Ambiente Celular.
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA
PROGRAMA CIENCIAS VETERINARIAS – CATEDRA BIOQUIMICA I
PROFESORA M.V. NOHELIA NOVA HERNANDEZ.
GUIA TEMA No 2: AMBIENTE CELULAR.
Consideraciones Generales.
Las células de los seres vivos, como sistemas fisiológicos complejos,
poseen una serie de elementos estructurales y funcionales comunes que
posibilitan el llevar a cabo diversas funciones bioquímicas y metabólicas
que garantizan su supervivencia.
Sin embargo, los distintos tipos celulares presentes en los organismos de
los animales domésticos, presentan diversas modificaciones de estas
características comunes, que permiten su especialización funcional , y por
ello, la ganancia de complejidad.
De este modo, las células permanecen altamente organizadas , como uno
de los principales requisitos de la vida.
Definición de Célula.
Se define a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser
vivo, es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.
La estructura de toda célula se mantiene activa mediante el metabolismo,
asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y la
perpetuación para futuras generaciones de células, a través de la
replicación de un genoma codificado por ácidos nucleicos.
Principales Características Funcionales de las Células.
Las células vivas se pueden considerar como sistemas bioquímicos
complejos.
Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas
químicos no vivos son:
1)Nutrición:
Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a
otra, liberan energía y eliminan productos de desecho mediante el
metabolismo.
2)Crecimiento y multiplicación:
Las células son capaces de dirigir su propia síntesis.
A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide,
formando dos células idénticas a la célula original, mediante la división
celular.
3)Diferenciación:
Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función por los procesos
de diferenciación celular.
Cuando una célula se diferencia, se da origen a ciertas estructuras que no
estaban previamente formadas, o estructuras que estaban dejan de
formarse.
La diferenciación es el proceso clave del ciclo celular por medio del cual las
células forman estructuras especializadas relacionadas con la
supervivencia y la reproducción.
4)Señalización:
Las células responden a estímulos químicos que les permiten interaccionar
o comunicarse con otras células a través de señales proporcionadas por
mensajeros químicos, tales como hormonas, neurotransmisores, factores
de crecimiento para la posterior transducción celular.
5)Evolución:
A diferencias de las estructuras inanimadas (sin vida), los organismos
unicelulares y pluricelulares evolucionan, por lo que ocurren cambios
hereditarios que pueden influir en la adaptación global de la célula o del
organismo superior.
El resultado es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir
en un medio particular.
6)Compartimentalización:
Consiste en una heterogeneidad de eventos que da lugar a entornos
definidos (delimitados o no por membranas biológicas) en los cuales
existen microentornos que agrupan a los elementos implicados que tienen
que llevar acabo determinadas rutas biológicas y procesos bioquímicos.
La compartimentalización alcanza su mayor expresión en las células
eucarioticas, las cuales están formadas por diferentes estructuras y
orgánulos que desarrollan funciones específicas que indican una mayor
especialización.
AMBIENTE CELULAR
Definición de Ambiente Celular.
Es el espacio propio que define tanto el exterior como el interior de toda
estructura celular.
Si define el exterior se denomina ambiente celular externo (ACE).
Si define el interior se denomina ambiente celular externo (ACI).
Importancia Bioquímica del Estudio del Ambiente Celular en Medicina
Veterinaria .
Para el conocimiento de los ambientes propios que definen las
características de las células de los animales domésticos.
Para el conocimiento de las estructuras involucradas en el
desempeño intrínseco de las funciones propias de las células
eucarioticas (organelas).
Para la comprensión del funcionamiento fisiológico de las células
que conforman los organismos de los animales domésticos.
AMBIENTE CELULAR EXTERNO
La célula esta separada de su ambiente celular externo y/o de otras células
vecinas y estructuras por la membrana plasmática.
Principales Componentes de la Membrana Plasmática.
Los principales componentes estructurales de la membrana plasmática de
las células eucarioticas son:
1)Moleculas de lípidos.
En particular moléculas de colesterol y moléculas de fosfolípidos.
2)Moléculas de proteínas.
3)Moléculas de oligosacáridos.
4)Moléculas de iones inorgánicos.
5)Moléculas de agua.
Las cuales están relacionadas con los grupos ionizados y polares de los
fosfolípidos y proteínas constituyentes de la estructura propia de la
membrana.
Estructura de la Membrana Plasmática.
El estudio de la estructura de la membrana plasmática se rige por el
modelo de bicapa fosfolipidica, como base conceptual de la estructura de
la matriz de la membrana.
Principales Funciones de la Membrana Plasmática
La principal función de la membrana plasmática es la actuar de como
barrera de importancia para el pasaje de partículas entre las cuales se
tienen en cuenta:
1)Paso selectivo de grupos químicos funcionales diversos (iones cargados
eléctricamente).
