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LA CÉLULA
Y SU METABOLISMO
CÉLULA: DEFINICIÓN
Unidad estructural y funcional mínima de los seres vivos con total
autonomía para su funcionamiento.
Es la mínima porción de materia viva.
CÉLULA
• De formas y tamaños diversos.
• Las células vegetales presentan pared.
• Las células procariotas pueden tener pared.
•Existen muchos tipos celulares diferentes
•Nuestros propios tejidos y órganos están constituidos por al
menos 200 tipos de células especializadas en diferentes
funciones.
•Tamaño aproximado: 10 m – 30 m
Formas celulares
TIPOS DE CÉLULAS
• PROCARIOTAS: del Reino Monera: bacterias y
cianobacterias. Carecen de membrana nuclear y orgánulos
membranosos. ADN “ desnudo”, no unido a histonas.
• EUCARIOTAS: mayor tamaño, con membrana nuclear,
orgánulos membranosos y ADN unido a histonas.
Tipos de células:
Célula procariota: corresponde a organismos unicelulares como las
bacterias. Este tipo celular es de baja complejidad tanto en sus estructuras
como funciones.
Célula eucariota: es una célula que conforma a los organismos
pluricelulares como hongos, plantas, animales y especie humana; que a
diferencia de la anterior tiene estructura y funciones de mayor
complejidad.
En este tipo de células podemos distinguir tres estructuras básicas: la
membrana plasmática, el citoplasma, y el núcleo.
PROCARIOTAS
PROCARIOTAS
Célula Eucariota Animal
CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL
EUCARIOTASVEGETALES
CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL
CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL
Tejido
vegetal
Fotografías de cortes de células
eucariotas
• A. Célula Animal, B. Célula Vegetal
Células eucariotas
• Célula de la dermis (fibrocito) adherida al sustrato
con los microfilamentos marcados en rojo y
microtúbulos en verde
Células eucariotas
• Glóbulos blancos adheridos al sustrato y
reconociéndose entre sí
Núcleo
• Estructura que está separada del citoplasma por una
membrana nuclear en las células eucariotas; ya que en
células procariotas no existe tal separación.
• La mayoría de las células tienen al menos un núcleo,
aunque algunas no tienen núcleo como los eritrocitos, otras
tienen dos núcleos como los hepatocitos y otras son
multinucleadas como los osteoclastos, (células óseas), o las
células del tejido muscular estriado.
• El núcleo posee una membrana nuclear externa y otra
interna, además de poros que permiten el paso de
moléculas desde el citoplasma.
• Contiene el material genético, ADN, ácido
desoxirribonucleico, el cual determina los caracteres de la
especie a quien pertenece la célula. También contiene
enzimas, moléculas de ARN que participan en la síntesis
de proteínas y un nucleosoma que participa en la síntesis
del ARN . (Imagen del ADN)
Membrana plasmática
• Es una de lípidos llamados fosfolípidos que son moléculas
que poseen una cabeza polar afín al medio acuoso y una
cola hidrofóbica,(apolar) que no es afín al agua.
• Debido a estas características las moléculas de lípidos se
ubican en la membrana dejando expuesta tanto al medio
extracelular como al citoplasma las cabezas polares afines
al agua.
MEMBRANA CELULAR
75 Å de espesor
Å= 10 -10 m
Sólo se ve al ME
Modelo de mosaico fluido de la membrana
MEMBRANA CELULAR
Membrana
celular,
matriz
extracelular y
m. de célula
vecina
MEMBRANA PLASMÁTICA
• Frontera estructural y funcional de la célula.
• Límite entre el espacio extra e intracelular.
• Teoría de Modelo de Mosaico Fluido (Singer y
Nicholson, 1972):
– “Solución bidimensional de doble capa de fosfolípidos donde
se insertan proteínas integrales y periféricas.”
– Es fluida por el movimiento de los fosfolípidos.
– El colesterol es un lípido importante, que le da rigidez.
Glicocalix
• Estructura:– Formado por azúcares -oligosacáridos y polisacáridos -
unidos a las proteínas y lípidos de membrana.
– Son glucoproteínas y glucolípidos de membrana.
