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Célula eucariota

•La membrana compartimentaliza.

•Célula eucariota = Núcleo + citoplasma.

•Citoplasma = citosol + orgánulos celulares + inclusiones citoplasmáticas.

•Posee citoesqueleto.

•Las células vegetales y animales tienen la mayoría de los mismosorgánulos.

Célula procariota

•Poca o ninguna organización interna de membranas.

•Nucleoide = zona donde está ubicado el DNA no rodeado de membrana.

•Generalmente pared celular y ribosomas.

Estructura de unacélula procariota.

Curtis, 6ª ed.

Citoplasma

ESTRUCTURA GENERAL DE LA CÉLULA

(Curtis, 7ª ed, Fig. 2.10)

Célula animal típica.

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Fig. 02‐11 Una célula vegetal típica

Célula vegetal fotosintética típica.(Curtis, 7ª ed, Fig. 2.10)

La membrana es un mosaico fluido en el que las proteínas de membranaestán dispersas en la bicapa de fosfolípidos (modelo del mosaico fluido).

• Tipos de proteínas: integrales y periféricas.• La membrana plasmática suele tener glúcidos, generalmente unidos a lípidos

y proteínas que intervienen en el reconocimiento intercelular.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS COMPONENTESCELULARES

Membrana

(Curtis, 7ª ed, Fig. 2.4)

• La célula eucariotatiene membranasinternas que la dividenen compartimentos(orgánulosmembranosos).

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Fluidez de las membranas

Las membranas pueden cambiar de forma sin perder su integridad. La base de estapropiedad se debe a sus componentes.

Los fosfolípidos se desplazan en forma lateral, pero el movimiento del lado citosólicoal extracelular, o viceversa, es menos frecuente (flip-flop). Las proteínas tambiénpueden desplazarse libremente en el plano de la bicapa.

.

Movimientos de los fosfolípidos.

(Alberts, 3ª ed, Fig.s11. 15 )

Las membranas se componen de lípidos y proteínas en una combinaciónvariable y determinada para cada especie, tipo de célula y orgánulo.

Las colas de los ácidos grasos nosaturados de los fosfolípidosimpiden que las moléculas seempaqueten compactamente, lo

que contribuye a la fluidez.El colesterol, en la membranaanimal, reduce la fluidez atemperaturas moderadas porquelimita el movimiento de losfosfolípidos.

Transporte de solutos a través de la membrana

Las bicapas lipídicas sonpermeables a pequeñasmoléculas no cargadas,como O2 y CO2 peroimpermeables a los ioneso moléculas polaresgrandes sin carga. Lasproteínas de transportepermiten el paso de estas

sustancias.

Las células vivas tienen una diferenciade cargas opuestas a ambos lados de lamembrana, más negativo en el interior,que genera un gradiente eléctricotransmembrana o potencial demembrana ( ΔE = V, expresado envoltios o milivoltios).

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Las fuerzas que actúan durante el

transporte de iones a través de lamembrana se componen depotenciales químicos y eléctricos (elpotencial químico de un soluto sedebe a su concentración y el potencialeléctrico se debe a la carga).

La cantidad de energía necesariapara el transporte de un soluto puedecalcularse a partir del gradiente deconcentración inicial. Cuando la"reacción" es simplemente eltransporte de un soluto desde unaregión en donde su concentración esC1 a otra región en la que su

concentración es C2, no se forman nirompen enlaces por lo que  ΔG'º =0.

La variación de energía libre para eltransporte,  ΔGt es

 ΔGt = RT ln (C2 /C1)

Cuando el soluto es un ion sumovimiento depende del potencialelectroquímico la suma de losgradientes químico y eléctrico:

 ΔGt = RT In (C2/C1) + z F  ΔE

donde z= carga del ion, F= constante deFaraday (96.480 J. V-1 mol-1) y  ΔE es elpotencial eléctrico transmembrana.

Si el soluto lleva una carga neta, sutransporte se ve influido tanto por sugradiente de concentración como por elgradiente eléctrico. Ambos constituyen el

gradiente electroquímico.El gradiente electroquímico = fuerzaimpulsora que hace que un ion se desplacea través de una membrana debido a lacombinación de la diferencia de suconcentración y de su carga eléctrica a cadalado de la membrana.

(Alberts, 3ª ed, Fig. 12.4)

2. Tipos de transporte

Pasivo y activo segúnse mueva el soluto afavor o en contra delgradienteelectroquímico.

Cada proteína es muy selectiva y con frecuencia transporta un solo tipo demolécula. Cada membrana posee su propio conjunto de proteínas transportadoras.

1. Tipos de proteínas transportadoras de membrana

Proteínas transportadoras se unen a determinados solutos y los transportan através de la bicapa lipídica, mediante cambios conformacionales que exponen ellugar de unión al soluto a uno y luego al otro lado de la membrana.

