En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo trabajan juntos los organelos para mantener viva a una célula?
Una célula eucariota no es una bolsa de líquido. Está dividida en compartimentos llamados organelos, cada uno con un trabajo. En esta lección aprenderás qué hacen los organelos principales y seguirás una proteína desde las instrucciones del núcleo hasta el exterior de la célula. Al final, deberías poder explicar cómo dependen los organelos unos de otros.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
El núcleo y los ribosomas
- El núcleo guarda el ADN
- Los poros de la envoltura nuclear dejan salir el ARNm
- El nucleolo fabrica partes de los ribosomas
- Los ribosomas fabrican proteínas
El núcleo guarda el ADN de la célula dentro de una doble membrana llamada envoltura nuclear. El ADN no puede salir del núcleo, así que la célula copia las instrucciones de una proteína en una molécula de ARN mensajero (ARNm), que sale por un poro nuclear. En el citoplasma, un ribosoma lee el ARNm y fabrica la proteína. El nucleolo, dentro del núcleo, fabrica partes de los ribosomas. Los ribosomas no están rodeados por una membrana. Algunos flotan libres en el citoplasma y otros están unidos al retículo endoplasmático rugoso.
Fabricar y mover proteínas
- Retículo endoplasmático rugoso: los ribosomas fabrican proteínas hacia su interior
- El retículo endoplasmático liso fabrica lípidos
- El aparato de Golgi modifica, clasifica y empaca
- Las vesículas llevan carga entre las partes
Las proteínas que una célula va a liberar o a colocar en su membrana se fabrican en ribosomas unidos al retículo endoplasmático rugoso (RE rugoso), una red de sacos aplanados. La proteína nueva entra al RE, que le ayuda a plegarse, y luego una vesícula (un saco pequeño de membrana) la lleva al aparato de Golgi. El Golgi modifica la proteína, la clasifica y la empaca en vesículas. Después una vesícula se mueve hasta la membrana celular, se fusiona con ella y libera la proteína fuera de la célula. El retículo endoplasmático liso (RE liso) no tiene ribosomas y fabrica lípidos.
Organelos de energía
- Las mitocondrias liberan energía utilizable en forma de ATP
- La membrana interna plegada da más superficie
- Los cloroplastos realizan la fotosíntesis
- Los cloroplastos están en las células de plantas y algas
Las mitocondrias están en la mayoría de las células eucariotas. Usan moléculas de los alimentos, como la glucosa, y oxígeno para producir ATP en un proceso llamado respiración celular. Los pliegues de la membrana interna le dan una gran área superficial para este trabajo. Los cloroplastos están en las células vegetales y en las algas. Capturan energía luminosa y la usan para producir glucosa en la fotosíntesis, y sus discos de membrana apilados contienen las moléculas que capturan la luz. Estudiarás ambos procesos en la Unidad 8.
Almacenamiento, descomposición y soporte
- Los lisosomas descomponen desechos y partes viejas
- Las vacuolas guardan agua y otros materiales
- El citoesqueleto da forma y ayuda a mover las partes
- Las vesículas mueven materiales por la célula
Los lisosomas son sacos de enzimas digestivas que descomponen desechos, organelos desgastados y partículas de alimento. Una vacuola guarda agua, nutrientes y desechos, y la gran vacuola central de una célula vegetal puede ocupar la mayor parte de la célula. El citoesqueleto es una red de fibras de proteína que da su forma a la célula y ayuda a mover los organelos y las vesículas. Mantener las enzimas digestivas dentro de los lisosomas protege al resto de la célula de ellas.
Los organelos trabajan juntos
- Las mitocondrias producen ATP para toda la célula
- El ATP impulsa la fabricación de proteínas y el movimiento de las vesículas
- Una proteína pasa por varios organelos
- Si un organelo falla, los demás se ven afectados
Ningún organelo trabaja solo. El núcleo proporciona las instrucciones, los ribosomas fabrican la proteína, el RE y el Golgi la pliegan, la modifican y la empacan, y las vesículas la entregan. Mientras tanto, las mitocondrias producen el ATP que impulsa muchos de estos pasos, y por eso el mismo ATP que estudiaste en la Unidad 5 aparece de nuevo aquí. Dividir la célula en compartimentos permite que muchas reacciones distintas ocurran al mismo tiempo sin estorbarse entre sí.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Seguir el camino de una proteína secretada
Una célula del páncreas fabrica una enzima digestiva (una proteína) y la libera fuera de la célula. Usa el modelo para enumerar, en orden, las estructuras por las que pasa la proteína, desde el ribosoma hasta el exterior de la célula. Da el trabajo de cada paso.
