Célula

1.- En cuanto a su organización, las células pueden ser procariotas y eucariotas.

a) Cite los componentes esenciales comunes a ambos tipos celulares (0,5 puntos). SOL.

    -  Se encuentran rodeados por una membrana plasmática en cuyo interior se encuentra el citoplasma.
  -Poseen ADN como material genético.
  -Contienen ribosomas.
  - Poseen un metabolismo básico similar.

b) Cite sus principales diferencias (1 punto). SOL.

o   La célula procariota no tiene núcleo protector del material genético, éste se encuentra libre en el citoplasma. La célula eucariota sí presenta núcleo con envoltura nuclear, cromatina y nucleolo.

o   El ADN de células procariotas es circular, mientras que el ADN de eucariotas es lineal, más largo y complejo.

o   El citoplasma de la célula eucariota se encuentra compartimentado en orgánulos celulares que realizan diferentes funciones. Anclados al citoesqueleto, entre los principales orgánulos de las células eucariotas podemos destacar: mitocondrias, cloroplastos, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, vacuolas, centrosomas, etc.

o   Por su parte, las células procariotas en lugar de tener orgánulos, como cloroplastos y mitocondrias encargados de las funciones energéticas, presentan los llamados cuerpos membranosos, que se forman de invaginaciones de la membrana plasmática (los mesosomas); y cumplen funciones de respiración y fotosíntesis. 

o   Las células procariotas pueden presentar también una cápsula envolvente, flagelos o pili.

o   La pared celular tiene estructura y composición química particulares. Sin embargo, en las procariotas predomina un glucopéptido llamado mureína.

o   Las células eucariotas son en promedio diez veces más grandes que las procariotas debido a su mayor complejidad.

c) Explique la relación evolutiva entre ambos tipos celulares (0,5 puntos).

SOL. Las células procariotas son organismos más primitivos que las células eucariotas.

Existen muchas teorías acerca de la evolución celular y de cómo se produjeron los hechos que diversificaron la vida en la tierra. La teoría que desde hace décadas es aceptada por casi la totalidad de la comunidad científica es la teoría endosimbionte de Lynn Margulis. En ella se explica que la aparición de la célula eucariótica está relacionada con la asimilación simbiótica de varias bacterias independientes con habilidades diferenciadas. Esto hizo mejorar su complejidad lo que condujo a que la selección natural seleccionase a los individuos con simbiontes. Por ejemplo, la captura de procariotas fotosintéticos (cianobacterias) evolucionaría a lo que hoy conocemos como cloroplastos. Destacar que aunque los orgánulos de origen endosimbiótico aparecen muy transformados en la actualidad, conservan todavía un genoma propio y se multiplican autónomamente, revelando su origen como organismos distintos.

2.- Con referencia a las células eucariotas:

a) Asocie la letra de la estructura indicada en la columna izquierda con el número más adecuado correspondiente a las funciones celulares reseñadas en la columna derecha. (1 punto).

(A) Retículo endoplásmico

(B) Lisosoma

(C) Mitocondria

(D) Aparato de Golgi

(E) Vacuola

(F) Peroxisoma

(G) Núcleo

(H) Pared

(I) Cloroplasto

(1) Modifica proteínas que serán secretadas

(2) Mantiene la forma celular

(3) Síntesis de ADN

(4) Ayuda a reciclar materia orgánica celular

(5) Contiene su propio ADN y ribosomas

(6) Compartimento que acumula reservas

(7) Contiene enzimas que producen H2O2

(8) Sintetiza proteínas y lípidos

(9) Fotosíntesis

SOL. A8, B4, C5, D1, E6, F7, G3, H2, I9

b) Defina los siguientes términos: nucléolo, nucleoplasma, telómero y cinetocoro (1 punto). SOL. 
Nucleoplasma: medio interno del núcleo, semejante al citosol o a la matriz mitocondrial. Está constituido por una disolución coloidal, compuesta por diversos principios inmediatos, fundamentalmente sales minerales, nucleótidos, ARN y proteínas, entre las que se incluyen enzimas y factores implicados en la transcripción y replicación del ADN. Dentro del nucleoplasma encontramos el nucléolo y la cromatina.

Nucléolo: estructura casi esférica, densa y de contorno irregular, cuya función es la síntesis de los ARN ribosómicos, y para la formación de prerribosomas.

Telómero: cada uno de los extremos del cromosoma, luego representa las regiones terminales del ADN de cada cromátida. Esta zona tiene una secuencia especializada de ADN necesaria para la replicación y la estabilidad del cromosoma, ya que evita la fusión de los extremos de cromosomas diferentes. Además, está relacionado directamente con el envejecimiento celular.

Cinetocoro: a ambos lados del centrómero, y sobre cada cromátida, aparece una estructura de naturaleza proteica que actúa como centro organizador de la polimerización de los microtúbulos. Actúa por lo tanto como un dispositivo para la segregación controlada de los cromosomas durante la anafase de la mitosis y de la meiosis. 

