Diferencias entre Células Procariotas y Eucariotas
Células Procariotas
Las células **procariotas** suelen ser muy pequeñas y poseen una membrana recubierta de **pared celular**; a veces puede existir una **cápsula**.
El citoplasma tiene dos regiones bien diferenciadas:
- El material genético denominado **nucleoide**.
- El citoplasma restante donde destacan los **ribosomas**.
La diversidad morfológica que presentan, según su forma, se distinguen entre **bacilos** y **cocos**.
Células Eucariotas
Las células **eucariotas** son mucho más complejas que las procariotas, tanto estructural como funcionalmente. Al igual que las procariotas, tienen **membrana plasmática** y **ribosomas**, pero se diferencian de ellas por la presencia de **núcleo**, **orgánulos citoplasmáticos** y **citoesqueleto**.
La presencia de orgánulos citoplasmáticos provoca una **compartimentación del territorio celular**, lo que le permite desarrollar diferentes funciones al mismo tiempo.
Comparativa entre Célula Animal y Vegetal
Orgánulos Compartidos
Tanto la célula animal como la vegetal comparten:
- **Mitocondrias**: Llevan a cabo el **metabolismo oxidativo** durante el cual se forma la mayoría de las moléculas de **ATP**.
- **Lisosomas y peroxisomas**: Especializados en la digestión y la oxidación de algunas macromoléculas.
- **Núcleo**: Alberga en su interior la información genética en forma de **ADN**.
- **Retículo endoplasmático** y **Aparato de Golgi**: Especializados en la síntesis y el transporte de proteínas y síntesis de lípidos.
- **Citoesqueleto**: Es fundamental en la estructura y función de la célula. Se trata de una red de filamentos y proteínas que se extienden por todo el citoplasma, responsables de la forma de la célula, la distribución de los orgánulos y los movimientos celulares.
Diferencias Específicas
Orgánulos exclusivos o con funciones distintivas:
- **Cloroplastos**: Orgánulos que realizan la **fotosíntesis** (solo en célula vegetal).
- **Pared celular**: Actúa como exoesqueleto (solo en célula vegetal).
- **Vacuolas**: Almacenamiento de nutrientes o sustancias de desecho (predominantes y grandes en célula vegetal).
- **Centrosoma**: Estructura sin membrana presente solo en los animales.
La Cromatina: Composición y Ultraestructura
Composición
La **cromatina** es la asociación de **ADN + Histonas** (proteínas muy básicas).
Las **no histonas** son enzimas implicadas en la replicación, transcripción y regulación del ADN.
Ultraestructura
La constituyen fibras que reciben el nombre de **fibras cromatínicas**. Cada fibra aislada presenta el aspecto de un **collar de cuentas** de una doble hélice de ADN.
Cada **nucleosoma** está formado por un octágono de histonas, en la que la histona **H1** no forma parte del nucleosoma. Cada núcleo consta de un nucleosoma y de un filamento de ADN que lo rodea.
La fibra de cromatina tiene una estructura plegada con distintos grados de espiralización:
- **Primer grado**: Presentan un diámetro de **30 nm**.
- **Segundo grado (súperespiralización)**: Se produce en el momento de iniciar la **mitosis**.
Replicación del ADN
Replicación en Procariotas
Iniciación
Implica el desenrollamiento y apertura de la doble hélice. Múltiples copias de una proteína específica llamada **ADN** (proteína iniciadora) se une a zonas concretas del **origen de la replicación** (oriC). Su función es reconocer el origen, provocar la apertura de la burbuja y facilitar la entrada del resto de las proteínas.
- La **Helicasa**: Enzima que va rompiendo los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y provoca que se abra la doble hélice como una cremallera.
- **Topoisomerasas (Girasas)**: Evitan las tensiones creadas por el desenrollamiento en las áreas próximas, rompiendo y soldando de nuevo la hélice de ADN en esos puntos.
- **Proteínas SSB**: Impiden que se vuelva a enrollar, formando una **burbuja de replicación** en la que hay dos zonas con forma de Y denominadas **horquillas de replicación**.
La replicación es **bidireccional**.
Elongación
En las horquillas se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra de la doble hélice original. Intervienen las **ADN polimerasas I, II y III**.
- **Actividad polimerasa**: Une entre sí los nucleótidos que forman el ADN, cuya base es la de la hebra molde.
- **Actividad exonucleasa**: Elimina nucleótidos cuyas bases nitrogenadas están mal pareadas, así como fragmentos de ARN cebador.
Terminación
Denominado **Ter**, está formado por una secuencia de nucleótidos a la que se fija una proteína específica. El complejo de proteína **Tus** y secuencia **Ter** bloquea el avance de las helicasas y la replicación termina.
Replicación en Eucariotas
La replicación del ADN de los organismos eucarióticos es muy parecida a la de los procarióticos, salvo diferencias derivadas de la mayor complejidad del material genético:
- Las moléculas de ADN son muy largas y los cromosomas presentan **múltiples orígenes de replicación**.
