Ciencias Biológicas

Sesión Nº 05Estructura

Celular

Teoría Celular

Todos los seres vivos están formados por células.

Todas las células se forman a partir de otras células.

La célula es la unidad anatómica, funcional, genética y evolutiva de todo ser vivo.

Membrana Celular Es un complejo supramolecular con forma de una

lámina que delimita la célula. Está formada básicamente por lípidos y proteínas

en proporción variable. Está compuesta por dos capas de fosfolípidos

(bicapa fosfolipídica) en las que se acomodan las proteínas a modo de mosaicos en su superficie.

Su estructura es de Mosaico Fluido, las moléculas no están “fijas” unas con otras sino que pueden moverse en el plano de la membrana en cualquier dirección.

Membrana Celular

Lípidos de Membrana: Los lípidos de membrana son moléculas que tienen

un extremo hidrofílico o polar y un extremo hidrofóbico o no polar que espontáneamente forman bicapas.

Membrana Celular

Lípidos de Membrana: Los tres principales

lípidos de membrana son los fosfolípidos, colesterol y glucolípidos.

Membrana Celular

Proteínas de Membrana: La mayor parte de las funciones específicas de la

membrana son desempeñadas por las proteínas. La cantidad y tipo de proteínas en una membrana

determina la función de la célula. Tipos:

Integrales: transmembrana o IntrínsecasAtraviesan total o parcialmente la bicapa lipídica.

Periféricas: extrínsecasSe ubican en la superficie sin penetrar la bicapa lipídica.

Proteínas de Membrana:

Transmembrana Periféricas

Membrana Celular

Membrana Celular Funciones:

Separar los medios intra y extracelular. Permitir la comunicación intercelular con células

adyacentes, a través de complejos de unión celular: desmosomas, nexus, gap junction, etc.

Seleccionar las sustancias que pueden entrar o salir de la célula (permeabilidad selectiva o semipermeabilidad) mediante mecanismos diferentes: transporte pasivo, transporte activo y transporte en masa.

Uniones de Membranas Las uniones celulares se encuentran principalmente en el

tejido epitelial, pero también se presentan en las regiones de contacto de todos los tejidos.

Las uniones celulares se clasifican en 3 grupos: Uniones de Oclusión

Sella las células epiteliales, impide la salida y la entrada de sustancias del epitelio.

Uniones de AnclajeUne mecánicamente a las células una con otras.

Uniones de ComunicaciónPermite la interacción entre las células mediante el paso de señales químicas

Uniones de Membranas

Uniones de Oclusión

Unión Estanca, Estrecha u OclusivaConstituyen barreras de permeabilidad selectiva.Las sustancias pueden ingresar a las células pero

no pueden salir, ni por la membrana ni por los espacios intercelulares porque están sellados mediante este tipo de uniones celulares.

Un ejemplo de este tipo de unión celular se encuentra en el tapiz del intestino, que permite el ingreso de nutrientes al interior de las células y de ahí a los capilares pero impide la salida de estos de vuelta al intestino.

Uniones de Anclaje Presentes en todos los tejidos animales. Forma unidades estructurales resistentes, conectando a las

células entre sí y con la matriz extracelular. Son abundantes en los tejidos que están sometidos a

tensiones mecánicas, como el músculo cardíaco y la epidermis (piel).

Están compuestas por 2 clases de proteínas: de adhesión intracelular, que forman una placa en la cara citoplasmática unida a filamentos y glucoproteínas transmembrana de unión con dominios intra y extracelualres.

Presentan 3 tipos funcionales: Uniones Adherentes, Desmosomas y Hemidesmosomas.

Uniones de Anclaje

Unión AdherenteForman una banda de adhesión continua alrededor

de cada célula por debajo de las uniones estancas u oclusivas.

Las bandas presentan filamentos de actina.Las glucoproteínas transmembrana de unión son

cadherinas.Pueden unir células adyacentes o células con la

membrana basal.

Uniones de Anclaje

DesmosomasSon contactos intercelulares puntiformes que

mantienen unidas las células.Las placas son densas y presentan filamentos de

queratina.Las glucoproteínas transmembrana de unión son

cadherinas.Une células adyacentes y forma una red estructural

continua vinculada con el citoesqueleto, que se extiende a todo el tejido.

Uniones de Anclaje

HemidesmosomasSon similares morfológicamente a los desmosomas.Las placas son densas y presentan filamentos de

queratina.Las glucoproteínas transmembrana de unión son

integrinas.Une las células con la membrana basal (entre el

epitelio y el tejido conjuntivo subyacente).

Uniones de Comunicación Unión Tipo GAP, en Hendidura o Nexus

Son muy numerosas y constituyen el medio de comunicación intercelular, permitiendo el paso de iones y pequeñas moléculas entre los citoplasmas celulares.