5.- Con referencia a los componentes y estructuras celulares:

a) Copie y complete el siguiente cuadro en su hoja de examen y señale (Si o No), si se encontraría en el tipo celular indicado (1 punto).

SOL. La bacteria posee: membrana plasmática, pared celular (pero no en todos los casos) y ribosomas.

La célula animal posee: todos excepto la pared celular.

La célula vegetal posee: todos excepto los centriolos. Aunque en la división de estas células sí aparecen los microtúbulos del huso,  éstos no se organizan en los centriolos.

b) Describa brevemente y mencione una función de las estructuras celulares indicadas con los números 2, 4, 7 y 8 (1 punto). SOL. 

Mitocondria: orgánulo presente en todas las células de todos los organismos eucariotas aerobios, donde tienen lugar las reacciones de oxidación que constituyen la respiración aerobia. Tiene forma alargada y presenta dos membranas que delimitan dos espacios diferentes: un delgado espacio intermembranoso y un espacio interno mayor, ocupado por la matriz.

Membrana plasmática: es una bicapa lipídica que delimita todas las células. Está formada además por un conjunto de proteínas irregularmente distribuidas a un lado u otro de la bicapa o inmersas en ellas, y que desempeñan funciones específicas como el transporte, la comunicación, etc. Otras funciones de la membrana son: participar en las interacciones celulares que permiten la organización en tejidos y órganos, actuar de soporte para el correcto funcionamiento de numerosos enzimas, etc.

Pared celular: se trata de una forma especializada de matriz extracelular adosada a la membrana plasmática, siendo más organizada y rígida que el glucocálix de las células animales. Define prácticamente la totalidad de los procesos biológicos de bacterias, y mantiene la estructura y proporciona soporte mecánico a los vegetales, entre otras funciones. Para los metazoos su importancia es limitada.

Ribosomas: son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se encuentran en el citoplasma, en las mitocondrias, en el retículo endoplasmático y en los cloroplastos. Su función es sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).

2.- En relación a los orgánulos membranosos:

a) Explique las diferentes vías a través de las cuales pueden ser secretadas las proteínas desde el aparato de Golgi. (3)

SOL. El aparato de Golgi es el principal centro director del transporte de moléculas en la célula. Todas las proteínas que pasan por él, excepto las proteínas del propio orgánulo, que quedan retenidas en las cisternas correspondientes, llegan a la cara trans del mismo, en las que se reúnen las proteínas que van a ser secretadas y las destinadas a los lisosomas y a la membrana plasmática. En esta cara del aparato de Golgi todas las proteínas van a ser clasificadas y agrupadas de acuerdo a su destino final y, posteriormente, saldrán del orgánulo en distintas vesículas de transporte.

b) Indique las diferencias estructurales y funcionales entre retículo endoplasmático liso y rugoso. (3)

SOL. En cuanto a la estructura, el RER está formado por sáculos aplanados que presentan gran número de ribosomas adosados a la cara citosólica de la membrana. El REL está constituido por una red de túbulos lisos sin ribosomas.

En cuanto a las funciones, en el RER tiene lugar la síntesis de proteínas de algunos de los orgánulos celulares (del propio RE, aparato de Golgi, lisosomas y membrana plasmática) y de todas las proteínas que son secretadas por la célula. Además, en el RER las proteínas adquieres su forma plegada definitiva y se les unen los primeros azúcares, es decir, se inicia su glicosilación. En el REL tiene lugar la síntesis de lípidos necesarios para la renovación de todas las membranas celulares.

c) Diferenciar entre heterofagía y autofagia. (2)SOL. Los lisosomas son vesículas membranosas que contienen un conjunto de enzimas hidrolíticos que se utilizan para la digestión intracelular de todo tipo de macromoléculas biológicas. Estos materiales pueden proceder del exterior de la célula (heterofagia), o del interior celular (autofagia). Esta última permite la destrucción de las estructuras celulares sobrantes u obsoletas y la supervivencia en caso de ayuno. Por otro lado, la heterofagia permite la entrada y excreción de moléculas necesarias o no para la célula.

d) Diferenciar entre fagocitosis y pinocitosis. (2)

SOL. Dentro de la heterofagia, según el tamaño de las vesículas ingeridas podemos diferenciar entre pinocitosis, donde el material ingerido es líquido o está en forma de pequeñas partículas (colesterol), o fagocitosis, cuando el material ingerido es grande (en los animales superiores es un mecanismo importante de defensa ya que permite la eliminación de bacterias y otras partículas perjudiciales para el organismo). La pinocitosis se produce en regiones especiales de la membrana y con la ayuda de unas proteínas específicas. Por otro lado, la fagocitosis se produce por la presencia de unos pseudópodos en las células fagocíticas específicas, que acabarán fusionándose a los lisosomas. 