- Existen **cinco tipos de ADN polimerasa**.
- En los eucariotas, se sintetizan las **histonas** (a diferencia de los procarióticos).
- La **velocidad de elongación es más lenta**.
Composición y Estructura de la Membrana Plasmática
Componentes
Lípidos
Están compuestos por **fosfolípidos** y **esteroles**, todos ellos poseen carácter **anfipático**, formando **bicapas lipídicas**.
La membrana plasmática no es una estructura estática, ya que los lípidos tienen posibilidad de movimiento, lo que proporciona una cierta **fluidez** o viscosidad. La fluidez es una de las características más importantes de las membranas y depende de factores como la temperatura y la naturaleza de los lípidos.
Proteínas
Configuran la membrana, sus funciones específicas y son características de cada célula. Tienen un movimiento de **difusión lateral** y se pueden clasificar según el lugar que ocupan en la membrana.
Glúcidos
Están representados en su mayoría por **oligosacáridos**, unidos covalentemente a los dominios extracelulares de las proteínas. Su distribución es **asimétrica**; solo se localizan en la cara externa de la membrana plasmática de las células eucariotas.
Estructura
Se denomina modelo de **mosaico fluido**. En él se considera la membrana como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cementante y las proteínas están insertadas en ella. Tanto los lípidos como las proteínas se pueden desplazar lateralmente. Los lípidos y las proteínas integrales están dispuestos en mosaico y forman **glucolípidos** y **glicoproteínas** en la cara externa.
Función
La membrana actúa como una **barrera semipermeable**, que permite el paso de determinadas sustancias a favor o en contra de la concentración osmótica o eléctrica. Sus funciones incluyen:
- Intercambio de sustancias.
- Reconocimiento de la información extracelular y su transmisión al medio intracelular.
- Reconocimiento y actividad celular.
- Puente entre el citoesqueleto y la matriz extracelular.
Sistema de Endomembranas y Orgánulos Asociados
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
Se llama así porque lleva **ribosomas** adheridos a la cara citosólica.
Su función es la **síntesis** y **almacenamiento de proteínas**; pueden quedarse en la membrana o pasar al lumen para ser exportados a otros destinos.
**Glucosilación de las proteínas**: La mayor parte de las proteínas sintetizadas y almacenadas en el RER deben ser glicosiladas para convertirse en **glicoproteínas**. Este proceso se realiza en el lumen.
Retículo Endoplasmático Liso (REL)
Es una red tubular, constituida por finos túbulos interconectados.
Su función es la **síntesis de lípidos**, **contracción muscular** y **liberación de glucosa** a partir de los gránulos de glucógeno de los hepatocitos (intervienen en la producción de lípidos).
Aparato de Golgi
Está formado por la agrupación de varios sacos aplanados y vesículas asociadas.
Su función es el **mecanismo de transporte Golgi**: Las proteínas son exportadas por el RER y englobadas en vesículas que se unen a la **región cis**. Se desplazan de una a otra gracias a vacuolas hasta llegar a los sacos situados en la **cara trans**.
Otras funciones incluyen:
- **Modificación de lípidos y proteínas**: Tiene lugar el ensamblaje de oligosacáridos a lípidos y proteínas para formar **glicolípidos** y **glicoproteínas**.
- Formación del **tabique telofásico** en células vegetales.
- Formación de los **lisosomas primarios** (como el espermatozoide).
Lisosomas
Contienen **enzimas hidrolíticas**, capaces de degradar todo tipo de polímeros biológicos. Actúan como un **sistema digestivo celular**, degradando el material captado del exterior y digiriendo por **autofagia** material de la propia célula.
Peroxisomas
Contienen enzimas conocidas como **oxidasas**. El peróxido de hidrógeno ($ ext{H}_2 ext{O}_2$), una sustancia muy tóxica para la célula, se elimina gracias a la **catalasa** de los peroxisomas. Pueden oxidar ácidos grasos y aminoácidos.
Vacuolas
Son cisternas membranosas características en las células vegetales. Constan de una membrana y **jugo vacuolar**, cuyo principal componente es el agua.
Su función es el **mantenimiento de la turgencia celular** por ósmosis, **digestión celular** (por hidrolasas ácidas) y **almacenamiento** de sustancias diversas como reservas y tóxicas.
Mitocondrias
Funciones principales:
- **Ciclo de Krebs**: Es el catabolismo celular.
- **Cadena respiratoria**: Transportadora de electrones que se localizan en la membrana interna.
- Concentración de sustancias en la cámara interna u oxidación de ácidos grasos.
- **Fosforilación oxidativa**: Se lleva a cabo en las partículas elementales F situadas sobre las crestas mitocondriales.
Plastos (Cloroplastos)
Función principal: **Fotosíntesis**. En este proceso tienen lugar:
- Reacciones dependientes de la luz, como son, por ejemplo, la producción de **ATP** y **NADPH+**.
- Reacciones independientes de la luz, como la **fijación de $ ext{CO}_2$** y la **formación de glúcidos**.