– La porción glucídica siempre se orienta al exterior celular.
• Funciones: Protección de la membrana celular.
Proporciona un microambiente.
Filtro de sustancias (en ciertos capilares).
Recepción de estímulos (moléculas específicas como hormonas, señales moleculares).
Reconocimiento celular (y rechazo).
Funciones de la membrana Celular
• Estructura mecánica.
• Frontera entre el espacio extra e intracelular.
• Regulación de la permeabilidad (lo que se transporta hacia el
interior y al exterior celular).
• Transportes (activos, pasivos y en masa).
• Se especializa para cumplir distintas funciones:
– Recepción de sustancias específicas (hormonas, neurotransmisores, etc).
– Reconocimiento celular.
– Adhesión (a superficies, sustratos, con células afines, a matriz
extracelular, etc.)
TRANSPORTE a nivel membrana
• Las sustancias lipídicas pequeñas (como glicerol, ácidos
grasos), no lipídicas muy pequeñas, y no polares (como
los gases O2, CO2, etc), pueden atravesar solos la bicapa
lipídica de la membrana.
• Las restantes (no lipídicas, lipídicas de gran tamaño,
polares, macromoléculas) deben ser transportadas por las
proteínas.
• Proteínas de transporte:
– Canales (poros) o
– Carriers (trasportadoras)
Transporte mediado por proteínas
• Proteínas Canales:
– Abiertos o cerrados.
– Inactivos.
• Si están abiertos la sustancia ingresa o sale de la célula según concentraciones.
• Son específicos (un tipo para cada sustancia).
• Se abren y cierran según se unan a ellos (o se separen de ellos) sustancias
llamadas ligandos. También por cambios de voltaje de la membrana, o por
agregado de fosfatos a su molécula (fosforilación).
Transporte mediado por proteínas
• Proteínas Carriers (transportadoras).
• Se unen a la sustancia a transportar y
cambian su conformación tridimensional.
Al hacerlo llevan la molécula de un lado al
otro de la membrana, y allí la liberan. Al
hacerlo vuelven a la conformación original,
quedan disponibles nuevamente para el
transporte.
• Son específicos (un tipo para cada
sustancia).
• Existen quienes transportan más de una
sustancia a la vez.
Transporte mediado por proteínas
• Las Proteínas de transporte funcionan
como los poros de una membrana, la cual
se convierte en permeable (permeable
selectiva).
• Si los canales están abiertos la membrana
es permeable a la sustancia o soluto.
• Si están cerrados la membrana es
impermeable al soluto.
• Los canales del agua también pueden estar
abiertos o cerrados (permeabilidad al
solvente).
Transporte mediado por proteínas
• Concentración: cantidad en el volumen.
• Los solutos se pueden distribuir igual a
ambos lados de la membrana (igual
concentración) .
• Los solutos pueden estar más
concentrados a un lado de la membrana
(mayor concentración) .
• En el primer caso el Gradiente de
Concentración es =0.
• En el segundo caso el gradiente de
concent. tiene un valor y una dirección, es
una flecha, y se dirige desde el lado con
mayor concentración al de menor
concentración.
TRANSPORTES A TRAVÉS DE
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
DIFUSIÓN SIMPLE
• PASIVO
DIFUSIÓN FACILITADA
• ACTIVO
DIFUSIÓN SIMPLE
• Pasaje de moléculas a través de la membrana a
favor de gradiente de concentración.
– Pasan de un sitio de mayor concentración a uno de
menor concentración.
• No hay gasto de energía.
– Las moléculas se mueven por sí solas, no hay cuesta
arriba, no hay bombeo, no hay trabajo.
• Ej: oxígeno, dióxido de carbono, agua, lípidos
pequeños, moléculas liposolubles.
DIFUSION SIMPLE
• OSMOSIS: caso particular, cuando la sustancia que se
difunde es el solvente.
• En este caso veremos un aumento de volumen en un lado.
DIFUSION SIMPLE
• DIÁLISIS: cuando se difunde el soluto.
DIFUSION FACILITADA
• Es una difusión pero…
• Requiere de proteínas transportadoras, carriers o
permeasas para difundir la sustancia a través de la
membrana plasmática.