 2.- Indique la estructura y funciones de estos orgánulos de una célula eucariota:

a) Lisosomas. Explicado en pregunta anterior.

b) Retículo endoplasmático.  Explicado en pregunta anterior.

c) Aparato de Golgi.  Explicado en pregunta anterior.

d) Peroxisomas. SOL. Son orgánulos ricos en enzimas oxidativos (oxidasas) que permiten oxidar diversos compuestos orgánicos mediante reacciones que producen peróxido de hidrógeno H2O2. Éste es altamente tóxico para las células y se elimina gracias a otra enzima, la catalasa, que lo utiliza para oxidar diversas sustancias: etanol, fenol, metanol, etc. liberando oxígeno y agua. 

2.- Sobre el citoesqueleto de la célula eucariota responda:

a) ¿Qué elementos forman el citoesqueleto de una célula animal?

SOL. El citoesqueleto está formado por tres componentes filamentosos: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios.

b) ¿Qué diferencias existen entre ellos?

SOL. En cuanto a la composición, los microtúbulos son estructuras cilíndricas huecas formadas por una proteína globular llamada tubulina. Los microfilamentos incluyen por su parte los filamentos de actina (una proteína globular) y de miosina (proteína fibrosa). Los filamentos intermedios son polímeros estables y muy resistentes de proteínas fibrosas, distintas de unas células a otras, por lo cual los filamentos intermedios reciben nombres distintos según de qué célula se trate.

En cuanto a sus funciones, las más conocidas de los microtúbulos están relacionadas con el mantenimiento de la forma celular, con el transporte de  estructuras intracelulares y con la formación del huso mitótico en el momento de la mitosis. Los filamentos de actina y miosina, junto a otras proteínas asociadas, están implicados en diversos tipos de movimientos celulares, de los cuales el más estudiado es el de contracción muscular. Además, participan en la división celular al formar el anillo contráctil que divide el citoplasma al final de la mitosis, durante la citocinesis. Para finalizar, los filamentos intermedios tienen la función de repartir las tensiones, que de otro modo podrían romper la célula. Son especialmente abundantes en el citoplasma. Por ejemplo en las células epiteliales (queratinas), en las neuronas (neurofilamentos), en el músculo (desmina), etc.

c) ¿Cuáles están implicados en los mecanismos de unión celular? ¿Y en la contracción muscular?

SOL. Los microtúbulos están relacionados con el transporte de estructuras intracelulares, como el movimiento de los gránulos de secreción hacia la membrana plasmática por ejemplo. Por otro lado, la actina y la miosina, que forman parte de los microfilamentos, son las proteínas encargadas de la contracción muscular.

d) ¿Qué elemento del citoesqueleto forma un cilio?, realice un dibujo de sus diferentes partes.

SOL. Los cilios están formados por la asociación de microtúbulos. Constan de dos partes: una externa, que sobresale de la superficie de la célula, está recubierta por la membrana plasmática y contiene un esqueleto interno de microtúbulos llamado axonema; y otra interna, que se denomina cuerpo basal. Del extremo inferior del cuerpo basal salen unas fibras estriadas denominadas raíces ciliares.

La estructura del cuerpo basal es idéntica a la del centriolo.  El axonema por su parte cuenta con nueve pares de microtúbulos periféricos y un par de microtúbulos centrales, así como numerosas proteínas asociadas entre las que destaca la dineína.

2.- Indique si son verdaderas o falsas las siguientes sentencias y explique por qué:

a) En los ribosomas tiene lugar la glucosilación de las proteínas.

SOL. Falso. Este proceso, por el cual las proteínas adquieren su estructura plegada definitiva y se les unen los primeros azúcares, tiene lugar en el RER.

b) Los fosfolípidos de las membranas son moléculas anfipáticas.

SOL. Verdadero. Tienen un extremo hidrófilo (o polar) y un extremo hidrófobo (no polar). Esto hace que en soluciones acuosas estas moléculas sean capaces de autoensamblarse espontáneamente para formar bicapas, dejando los grupos hidrófobos en el interior y los hidrófilos hacia el exterior, en contacto con el agua.

c) La fase oscura de la fotosíntesis tiene lugar en la membrana tilacoidal.

SOL. Falso, tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Lo que ocurre en la membrana tilacoidal es la fase lumínica o fotoquímica.

d) La heterocromatina tiene una actividad de transcripción baja en comparación a la eucromatina.

SOL. Verdadero. La heterocromatina corresponde a las partes replegadas que presentan mayor grado de empaquetamiento, luego su capacidad de transcripción es nula o baja. La eucromatina sin embargo corresponde a las zonas donde el nivel de empaquetamiento es menos denso porque la cromatina está poco condensada. De esta forma se permite el acceso de la ARN polimerasa y del resto de enzimas implicados, haciendo que la transcripción sea importante.

e) Los lisosomas son orgánulos que participan en los procesos de digestión celular.

SOL. Verdadero. Son vesículas membranosas que contienen un conjunto de enzimas hidrolíticos (hidrolasas ácidas) que se utilizan para la digestión celular de todo tipo de macromoléculas biológicas.