Proteínas canal (canales) son proteínas que funcionan como poros selectivosen la membrana. Permiten el paso de iones a favor de su gradiente.electroquímico

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Difusión simple

Difusión facilitada

Transporte pasivo

(Campbell, 7ª ed, Fig. 7.17)

Las proteínas transportadoras,uniportadoras, se caracterizan porquetienen una velocidad de transportealta.

Las proteínas canal se caracterizanporque tienen compuertas que seabren o cierran en respuesta a algún

acontecimiento celular como cambiosen el potencial de membrana.Realizan un transporte mucho másrápido que las proteínastransportadoras.

 Acuaporinas = proteínas canal para elagua.

(Alberts, 3ª ed, Fig. 12.21)

2.1. transporte pasivo

Cuando el soluto o ion se mueve a favor de su gradiente de potencialelectroquímico el transporte es pasivo, va de mayor a menor potencial; eltransporte pasivo puede ser por difusión simple (atraviesan directamente lamembrana) o mediante difusión facilitada (difunden con la ayuda de proteínastransportadoras).

2.2. transporte activo

Mueve solutos en contra del gradiente electroquímico.

 Al ser un transporte endergónico ocurre solamente cuando está acoplado,directa o indirectamente una fuente de energía.

Este transporte es necesario para mantener la composición iónica intracelularcaracterística y esencial para que la célula realice sus funciones.

Tipos: activo primario y secundario.

En el transporte activo primario, la acumulación de soluto está acoplada de formadirecta a una fuente de energía (reacción exergónica) p. ej., hidrólisis del ATP.

El transporte activo secundario disipa la diferencia de potencial electroquímicoacumulado en la membrana. Tiene lugar cuando el transporte endergónico

(cuesta arriba) de unsoluto está acoplado alflujo exergónico (cuestaabajo) de un solutodiferente que fuebombeadooriginariamente cuestaarriba mediante untransporte activo primario.

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Las bombas (bombas electrógenas) son proteínas de transporte que mueven iones(masa y carga) en contra de su gradiente de potencial electroquímico, utilizando

energía metabólica y generando gradientes tanto de concentración como eléctricos.El transporte de iones que tiene lugar a través de las bombas se denominatransporte primario.

La bomba de sodio y potasioparece ser la principal bombaelectrógena de las células animales:por cada molécula de ATPhidrolizada se transportan 3 Na+ alexterior y se introducen 2 K+.

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(Alberts ycol, 3ª ed,Fig.12.19)

En plantas, hongos y bacterias la bombaprincipal es la ATPasa de protones.

La ATPasa de H+ ubicada en la en lamembrana plasmática transportaactivamente H+ hacia fuera de la célula, segenera una diferencia de concentración yde voltaje que es aprovechado para eltransporte activo secundario, cotransporte.

Figure 12-19a,b Essential Cell Biology (© Garland Science2010)

Figure 12-19a,b Essential Cell Biology (© Garland Science2010)

Las proteínas cotransportadoras puedenmover solutos en contra de su gradienteelectroquímico, acoplando su transportecon el de otro soluto, generalmente Na+

o H+, que se mueve a favor degradiente. Son por tanto agentes deltransporte activo secundario.

Figure 12-19a,b Essential Cell Biology (© Garland Science2010)

Figure 12-19a,b Essential Cell Biology (© Garland Science2010)

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(Alberts y col, 3ª ed, Fig. 12.19)

Según sea el sentido del flujo del solutocon respecto al ion que se transporta, sedistinguen:1) Simporte o transporte paralelo: losdos sustratos se trasladansimultáneamente en la misma dirección.2) Antiporte o transporte antiparalelo:los dos sustratos se mueven endirecciones opuestas.

El transporte demoléculas de elevadopeso molecular através de la membranase produce por endocitosis oexocitosis según seahacia el interior o haciael exterior celular.

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Las células utilizan diferentes estrategias para evitar la dilatación osmótica.

•Las células animalesmantienen una concentraciónde solutos reducida mediante elbombeo de sustancias hacia elexterior. Las células vegetalesevitan la entrada excesiva deagua mediante las paredescelulares. Los protozoos evitanla dilatación mediante laexpulsión del agua utilizandovacuolas contráctiles.

Ósmosis: Difusión de las moléculas de

agua a través de una membranasemipermeable desde una región donde elagua tiene una concentración alta a otraregión en la que su concentración es menor.

Presión osmótica, (π) = presión mecánicaque se necesita ejercer para oponerse almovimiento del agua con el fin de evitar sudifusión.

(Alberts, 3ª ed, Figs. 12.16 y 17)