– Ej: azúcares, aminoácidos.
• Las permeasas se unen a la sustancia, la trasladan y se
desacoplan, realizando un movimiento de translocación
llamado flip-flop.
TRANSPORTE ACTIVO
• Pasaje de moléculas a través de la membrana en contra
de su gradiente de concentración.
– Pasan de un sitio de menor concentración a uno de mayor
concentración.
• Con gasto de energía.• Las moléculas no se mueven por sí solas, es cuesta arriba, es un bombeo.
Con trabajo.
TRANSPORTE ACTIVO
• BOMBA DE Na + – K + :
• Mantiene en Na + extracelular y el K + intracelular y
regula el potencial de membrana.
• Por cada ATP que se degrada se obtiene energía para
expulsar 3 Na+ e ingresar 2 K+
• La actividad de la bomba de Na + / K + contribuye a
generar parte del potencial eléctrico de membrana en las
células animales.
TRANSPORTE ACTIVO
• Transportes EN MASA:
• Cuando se transportan moléculas grandes o agregados de
moléculas (bacterias, trozos de células, alimentos, animales
microscópicos, fragmentos de materia orgánica, etc.)
• ENDOCITOSIS: Desde el exterior se ingresa al interior celular.
– Fagocitosis: materiales sólidos.
– Pinocitosis: líquidos.
• EXOCITOSIS: Desde el interior se libera al exterior celular.
FAGOCITOSIS
PINOCITOSIS
EXO y ENDOCITOSIS
• Exocitosis de productos de
desecho de una digestión
celular.
• Endocitosis de una
partícula sólida
(fagocitosis). Formación
del endosoma.
• Digestión del endosoma
por un Lisosoma, generado
en el Aparato de Golgi.
CITOPLASMA O MATRIZ
CITOPLÁSMICA
Citoplasma:Contiene la matriz intracelular en la que se encuentran
las diferentes organelas que cumplen las funciones de
metabolismo, respiración, digestión que mantienen el
fucionamiento celular.
CITOPLASMA
• Es la parte del protoplasma delimitado por la membrana plasmática, tanto en células procariotas como eucariotas.
• Se divide en:
– Ectoplasma, plasmagel: zona periférica, cortical, gelatinosa, implicada en el movimiento celular.
– Endoplasma, hialoplasma, plasmasol, citosol: emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso, sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.
CITOPLASMA
• Funciones:– Alberga los orgánulos celulares, quienes llevan a cabo las
reacciones metabólicas de las células y
– Contribuye al movimiento de los mismos.
• Inclusiones citoplasmáticas:– Materiales no esenciales para la célula, generalmente
transitorios.
– Alimentos almacenados: almidón, glucógeno, lípidos en los adipocitos.
– Pigmentos
– Inclusiones cristalinas (virus)
ORGANULOS MEMBRANOSOS
ORGANULOS NO MEMBRANOSOS
NUCLEO EN INTERFASE
•Envoltura nuclear o carioteca
•Jugo nuclear o nucleoplasma.
•nucleolo
•Cromatina /cromosomas
NÚCLEO
• Centro del trofismo celular y de la herencia.
• Controla todas las actividades celulares. Ejerce una influencia continua sobre la actividad metabólica de la celula, asegurándose que se sinteticen cantidad y tipo de moléculas necesarias.
• Portador de la información hereditaria.
• Único o de número variable.
• Tamaño variable.
• Presente en todas las células eucariotas excepto en cél. como los glóbulos rojos.
• Las células procariotas presentan nucleoide: zona donde se ubica el ADN desnudo que carece de membrana nuclear.
NUCLEO
•Estructura más voluminosa de la célula
•Envoltura nuclear
•Cromatina /cromosomas
Nucleolo: sitio donde se construyen las subunidades
ribosómicas
RNA: mRNA
tRNA
rRNA
NUCLEOLO
• Gránulo intranuclear denso, presente en las células eucariotas.
• No tiene membrana.
• Se origina de “organizadores nucleolares”
• Contiene proteínas, ARN.
• Originan las subunidades ribosómicas (mayor y menor)
• Presenta una zona granular y otra fibrilar.