Las proteínas transmembrana forman estructuras llamadas conexones. Cuando los conexones están alineados forman un canal que conecta a los citoplasmas.

Un conexón está formado por un anillo de 6 unidades proteicas llamadas conexinas, que al modificar su estructura abre o cierra el canal de conexión.

Transporte Celular Las membranas celulares seleccionan las

sustancias que pueden entrar o salir de la célula. El transporte de estas sustancias pueden ser por:

Transporte Pasivo Difusión Simple (Ósmosis) Difusión Facilitada (Transportadores y Canales proteicos)

Transporte Activo Bombas de Membrana

Transporte en Masa Endocitosis (Pinocitosis y Fagocitosis) Exocitosis

Transporte Pasivo Difusión Simple

Las sustancias atraviesan la bicapa lipídica. La ósmosis es el paso de moléculas de agua.

Difusión Facilitada El movimiento de sustancias se da a través de proteínas

transmembrana, a las que se unen. Existen dos clases de proteínas transportadoras:

Transportadores Proteicos: se fijan a la sustancia, la introducen a la célula y la liberan para su utilización.

Canales Proteicos: también llamados poros de membrana, permiten el ingreso libre de ciertos iones.

Transporte Activo Moviliza sustancias a través de la membrana en

contra de la gradiente de concentración por lo que requiere energía (ATP).

Ocurre a través de proteínas transportadores conocidas como bombas de membrana.

El transporte puede ser: Antiporte: uno entra otro sale.

Ejem: Bomba Sodio-Potasio Simporte: dos entran.

Ejem: Sodio-Glucosa

Transporte en Masa Es la movilización de grandes cantidades de

sustancias a través de la membrana. Se utilizan vesículas de diversos tamaños que

“engloban” las sustancias a transportar y las movilizan al interior o al exterior de la célula. Endocitosis: ingresa a la célula

Pinocitosis: introducción de líquidos Fagocitosis: introducción de sólidos

Exocitosis: sale de la célula

Matriz Extracelular - Glucocalix Es la cubierta que se encuentra en la superficie

exterior de la membrana celular. Su composición química está constituida por

cadenas de oligosacáridos unidos a lípidos y/o proteínas de membrana, formando un complejo supramolecular de glucolípidos y glucoproteínas

Este complejo supramolecular cumple diversas funciones como el reconocimiento celular, los mecanismos de señalización celular, la filtración, el mantenimiento de un microambiente y la protección mecánica de la célula.

Reconocimiento Celular Este mecanismo permite que las células

identifiquen a las células de su propio organismo, diferenciándolas de otras que a pesar de ser de la misma especie, pertenecen a otro organismo.

Esto es de suma importancia y se consideran en los procesos de transplante de piel u órganos, transfusiones de sangre, etc.

Citosol - Matriz Citoplasmática Es un coloide compuesto principalmente por agua,

proteínas, sales, glúcidos y otras moléculas. Cambia de estado de sol a gel constantemente

permitiendo el movimiento interno (ciclosis) y externo (ameboideo) de la célula.

En él ocurren una serie de reacciones químicas indispensables para la célula: glucólisis, síntesis de proteínas, digestión celular, etc.

En él se encuentran el sistema de endomembranas, las organelas citoplasmáticas y el núcleo.

Citoesqueleto Es una estructura hecha de proteínas a modo de

armazón que se encarga de dar la forma a la célula, el movimiento celular, la adhesión entre células y el tránsito interno de las organelas.

Se reconocen 3 tipos de estructuras: Microfilamentos Filamentos Intermedios Microtúbulos

CitoesqueletoMicrofilamentos Son filamentos muy largos de 7 nm compuestos por actina. Son de suma importancia en las células musculares donde

participan en la contracción.

CitoesqueletoFilamentos Intermedios Son filamentos organizados en forma de trenza de 10 nm

compuestos por desmina, queratina, vimentinas, etc. Se encargan de unir los microfilamentos a la membrana

citoplasmática.

Citoesqueleto

Microtúbulos Son filamentos de 25 nm compuestos por tubulina. Se proyecta desde una región cercana al núcleo

hacia el citoplasma celular. Se encarga de mantener la forma celular y participa

en el movimiento de los cromosomas durante la división celular (huso acromático).

Determina la ubicación de las organelas y dirige el movimiento de las mitocondrias y cloroplastos.

Constituyente de los Centriolos, Cilios y Flagelos.

Citoesqueleto

Centriolos Son cilindros proteicos

huecos que se disponen perpendicularmente entre sí y cercanos al núcleo.

Se encargan de la formación del huso acromático, necesario durante la división celular.

