se forman, su función y localización celular. Nombre dos orgánulos celulares que contengan ribosomas en su interior.

• Estructura: Los ribosomas son orgánulos globulares de pequeño tamaño y carentes de membrana. Están formados por dos subunidades, una mayor y una menor, que se ensamblan en el momento de la síntesis proteica.
• Composición: Están compuestos por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas ribosómicas.
• Lugar de formación: Las subunidades ribosómicas se forman en el nucléolo, una región del núcleo celular.
• Función: La función principal de los ribosomas es la síntesis de proteínas.
• Localización celular: Los ribosomas se pueden encontrar libres en el citoplasma o unidos a la membrana nuclear externa, a la cara externa del retículo endoplasmático rugoso o al ARN mensajero (ARNm) formando polisomas o polirribosomas. También se encuentran en el interior de cloroplastos y mitocondrias.
• Dos orgánulos que contienen ribosomas en su interior son el núcleo y la mitocondria.

Lisosomas: Tipos y Procesos Celulares

En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Cómo se denominan los orgánulos celulares representados en la figura con los números 1, 2 y 3? ¿Cuál es el origen del orgánulo señalado con el número 1? ¿Qué procesos tienen lugar en los orgánulos señalados con los números 2 y 3?

1. Lisosoma
2. Heterofagolisosoma
3. Autofagolisosoma

El orgánulo número 1 (lisosoma) procede del aparato de Golgi.

En los orgánulos 2 y 3 se produce la digestión intracelular. El orgánulo 2 (heterofagolisosoma) se forma por la fusión de un lisosoma con una vesícula que contiene material procedente del exterior de la célula (heterofagia). El orgánulo 3 (autofagolisosoma) se forma por la fusión de un lisosoma con una vesícula que contiene material propio de la célula, como orgánulos envejecidos o dañados (autofagia).

b) Identifique los procesos que se representan por medio de las letras A y B. Nombre el orgánulo señalado con el número 4.

• A: Endocitosis
• B: Exocitosis
• Nº 4: Aparato de Golgi

Uso de Ribosomicina en Infecciones Bacterianas y Víricas

Suponga que existe un antibiótico, llamado “ribosomicina”, que inhibe la síntesis de proteínas porque impide la actividad de los ribosomas 70S. Dado que las bacterias tienen este tipo de ribosomas, ¿se podría utilizar la ribosomicina para combatir infecciones bacterianas en los seres humanos? ¿Sería recomendable este antibiótico en el caso de una infección vírica? Razone las respuestas.

La ribosomicina no sería un tratamiento seguro para combatir infecciones bacterianas en seres humanos. Aunque las bacterias poseen ribosomas 70S, las células humanas también tienen ribosomas 70S en sus mitocondrias. La inhibición de estos ribosomas afectaría la síntesis de proteínas en las mitocondrias, lo que podría tener consecuencias graves para la salud, incluso la muerte, ya que las proteínas son esenciales para la vida.

No sería recomendable usar ribosomicina en caso de una infección vírica. Los virus no tienen ribosomas propios, sino que utilizan la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula huésped para replicarse. Por lo tanto, un antibiótico que inhibe los ribosomas 70S no tendría ningún efecto sobre los virus. Además, como se mencionó anteriormente, la ribosomicina podría ser perjudicial para las células humanas.

Orgánulos en Células Productoras de Mucus

Las mucosas de las cavidades internas están cubiertas por una capa de líquido viscoso (mucus), que lubrifica y protege al epitelio de estas cavidades. El mucus posee un alto contenido de mucinas (glicoproteínas) producidas por las células mucosas del epitelio y por glándulas secretoras. Cite, razonando la respuesta, dos orgánulos que deben estar muy desarrollados en estas células.

En las células productoras de mucus, los orgánulos que deben estar muy desarrollados son:

• Retículo endoplasmático rugoso (RER): Las mucinas son glicoproteínas, lo que significa que tienen una parte proteica y una parte de azúcares. La síntesis de la parte proteica de las mucinas se lleva a cabo en los ribosomas del RER.
• Aparato de Golgi: Las proteínas sintetizadas en el RER son transportadas al aparato de Golgi, donde se les añaden los azúcares (glucosilación) para formar las glicoproteínas. Además, el aparato de Golgi empaqueta las mucinas en vesículas secretoras para su liberación al exterior de la célula.

Núcleo Interfásico: Estructuras y Funciones

A la vista de la imagen, que representa el núcleo interfásico de una célula eucariótica, conteste las siguientes cuestiones:

a) Identifique las estructuras señaladas con los números. ¿Cuál es la función de la estructura número 3?

1. Eucromatina
2. Poro nuclear
3. Nucléolo
4. Envoltura nuclear
5. Heterocromatina

Función del Nº 3 (Nucléolo): Síntesis del ARNr y formación de las subunidades ribosómicas.

b) Los números 1 y 5 representan dos estados fisiológicos de una misma molécula. Diga de cuál se trata y la funcionalidad de cada estado.

Se trata de la molécula de ADN. El número 1 (eucromatina) representa la forma descondensada y activa del ADN, en la que los genes se están transcribiendo. El número 5 (heterocromatina) representa la forma condensada e inactiva del ADN, en la que los genes no se están transcribiendo.

Explicación de la Abundancia de Ribosomas y Mitocondrias en Diferentes Células

Las células del páncreas tienen gran número de ribosomas, mientras que las células del corazón tienen gran número de mitocondrias. Dé una explicación razonada a estos hechos.

Las células del páncreas tienen un gran número de ribosomas porque su función principal es la síntesis de proteínas, como las enzimas digestivas y las hormonas (por ejemplo, la insulina). Los ribosomas son los orgánulos encargados de la síntesis de proteínas, por lo que su abundancia en las células pancreáticas refleja su alta actividad en este proceso.

Las células del corazón, por otro lado, tienen un gran número de mitocondrias porque necesitan una gran cantidad de energía para llevar a cabo su función de bombeo constante de sangre. Las mitocondrias son los orgánulos encargados de la respiración celular, proceso por el cual se genera ATP, la principal molécula de energía utilizada por las células. La abundancia de mitocondrias en las células del corazón les permite obtener la energía necesaria para su actividad contráctil continua.