Mostrar la solución
- 1. Ribosoma en el RE rugoso: fabrica la proteína hacia el interior del RE, donde se pliega.
- 2. Vesícula de transporte: lleva la proteína del RE al aparato de Golgi.
- 3. Aparato de Golgi: modifica, clasifica y empaca la proteína.
- 4. Vesícula secretora: lleva la proteína empacada a la membrana celular.
- 5. Membrana celular: la vesícula se fusiona con ella y libera la proteína fuera de la célula.
- Respuesta: Ribosoma en el RE rugoso, vesícula, aparato de Golgi, vesícula, y luego la membrana celular y el exterior de la célula.
Ejemplo 2: Seguir la marca
Unos científicos dieron aminoácidos radiactivos a una célula durante un tiempo corto y luego midieron dónde estaba la proteína marcada durante las siguientes 2 horas (datos de muestra). ¿A qué organelo llega primero la proteína? Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento sobre el camino que sigue.
| Tiempo (min) | RE rugoso (%) | Golgi (%) | Vesículas (%) | Exterior (%) |
|---|---|---|---|---|
| 3 | 85 | 10 | 5 | 0 |
| 20 | 25 | 60 | 15 | 0 |
| 40 | 8 | 30 | 62 | 0 |
| 120 | 3 | 5 | 22 | 70 |
Mostrar la solución
- Afirmación: la proteína va del RE rugoso al aparato de Golgi, luego a las vesículas y después sale de la célula.
- Evidencia: la marca llega a su máximo en el RE rugoso a los 3 min (85%), en el Golgi a los 20 min (60%), en las vesículas a los 40 min (62%) y fuera de la célula a los 120 min (70%).
- Razonamiento: cada lugar llega a su máximo más tarde que el anterior, así que la proteína pasa por ellos en ese orden. Esto coincide con la ruta de secreción del modelo.
- Respuesta: El RE rugoso es el primero. Luego la proteína se mueve al Golgi, a las vesículas y al exterior de la célula.
Ejemplo 3: Un veneno para las mitocondrias
Un veneno detiene las mitocondrias de una célula. Usa el modelo para predecir qué le pasará a la capacidad de la célula de fabricar y mover proteínas.
Mostrar la solución
- Mitocondrias: producen la mayor parte del ATP de la célula, así que el ATP escaseará.
- Efectos: fabricar proteínas en los ribosomas y mover las vesículas por el citoesqueleto usan ATP, así que ambos procesos se harán más lentos.
- Resultado: se fabricarán y entregarán menos proteínas, y al final la célula morirá.
- Respuesta: La fabricación de proteínas y el movimiento de las vesículas se hacen lentos o se detienen porque el ATP se agota.
Práctica
Relaciona los organelos con sus trabajos, rotula el camino de una proteína secretada, lee datos que siguen a una proteína por la célula y predice qué pasa cuando fallan los organelos. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- El núcleo guarda el ADN; los ribosomas fabrican proteínas
- El RE rugoso, el aparato de Golgi y las vesículas fabrican y entregan proteínas
- Las mitocondrias liberan energía utilizable en forma de ATP; los cloroplastos capturan energía luminosa
- Los lisosomas, las vacuolas y el citoesqueleto almacenan, descomponen y sostienen
- Los organelos dependen unos de otros
De vuelta a la pregunta esencial: el núcleo envía las instrucciones, los ribosomas fabrican las proteínas, el RE rugoso y el aparato de Golgi las pliegan, las modifican y las empacan, y las vesículas las entregan. Las mitocondrias producen el ATP que impulsa estos pasos. Como cada organelo depende de los demás, un problema en uno puede detener a toda la célula. A continuación verás cómo se especializan las células de un organismo pluricelular.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-1: Construir una explicación basada en evidencia de cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas, que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida mediante sistemas de células especializadas.
- HS-LS1-2: Desarrollar y usar un modelo para ilustrar la organización jerárquica de sistemas que interactúan y que cumplen funciones específicas dentro de los organismos pluricelulares.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.A Estructura y función