Citoesqueleto

Cilios y Flagelos Son estructuras que se proyectan desde la célula

hacia fuera, compuestas por proteínas. Se diferencian sólo por su longitud y número:

Cilios: cortos y numerosos Flagelos: largos y escasos

Intervienen en el movimiento celular y en el caso de los cilios del movimiento de “barrido” de las sustancias que se encuentran sobre ellas.

Sistema de Endomembranas Es el conjunto de estructuras membranosas

provenientes de la invaginación y repliegue de la membrana celular a la cual están funcionalmente relacionadas.

Se reconocen 3 estructuras: Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) Retículo Endoplasmático Liso (REL) Complejo de Golgi

Retículo Endoplasmático Rugoso

Es una estructura membranosa que se organiza formando tubos, canales y sacos aplanados.

Se le llama rugoso por la presencia de ribosomas adheridos a su membrana (superficie externa).

Participa en la síntesis de proteínas sobre todo de aquellas exportables, así como de las que forman parte de las membranas de otros organelos.

El retículo endoplasmático rugoso puede convertirse en retículo endoplasmático liso, cuando se requieren sus funciones.

Retículo Endoplasmático Liso Estructura membranosa formada por tubos,

vesículas y sacos aplanados interconectados, que carece de ribosomas.

Se encarga de metabolizar carbohidratos (glucogenólisis), almacenar calcio (en células musculares), sintetizar lípidos (esteroides), así como detoxificar la célula (sobre todo en células hepáticas).

Complejo de Golgi También llamado Golgisoma o Aparato de Golgi, está constituido por

pilas de 5 a 10 sacos membranosos aplanados (cisternas). Tiene una cara convexa dirigida hacia el exterior, llamada cara formadora y una cara cóncava dirigida hacia el centro, llamada cara de maduración.

Las cisternas están rodeadas por túbulos y vesículas. Las cisternas se originan por fusión de las vesículas transitorias desprendidas del RE.

El conjunto de cisternas constituye una unidad funcional llamada dictiosoma a partir de la cual se desprenden vesículas secretoras y lisosomas. La cantidad de dictiosomas varía según la función celular.

Se encarga de colectar lo fabricado en el RE (proteínas y lípidos), lo concentra y combina con otras sustancias (generalmente glúcidos) para luego distribuirlo dentro de la célula o hacia el exterior, mediante vesículas secretoras. Muchas de éstas contienen enzimas digestivas y se les llama lisosomas. El golgisoma también se encarga de culminar la síntesis de nuevas membranas que se desplazan hacia la membrana plasmática y se fusionan con ella.

Lisosomas Son estructuras membranosas pequeñas y esféricas que

contienen enzimas digestivas o hidrolíticas del tipo nucleasas, fosfatasas, lisozimas, lipasas, etc.

Se encargan de la digestión intracelular y extracelular. Destruyen también a las organelas deterioradas (autofagia).

Las enzimas que contiene el lisosoma actúan a pH ácido y si se liberan, por ruptura de un lisosoma, destruyen la célula.

Se conocen básicamente dos tipos de lisosomas: Lisosomas primarios, que son aquellos que no han participado

en ningún evento metabólico. Lisosomas secundarios, que son aquellos que ya se

involucraron en actividades de degradación. Resultan de la fusión con vesículas endocíticas.

Peroxisomas Son estructuras membranosas que realizan

importantes funciones oxidativas. Las enzimas flavin oxidasas median reacciones

oxidativas y usan oxígeno molecular como aceptor de electrones, produciendo peróxido de hidrógeno.

La enzima catalasa convierte el H202 en H20 y 02. Actúan protegiendo a las células del daño que ocasiona el oxígeno y otros productos metabólicos.

Ribosomas Son las organelas más numerosas, están

constituidas por ARN y proteínas. Se distingue en su estructura dos partes o sub unidades diferenciadas por su tamaño en mayor y menor.

Se asocian con el RER y con la superficie externa de la carioteca. Se encuentran también, dispersos en el citoplasma y también presentes dentro de las mitocondrias y cloroplastos.

Se encargan de realizar el proceso de traducción (la síntesis de proteínas).

Mitocondrias Es una organela esférica o alargada de gran tamaño. Tiene el

tamaño de una bacteria. Constituida por dos membranas (externa e interna) y un fluido viscoso, rodeado por la membrana interna, llamado matriz mitocondrial. Membrana externa, que marca los límites de la mitocondria.

Su estructura es similar a la de la membrana plasmática. Membrana interna, que está completamente rodeada por la

membrana externa. Tiene numerosos pliegues llamados crestas, que se proyectan al interior de la organela.

Matriz mitocondrial, que es una sustancia viscosa, rodeada por la membrana interna. Contiene la mayoría de las enzimas del Ciclo de Krebs. Posee también enzimas para la síntesis proteica y de ácidos nucleicos de uso endógeno. Cuenta con enzimas para la oxidación de ácidos grasos.