2)Paso selectivo de biomoléculas de nutrientes provenientes de la dieta
(proteínas, carbohidratos, lípidos).
3)Paso selectivo de biomoléculas provenientes del metabolismo endógeno
(vitaminas, hormonas)
4)Paso selectivo de biomoléculas de fármacos de uso frecuente en la
terapéutica veterinaria.
5)Bloqueo del pasaje al ambiente celular interno de agentes etiológicos
(bacterias, virus, hongos, parásitos, entre otros).
Modelo de Bicapa Fosfolipidica de la Membrana Plasmática de las Celulas
Eucarioticas
AMBIENTE CELULAR INTERNO.
Del lado interno de la capa interna de la membrana celular se encuentra
ubicado el citosol o citoplasma que es el principal componente acuoso que
compone el ambiente celular interno.
El citoplasma o citosol también recibe el nombre de liquido intracelular
(LIC).
Esta matriz acuosa constituida por el citoplasma alberga o “baña” las
principales organelas y demás estructuras celulares.
Principales Organelas presentes en el Ambiente Celular Interno.
Núcleo y nucléolo.
Ribosomas
Retículo Endoplasmático (Liso y Rugoso)
Aparato o Complejo de Golgi.
Mitocondrias.
Otras Organelas Complementarias (Lisosomas, Peroxisomas,
Vacuolas)
Núcleo y nucléolo.
La mayoría de las células eucarioticas posee un solo núcleo celular, con un
solo nucléolo perfectamente definido en su interior.
Principales Características del Núcleo y Nucléolo.
-El núcleo esta delimitado por una membrana consistente de dos bicapas
lipídicas, atravesadas por numerosos poros nucleares.
-En su interior se encuentra localizado el nucléolo, que funciona como
estructura satelital que coordina los eventos que se llevan a cabo en el
ciclo celular, la mitosis y la meiosis.
-En su interior esta contenido el material genético, el ADN (Acido
Desoxirribonucleico), observable de acuerdo a la fase del ciclo celular en
que se encuentre la célula, como cromatina de distribución heterogénea.
-A la cromatina contenida en el núcleo se encuentran asociadas las
proteínas histonas y moléculas de ARN (Acido Ribonucleico).
-El material genético incluido en el núcleo reviste una intensa y continua
actividad de regulación de la expresión génica.
Ribosomas.
Los ribosomas son visibles al microscopio electrónico como partículas
esféricas.
Son complejos supramoleculares encargados de ensamblar proteínas en el
proceso de síntesis proteica a partir de la información genética que
reciben del ADN, transcripta en forma de ARN mensajero, esta función de
síntesis de proteínas los ribosomas la llevan a cabo en el citoplasma.
Principales Características de los Ribosomas.
-Están constituidos principalmente por ARN ribosómico y por diversos
tipos de proteínas.
-Estructuralmente poseen dos subunidades bien definidas (30S o
subunidad pequeña y 50S o subunidad grande).
-Cuando se encuentran de forma aislada en el citoplasma, reciben el
nombre de ribosomas.
-Cuando se encuentran agrupados en el citoplasma, reciben el nombre de
polisomas.
-Cuando se encuentran adheridos a las membranas y saculaciones de
Retículo Endoplásmico reciben el nombre de ribosomas presos.
Retículo Endoplasmático (Liso y Rugoso).
El Retículo Endoplasmático o Endoplásmico es un órgano vesicular
interconectado que forma cisternas, tubos aplanados y sáculos
comunicados entre si.
Principales Características del Retículo Endoplasmático
-Intervienen en funciones relacionadas con los procesos de la síntesis de
proteínas, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y esteroides,
entre otros.
-Intervienen en el proceso del tráfico de vesículas.
-Si presenta adheridos los ribosomas en la superficie de sus membranas y
saculaciones, recibe el nombre de Retículo Endoplasmático Rugoso (RER),
por la apariencia “rugosa” que se aprecia al microscopio electrónico.
-Si no presenta adheridos los ribosomas en la superficie de sus membranas
y saculaciones, recibe el nombre de Retículo Endoplasmático Liso (REL)
-En todas las células presentes en el organismo de los animales domésticos
recibe el nombre de Retículo Endoplasmático.
-En las células de musculo estriado esquelético presentes en el organismo
de los animales domésticos recibe el nombre de Retículo Sarcoplasmático
o Sarcoplásmico, siendo la principal organela involucrada en los procesos
de la contracción muscular.
Aparato o Complejo de Golgi.