• Sintetiza los RNA: ARNm, ARNt y ARNr
• Siempre presente en interfase.
• Durante la mitosis se desarma en la Profase y se arma en la Telofase.
Células en Interfase
Núcleo en división celular
• Se vuelve difuso.
• Desaparece la membrana nuclear.
• Se desarma el nucleolo.
• La cromatina se condensa y forma los cromosomas.
Núcleos en división celular
(cariocinesis)
Núcleos en división celular
(cariocinesis)
CITOPLASMA
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
• Es un sistema reticular de túbulos, vesículas y sacos
aplanados o redondeados, membranosos, lisos o
rugosos.
• Formado por:
– Retículo endoplásmico rugoso.
– Retículo endoplásmico liso.
– Aparato de Golgi.
– Vesículas.
RETICULO ENDOPLASMATICO
RETICULO ENDOPLASMATICO:Es un sistema de túbulos rodeados por membranas que tienen diferentes
formas que se denominan cisternas y estructuralmente son continuidad de
la membrana nuclear. Poseen en su superficie ribosomas adheridos y es el
motivo por el cual se diferencian el RER, Retículo endoplasmático rugoso
del REL, Retículo endoplasmático liso. RER:
es una red anastomosada de túbulos y sacos aplanados cuya función es la
síntesis de proteínas y el transporte de las mismas. Los ribosomas
adheridos en la superficie de estos túbulos le dan un aspecto rugoso y son
los encargados de la síntesis de las mismas.
REL: es también una red de túbulos y sacos aplanados que no poseen
ribosomas en su superficie. Su función es la biosíntesis y el transporte de
los lípidos. Las proteínas que son sintetizadas en el retículo
endoplasmático rugoso pasan através del retículo endoplasmático liso para
se almacenadas en el Aparato de Golghi.
RETICULO ENDOPLASMICORugoso: con ribosomas – síntesis de proteínas.
Liso: sin ribosomas – síntesis y metabolismo de lípidos.
RETICULO ENDOPLASMICO
Retículo Endosplásmico Rugoso Provisión de membrana
Síntesis de proteínas de exportación, de membranas intracelulares, de enzimas lisosomales
Síntesis de proteínas de exportación
Retículo Endosplásmico Liso
- Coopera en dar forma a la célula.
- Facilita el desplazamiento de sustancias por el interior celular.
- Detoxifica fármacos.
- Reserva de ión Ca++.
- Participa en la glucógenolisis
- Sintetiza Lípidos.
- Transporte y almacenamiento de proteínas
Aparato de Golgi - Dictiosoma
APARATO DE GOLGI
Es una serie de compartimentos organizados en forma de sacos
discoidales llamados Cisternas de Golghi. Se encuentra
ubicado entre el REL y el núcleo. Las proteínas son
almacenadas en el Aparato de Golghi el cual las empaqueta en
vesículas llamadas Gránulos Secretores. En esta organela se
almacenan, empaquetan y clasifican las proteínas y los lípidos.
La clasificación consiste en cambios sobre el
empaquetamiento de manera que tengan así un destino dentro
de la célula. Por ej; un lípido que será exportado para formar
parte de la membrana plasmática.
APARATO DE GOLGI
Aparato de Golgi - Dictiosoma
APARATO DE GOLGI - dictiosomas
Funciones del Aparato de Golgi
• Transporte y excreción de gránulos de secreción.
• Síntesis de Mucopolisacáridos
• Participa en la secreción Celular.
• Forma lisosomas y peroxisomas.
• Provee de membranas “empaqueta” las sustancias a exocitar.
• Glicosida lípidos y proteínas formando glicolípidos y
glicoproteínas.
• Transporte y almacenamiento de Proteínas
Dinámica de endomembranas
Formación de vesículas
LISOSOMAS
LISOSOMAS:
• Bolsas de membrana con enzimas hidrolíticas hidrolasas ácidas)
LISOSOMAS
Son vesículas que están rodeadas por membrana y contienen
enzimas hidrolíticas destinadas a la digestión intracelular de
macromoléculas y orgánulos muertos. Estas enzimas al estar
encerradas en lisosomas no pueden digerir proteínas y ácidos
nucleicos que conforman la estructura de la célula.
