Ejercicios: Los orgánulos celulares

Asocia cada organelo con su función básica: mitocondria, cloroplasto, ribosoma, aparato de Golgi, lisosoma, retículo endoplasmático, vacuola y núcleo.

Indica qué orgánulos y estructuras son característicos de la célula vegetal y están ausentes en la animal, y cuáles comparten ambos tipos de célula.

Clasifica los organelos y estructuras de la célula eucariota en dos grupos: los delimitados por membrana y los que carecen de ella. Pon al menos dos ejemplos de cada grupo.

En un corte de una célula eucariota animal se distinguen seis organelos o estructuras características: 1) mitocondria, 2) retículo endoplasmático rugoso, 3) aparato de Golgi, 4) lisosoma, 5) núcleo y 6) centrosoma. Describe en una frase la función básica de cada uno de ellos.

Observa la imagen de una célula eucariota vegetal en sección. Identifica las estructuras señaladas con los números del 1 al 6 y explica, comparándola con la célula animal, qué papel cumplen la pared celular y la gran vacuola en la forma y la rigidez de las células vegetales.

Localiza en qué organelo o estructura celular ocurre cada uno de estos procesos y justifica brevemente tu respuesta: la respiración aeróbica, la fotosíntesis, la síntesis de proteínas destinadas a ser secretadas y la digestión intracelular de materiales envejecidos.

En un experimento de marcaje por pulsos (pulse-chase) con leucina tritiada (³H-Leu) en células beta pancreáticas que sintetizan insulina, se cuantifica la localización de la radiactividad a los 5, 20 y 60 minutos de seguimiento.

A) Predice en qué orgánulos o compartimentos celulares se concentrará de forma predominante la señal radiactiva en cada uno de los tres tiempos, describiendo qué transformaciones sufre la proteína en cada orgánulo.

B) Si antes de añadir el pulso de leucina se trata a las células con brefeldina A (un fármaco que, al inhibir la activación de ARF y la formación de vesículas COP I, bloquea el tráfico vesicular desde el RER hacia el Golgi), predice dónde se acumulará la insulina radiactiva a los 60 minutos y qué repercusión tendrá sobre la glicemia del organismo.

C) ¿Hacia dónde se dirigiría la insulina si una mutación delecionara su secuencia señal hidrofóbica N-terminal? Razona tu respuesta.

Considera dos alteraciones celulares provocadas artificialmente:

1. Una mutación en las proteínas MICOS que mantienen la curvatura de la membrana mitocondrial interna provoca la desaparición total de las crestas; la membrana interna queda convertida en una vesícula lisa concéntrica a la externa.

2. Una toxina rompe selectivamente la continuidad de las membranas tilacoidales del cloroplasto, de modo que sus componentes lipídicos y proteicos se dispersan en láminas abiertas que comunican directamente el lumen tilacoidal con el estroma.

Predice y justifica el impacto de cada alteración en la síntesis neta de ATP asociada a la respiración mitocondrial y a la fase luminosa de la fotosíntesis, respectivamente. Basa tus argumentos en la hipótesis quimiosmótica de Mitchell, la compartimentación de protones y la relación superficie/volumen de las membranas energéticas.

El análisis morfométrico por microscopía electrónica de tres líneas celulares humanas desconocidas (A, B y C) aporta los siguientes datos sobre el porcentaje de volumen celular que ocupa cada organelo:

• Tipo A: Mitocondrias: 38 %; Retículo endoplasmático liso: 17 %; RER: 5 %; Aparato de Golgi: 2 %; Gránulos de secreción: < 1 %.

• Tipo B: Mitocondrias: 6 %; Retículo endoplasmático liso: 2 %; RER: 34 %; Aparato de Golgi: 20 %; Gránulos de secreción: 15 %.

• Tipo C: Mitocondrias: 5 %; Retículo endoplasmático liso: 2 %; RER: 4 %; Aparato de Golgi: 3 %; Lisosomas y fagosomas: 26 %.

Asigna de manera razonada a cada tipo celular una de las siguientes funciones fisiológicas: contracción mecánica y homeostasis de calcio (fibra muscular esquelética), secreción masiva de proteínas (célula acinar pancreática) o destrucción de patógenos fagocitados (macrófago). Justifica cada asignación relacionando la función asignada con la abundancia de los organelos correspondientes.

Reto del tema. Como futuro investigador biomédico, debes analizar muestras celulares reales a partir de micrografías electrónicas. Tu objetivo es elaborar una ficha técnica comparativa que demuestre la diversidad celular y la función de sus organelos.

1. Obtención de datos: Accede al repositorio científico público Cell Image Library (cellimagelibrary.org) y selecciona dos micrografías con escala gráfica visible: una bacteria y una célula eucariota (animal o vegetal) donde se distingan bien sus organelos.

2. Medición y calibración: Mide con regla la barra de escala y las dimensiones celulares. Empleando la relación $\text{Aumento} = \frac{\text{Medida observada}}{\text{Medida real}}$, calcula el tamaño real de ambas células y de dos organelos representativos (como mitocondria o cloroplasto), expresando los valores en $\mu\text{m}$ (p. ej., $1,5\ \mu\text{m}$).

3. Informe razonado: Diseña una tabla comparativa que contraste procariontes y eucariontes, argumentando la función de los organelos medidos y explicando cómo justifican los postulados modernos de la teoría celular y la hipótesis endosimbiótica.

Se evaluará:

• Precisión en el cálculo de tamaños celulares reales y uso correcto de escalas en $\mu\text{m}$.

• Identificación morfológica y justificación funcional adecuada de los organelos.

• Rigor conceptual al vincular las observaciones con la teoría celular y los modelos de organización.