El Aparato de Golgi es una organela compleja, conformada por cisternas
intrincadas y por apilamientos de sáculos denominados dictiosomas, los
cuales se forman por la coalescencia de las vesículas presentes en
organela.
Principales Características del Aparato de Golgi.
-Posee tres compartimientos bien definidos:
a)Compartimiento CIS: el cual se encuentra proximal al Retículo
Endoplasmatico, es donde se produce la fosforilacion de los carbohidratos
de las enzimas que han de dirigirse a los lisosomas.
b)Compartimiento META: o compartimiento intermedio, en el cual se
encuentran de forma abundante ciertas enzimas, como las manosidasas y
las N-acetil-glucosamina transferasas.
c)Compartimiento TRANS: el cual se encuentra en la posición mas distal,
en este compartimiento se llevan a cabo la transferencia de los residuos de
galactosa y de acido siálico y también ocurre la salida de las vesículas
procesadas hacia diferentes destinos celulares.
-Recibe las vesículas provenientes del Retículo Endoplasmatico Rugoso
que han de seguir siendo procesadas en su interior.
-Interviene en el proceso de proveer de estructuras membranosas a las
proteínas de exportación (“empaquetamiento”).
-Interviene en los procesos de selección y posterior destinación de las
proteínas, una vez provistas de membranas.
-Promueve la glicosilación de proteínas y lípidos en su interior. -
-Promueve la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.
Mitocondrias.
Las mitocondrias son organelas de aspecto, tamaño y número variable,
presentes en todas las células de los tejidos de los animales domésticos.
Son muy abundantes en el tejido del parénquima de la glándula mamaria,
epitelios de túbulos seminíferos, miocitos de musculo estriado esquelético
y cardiaco entre otros.
Principales Características de las Mitocondrias.
-Presentan doble membrana: membrana externa y membrana interna.
-Entre ambas membranas se sitúa el espacio perimitocondrial.
-La membrana externa se encuentra en contacto con el citoplasma.
-La membrana interna se encuentra plegada hacia el interior de las crestas
mitocondriales y posee una gran superficie.
-En su interior posee una sola molécula de ADN, el ADN mitocondrial.
Interviene en los procesos de fosforilacion oxidativa y la cadena de
transporte de electrones que se llevan a cabo en el Ciclo de los Ácidos
Tricarboxílicos o Ciclo de Krebs.
Otras Organelas Complementarias (Lisosomas, Peroxisomas, Vacuolas)
Lisosomas
Son vesículas provistas de membrana en cuyo interior abundan las enzimas
lisozima y oxidasas, que intervienen en la destrucción de cuerpos extraños,
patógenos y detritos celulares cuando se instauran procesos de índole
infecciosa.
Los lisosomas individuales tienen la particularidad de fusionar sus
membranas entre varios para dar origen a lisosomas de mayor tamaño.
Peroxisomas
Al igual que los lisosomas, son vesículas provistas de membrana sencilla
en cuyo interior abundan también enzimas, pero en particular enzimas
peroxidasa y urato oxidasa, que también actúan cuando se ponen de
manifiesto procesos inflamatorios celulares posteriores a la invasión de
microorganismos.
Vacuolas.
Las vacuolas o inclusiones citoplasmáticas son acúmulos de sustancias de
diversa índole que no se encuentran delimitados por membranas.
Se trata principalmente de sustancias de reservas que se conservan como
depósitos metabólicos que son utilizados principalmente cuando las
células de los animales domésticos experimentan estados de altas
demandas metabólicas (monta, gestación, lactancia, osificación post-
traumática, estados post-quirúrgicos, quemaduras, entre otras) o de
carencias nutricionales (desnutrición): almidón, glucógeno, triglicéridos,
proteínas entre otros.
Las vacuolas también funcionan como acúmulos de pigmentos, como es el
caso del pigmento melanina a nivel de los melanocitos, responsable de la
pigmentación de la piel, pelos, iris del ojo, entre otros del organismo de los
animales domésticos.
Casos Clínicos relacionados con la importancia del estudio del Ambiente
Celular.
1)Cuadros clínicos asociados a las perdidas importantes del liquido
intracelular (casos de deshidratación).
2)Cuadros clínicos asociados al aumento progresivo del liquido intracelular
(casos de edemas generalizados).
3)Cuadros clínicos asociados con el deterioro progresivo de la función
celular (procesos de degeneración celular)
4)Cuadros clínicos asociados con la destrucción masiva de células
(procesos inflamatorios agudos y crónicos, quemaduras, neoplasias)
5)Cuadros clínicos asociados con daños celulares provocados por el uso
inadecuado de ciertas practicas terapéuticas (daño celular por la
administración de fármacos a dosis no recomendables, practicas
quirúrgicas que conllevan daños celulares generalizados)