LISOSOMAS
LISOSOMAS
VESICULAS:
• * bolsitas de membrana con agua y solutos (por ejemplo,
proteínas)
• * transportan “materiales” dentro de la célula, hacia
el exterior o desde él.
PEROXISOMAS
Al igual que los lisosomas son vesículas rodeadas por
membrana, pero contienen en este caso enzimas oxidativas
capaces de destruir el (H2O2), peróxido de hidrógeno,que es
un producto de la oxidación que resulta tóxico para la célula y
es el resultado de distintos procesos celulares. En la oxidación
que llevan a cabo los propios peroxisomas también se
produce peróxido que luego es destruido por ellos mismos.
PEROXISOMAS:
• - bolsitas de membrana con enzimas
líticas: Catalasas y peroxidasas.
• - Degradan bases nitrogenadas (purinas)
y producen H2O2 y hay una enzima que
lo escinde en H2O e H
Mitocondrias
• Célula epitelial adherida al sustrato. Mitocondrias
en naranja, núcleo en rosado.
MITOCONDRIAS
MITOCONDRIA
MITOCONDRIA
MITOCONDRIA
•Realizan la respiración celular aeróbica,
degradan moléculas orgánicas
productoras de energía (ATP)
•Produce y acumula energía.
•Es semiautónoma.
•Crestas: poseen Partículas F1 con
enzimas para realizar la fosforilación
oxidativa
•Matriz: enzimas para el ciclo de Krebs,
Ca++, Ma++, ADN “desnudo”, ribosomas,
aminoácidos, proteínas, etc.
Función de las mitocondrias
• Realiza la respiración celular aeróbica.
• Degrada glucosa, aa, ácidos grasos obteniendo energía en
forma de ATP.
• Los glúcidos son los más fáciles de degradar.
MITOCONDRIA:Cumple con dos funciones importantes; una de ellas es la
respiración celular y la otra es la producción de energía ATP, adenosina trifosfato, que es producida por la mitocondria y utilizada por la célula para realizar otras actividades en otras organelas. Como podemos observar en su estructura se distingue una membrana externa, un espacio interembranoso, una membrana interna y una matriz mitocondrial que posee ADN, y proteínas propias. La mitocondria posee en su membrana externa proteínas que se llaman PORINAS que permiten el paso de ácidos grasos y de glucosa los cuales sufren un proceso de oxidación que termina con la liberación de CO2 y la utilización de O2 el cual se reduce ganando electrones. Este proceso de reducción del oxígeno se denomInaFOSFORILACION OXIDATIVA y ocurre en la membrana interna de la mitocondria. El movimiento de electrones para reducir el oxígeno prduce una energía que activa una enzima ATP sintetasaque permite la síntesis de ATP.
ADP + Pi ATP
CLOROPLASTO
CLOROPLASTO
CLOROPLASTOS
• Es un plástido presente sólo en vegetales.
• Tiene forma de disco o lente aplanado, de 10
micras.
• Puede haber de 1 a 50 en cada célula vegetal.
• Realiza la fotosíntesis.
– Formación de compuestos orgánicos a partir de
inorgánicos.
• Contiene pigmentos fotosintéticos.
• Es semiautónomo.
ORGÁNULOS NO
MEMBRANOSOS
CENTROSOMAS-CENTRIOLOS
El centrosoma es un centro organizador de microtúbulos los cuales cumplen la función de formar parte del citoesqueleto.
Se encuentra ubicado próximo al núcleo y posee en su interior un par de centriolos, que son gránulos a partir de los cuales
crecen cilios que son una especie de pelos que emergen de la célula permitiéndole a la misma desplazarse hasta los
nutrientes o desplazar sustancias extrañas cuando pertenecen a un determinado tipo de tejido.En las células procariotas
correspondiente a las bacterias no poseen citoesqueleto , y son unicelulares por lo que el movimiento es llevado a cabo a
través de un flagelo que contiene microtúbulos en el interior como en el caso de los cilios y permite el movimiento de
estos organismos unicelulares.
Ribosomas
• Compuestos de ARNr y proteínas ribosomales.
• Dos subunidades: mayor y menor.
