1 Biologia Celular

Click here to load reader

Embed Size (px)

Transcript of 1 Biologia Celular

  • Historia del estudio celular

    Debido a las limitaciones del ojo humano, muchas de las primeras investigaciones biolgicas se concentraron en desarrollar herramientas para ayudarnos a ver cosas muy pequeas. Cundo la tecnologa de imgenes se volvi ms sofisticada, los descubrimientos biolgicos abundaron.

  • La Teora Celular

    Cuando Scheiden y Schwann propusieron la teora celular en 1838, la investigacin de la biologa celular cambi para siempre. La teora celular dice lo siguiente: Todas las formas de vida nacen de una o ms clulas. Las clulas se producen solamente de clulas preexistentes. La clula es la forma de vida ms pequea. La teora celular tambin nos proveecon una definicin operacional de "vida". La gua sobre procariontes, eucariontes y virus explora este concepto con mayor detalle.

  • Membrana plasmtica La membrana celular o plasmtica es una estructura laminar que engloba a las clulas, define sus lmites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de stas. Adems, se asemeja a las membranas que delimitan los orgnulos de clulas eucariotas.Est compuesta por una lmina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la clula, as como tambin otorga proteccin mecnica. Est formada principalmente por fosfolpidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glcidos y protenas (integrales y perifricas).

  • La principal caracterstica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite seleccionar las molculas que deben entrar y salir de la clula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el potencial electroqumico (haciendo que el medio interno est cargado negativamente).Cuando una molcula de gran tamao atraviesa o es expulsada de la clula y se invagina parte de la membrana plasmtica para recubrirlas cuando estn en el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm y no es visible al microscopio ptico pero s al microscopio electrnico, donde se pueden observar dos capas oscuras laterales y una central ms clara. En las clulas procariotas y en las eucariotas osmtrofas como plantas y hongos, se sita bajo otra capa, denominada pared celular.

  • Composicin qumicaLa composicin qumica de la membrana plasmtica vara entre clulas dependiendo de la funcin o del tejido en la que se encuentren.En General esta compuesta por una doble capa de fosfolpidos, por protenas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glcidos unidos covalentemente a los lpidos o a las protenas. Las molculas ms numerosas son las de lpidos, ya que se calcula que por cada 50 lpidos hay una protena. Sin embargo, las protenas, debido a su mayor tamao, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana

  • El 98% de los lpidos presentes en las membranas celulares son anfipticos, es decir que presentan un extremo hidrfilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofbico (que repele el agua). Los ms abundantes son los fosfoglicridos (fosfolpidos) y los esfingolpidos, que se encuentran en todas las clulas; le siguen los glucolpidos, as como esteroides (sobre todo colesterol). Estos ltimos no existen o son escasos en las membranas plasmticas de las clulas procariotas. Existen tambin grasas neutras, que son lpidos no anfipticos, pero slo representan un 2% del total de lpidos de membrana.

  • ProtenasEl porcentaje de protenas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de las neuronas y un 70% en la membrana interna mitocondrial; el 80% son intrnsecas, mientras que el 20% restantes son extrnsecas. Las protenas son responsables de las funciones dinmicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotacin muy especfica de protenas. Las protenas de la membrana plasmtica desempean diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular y adhesin) y enzimas

  • GlcidosEstn en la membrana unidos covalentemente a las protenas o a los lpidos. Pueden ser polisacridos u oligosacridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicocalix. Representan el 8% del peso seco de la membrana plasmtica. Sus funciones principales son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular (colaboran en la identificacin de las seales qumicas de la clula).

  • FuncionesLa funcin bsica de la membrana plasmtica es mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio acuoso de la bicapa lipdica y a las funciones de transporte que desempean las protenas. La combinacin de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana plasmtica una barrera selectiva que permite a la clula diferenciarse del medio.Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulacin de las propiedades fsico-qumicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.

  • TransporteLos mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmticas son esenciales para la vida y la comunicacin de las clulas. Para ello, la clula dispone de dos procesos: transporte pasivo y transporte activo.

  • Gradiente electroqumicoEl gradiente electroqumico es debido a que el nmero de iones (molculas cargadas) del medio extracelular es muy diferente del que se encuentra en el citosol. En el medio extracelular los iones ms importantes son el Na+ y el Cl, mientras que en el interior de la clula predomina el K+ y fosfatos orgnicos aninicos. Como resultado de ello, existe una diferencia de potencial elctrico a travs de la membrana (potencial de membrana) que se mide en voltios. Esta diferencia produce el impulso nervioso. El voltaje en las clulas vivas es de -20 a -200 mV (milivoltios), representando el signo negativo que el interior es ms negativo que el exterior. En algunas condiciones especiales, algunas clulas pueden tener un potencial de membrana positivo.

  • PermeabilidadLa permeabilidad de las membranas es la facilidad de las molculas para atravesarla. Esto depende principalmente de la carga elctrica y, en menos medida, en la masa molar de la molcula. Pequeas molculas y molculas con carga elctrica neutra pasan la membrana ms fcilmente que elementos cargados elctricamente y molculas grandes. Adems, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas molculas y restringe la de otras.

  • Solubilidad en los lpidos: Las sustancias que se disuelven en los lpidos (molculas hidrfobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta est compuesta en su mayor parte por fosfolpidos. Tamao: la mayor parte de las molculas de gran tamao no pasan a travs de la membrana. Slo un pequeo nmero de molculas no polares de pequeo tamao pueden atravesar la capa de fosfolpidos. Carga: Las molculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a travs de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales protecos o con la ayuda de una protena transportadora

    La permeabilidad depende de los siguientes factores

  • Tambin depende de las protenas de membrana de tipo:Canales: algunas protenas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas elctricamente que no atraviesan la capa de fosfolpidos. Transportadoras: otras protenas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan

  • Mitocondria Las mitocondrias son orgnulos, presentes en prcticamente todas las clulas eucariotas, encargados de suministrar la mayor parte de la energa necesaria para la actividad celular; actan por tanto, como centrales energticas de la clula y sintetizan ATP por medio de la fosforilacin oxidativa. Realizan, adems, muchas otras reacciones del metabolismo intermediario, como la sntesis de algunos coenzimas. Es notable la enorme diversidad, morfolgica y metablica, que puede presentar en distintos organismos.

  • Las mitocondrias estn rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

  • Membrana externaEs una bicapa lipdica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipptidos. Eso es debido a que contiene protenas que forman poros, que permiten el paso de grandes molculas de hasta 10.000 dalton y un dimetro aproximado de 20 . La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de protenas.

  • Membrana internaLa membrana interna contiene ms protenas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimticos y sistemas de transporte transmembrana, que estn implicados en la translocacin de molculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayora de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composicin de la membrana interna hay una gran abundancia de protenas (un 80%),

  • Matriz mitocondrialLa matriz mitocondrial o mitosol contiene menos molculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas similares a los de bacterias, llamados mitorribosomas, que realizan la sntesis de algunas protenas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgnulos que tendra una clula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metablicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidacin de los cidos grasos; tambin se oxidan los aminocidos y se localizan algunas reacciones de la sntesis de urea y grupos hemo.

  • FuncinDel apartado anterior se deduce que la principal funcin de las mitocondrias es la oxidacin de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidacin de cidos grasos) y la obtencin de ATP mediante la fosforilacin oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la clula. Tambin sirve de almacn de sustancias como iones, agua y algunas partculas como restos de virus y protenas.