• Los de eucariotas son de mayor tamaño que los de
procariotas (80S y 70S).
RIBOSOMAS:
• Se forman en el núcleo (nucléolo) y llegan al citoplasma por
los poros nucleares.
• Se ensamblan en el citoplasma frente a un ARNm.
• Hay libres en el citosol y unidos al RER.
• Función: coordinación de la síntesis de péptidos
(oligopéptidos, proteínas).
RIBOSOMAS de PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
CITOESQUELETO
MATRIZ CITOPLASMATICA:
MATRIZ CITOPLASMATICA:
CITOESQUELETO.
Las estructuras del citoesqueleto no están inmóviles, sino que
se mueven permitiéndole a la célula desplazarse. Para realizar
estos movimientos los microfilamentos y microtúbulos se
unen a proteínas motoras como por ej; miosina que se une a
os filamentos de actina permitiendo la contracción del tejido
muscular. Estas proteínas motoras utilizan ATP como fuente
de energía. Las funciones del citoesqueleto son:
Permitir el movimiento de organelas en el citoplasma,
Proporcionar el movimiento ameboide, celular y flagelar.
Responsable de la contractibilidad de tejidos especializados
como el tejido muscular.
Mantenimiento de la estructura celular.
CITOESQUELETO.
Estructura que formada por túbulos y filamentos le dan la
forma a la célula y mantienen en diferentes posiciones a las
organelas ciptoplasmáticas. Estos túbulos y filamentos están
constituídos por tres proteínas diferentes:
Microfilamentos o Filamentos de actina: son polímeros
helicoidales que le dan estructura a la célula concentrándose
por debajo de la membrana celular formando el córtex.
Mictotúbulos: formados por protéina tubulina. Estos son
largos, rígidos, huecos y más grandes que los
microfilamentos. Crecen a partir del centrososma dejando un
extremo positivo (+) libre que le permite continuar
incorporando más microtúbulos para participar así en la
división celular formando el huso mitótico que luego
veremos.
Citoesqueleto
CITOESQUELETO en células epiteliales
CITOESQUELETO
Microtúbulos :
Dímeros de y tubulina
Diámetro grande
Microfilamentos:
Proteína globular “actina”
Diámetro pequeño
Filamentos intermedios:
Proteínas fibrosas, estables
Diámetro intermedio.
CITOESQUELETO
Elementos del citoesqueleto marcados con anticuerpos fluorescentes
Funciones del citoesqueleto
• Apoyo estructural.
• Ayuda a mantener la forma de la célula.
• Sostiene a los orgánulos en su posición.
• Permite el movimiento de materiales y
orgánulos dentro de la célula.
Microtúbulos
• Los polímeros de tubulina forman un espiral que se polimerizan y despolimerizan.
• En células redondas se polimerizan desde el centríolo.
• En las neuronas dan forma a sus prolongaciones.
• Constituyen cilios y flagelos, huso mitótico.
• Se organizan a partir del centrosoma (que contiene los 2 centríolos) y de los cuerpos basales.
CENTRÍOLOS
AXONEMA (CILIOS Y FLAGELOS)
CILIOS
HUSO MITÓTICO
Microfilamentos
• Son polímeros de actina (proteína)
• No son huecos. Fibrosos.
• Se polimerizan y despolimerizan
• Ubicados en todo el citoplasma y relacionados con los microtúbulos.
• Sensibles a la acción del ión Ca++
• Producen la contracción muscular asociados a filamentos de miosina (más gruesos)
Función de microfilamentos
• Estructural.
• Dan fuerza tensil a las células y tejidos.
• Ej: fibras musculares, filamentos de actina y
miosina, neurofilamentos
• Fibrocito. Microfilamentos marcados con fluorescente
verde, microtúbulos en rojo, núcleo en azul.
• Fibrocitos de ovario. Microfilamentos marcados con
fluorescente azul, núcleo en verde.
Filamentos intermedios
• Filamentos de actina de diámetro
intermedio.
• Los más resistentes y flexibles del
citoesqueleto.
– ej: en la piel los filamentos de queratina,
espectrina en los glóbulos rojos,
neurofilamentos en las neurona.