CELULA: DEFINICION-ESTRUCTURA-FISIOLOGIA

DEFINICION: Las células son las unidades funcionales de todos los

organismos vivos. Contienen una organización molecular y sistemas bioquímicos que son capaces de:

Almacenar información genética, Traducir esa información en la síntesis de las moléculas que

forman las células Producir la energía para llevar a cabo esta actividad a partir

de los nutrimentos que le llegan Reproducirse pasando a su progenie toda su información

genética.

FORMAS DE CÉLULA : Las células varían notablemente en cuanto a su forma, la que de

una manera general, puede producirse a dos tipos: CÉLULA DE FORMA VARIABLE O REGULAR.- Por ejemplo, los leucocitos en la sangre son esféricos y en los

tejidos toman diversas formas. CÉLULAS DE FORMA ESTABLE, REGULAR O TÍPICA.- Son

de las siguientes clases:

a) Isodiametrica.- son las que tienen sus tres dimensiones iguales casi iguales. Pueden ser:

- Esféricas, como óvulos y los cocos (bacterias) - Ovoides, como las levaduras - Cúbicas, como en el folículo tiroideo.

b) Aplanadas.- sus dimensiones son mayores que su grosor. Generalmente forman tejidos de revestimiento, como las células epiteliales-

c) Alargadas.-en las cuales un eje es mayor que los otros dos. Estas células forman parte de ciertas mucosas que tapizan el tubo digestivo; otro ejemplo tenemos en las fibras musculares.

d) Estrelladas.- como las neuronas, dotados de varios apéndices o prolongaciones que le dan un aspecto estrellado.

Tamaño de célula: La célula son de tamaño variable, por tal motivo las podemos dividir, en 3 grupos: Células Microscópicas.- son células observadas fácilmente a simple vista. Esto

obedece el gran volumen de alimentos de reserva que contienen. Ejemplo: la yema de huevo de las aves y reptiles, que alcanzan varios centímetros de longitud.

Células Microscópicas.- observable únicamente en el microscopio para escapar del limite de visibilidad luminosa, cuyo tamaño se expresa con la unidad de medida llamada micro o micron. Ejemplo: los glóbulos rojos o hematíes, lo cocos, las amebas, Etc.

Células Ultramicroscópicas.- son sumamente pequeños y observables únicamente con el microscopio electrónico. En este caso se utiliza como unidad de medida el milimicrón (mu), que es la millonésima parte del milímetro o la milésima parte de una micra.

Tamaño de célula:

La célula son de tamaño variable, por tal motivo las podemos dividir, en 3 grupos:Células Macroscópicas.- son células observadas fácilmente a simple

vista. Esto obedece el gran volumen de alimentos de reserva que contienen. Ejemplo: la yema de huevo de las aves y reptiles, que alcanzan varios centímetros de longitud.

Células Microscópicas.- observable únicamente en el microscopio para escapar del limite de visibilidad luminosa, cuyo tamaño se expresa con la unidad de medida llamada micro o micron. Ejemplo: los glóbulos rojos o hematíes, lo cocos, las amebas, Etc.

Células Ultramicroscópicas.- son sumamente pequeños y observables únicamente con el microscopio electrónico. En este caso se utiliza como unidad de medida el milimicrón (mu), que es la millonésima parte del milímetro o la milésima parte de una micra.

ESTRUCTURA CELULAR EUCARIOTICA ANIMAL: A) ENVOLTURA CELULAR : GLUCOCALIX Zona glucídica de la membrana de protozoos y animales,

compuesta principalmente de cadenas cortas de azúcares (oligosacáridos) y cadenas peptídicas cortas.

Las funciones del glucocálix han sido estudiada enlas células animales en las cuales se han demostrado su participación en actividades como:

- Proporciona la carga eléctrica relativa que cada célula posee.- Adhesión entre células para la conformación de tejidos.- Reconocimiento celular durante las reacciones inmunitarias.

En este caso, el glucocálix constituye los elementos moleculares dela histocompatibilidad (HLA) y antígenos del grupo sanguíneo.

B- MEMBRANA CELULAR CITOPLASMATICA (PLASMALEMA)

Asociación supramolecular donde se integran principalmente proteínas y lípidos formando una bicapa delgada y elástica que se mantienen estable envolviendo a la sustancia intracelular.

En los estudios iniciales de la membrana celular, se propusieron varios modelos , pero el mas aceptado fue el de Singer y Nicholson en 1972, quienes propusieron el modelo del Mosaico Fluido.

COMPOSICION QUIMICA DE LA MEMBRANA: Los componentes de las membranas varían de una célula a

otra, sin embargo todas presentan proteínas y lípidos a) Lípidos de Membrana: Fosfolípidos: Moléculas con propiedades anfipáticas que

conforman la bicapa lipídica. Por su disposición, determinan la hidrofilia superficial de la membrana e hidrofobia central o media. La cabeza de los fosfolípidos es polar y la cola es apolar. Los ácidos grasos de los fosfolípidos son generalmente insaturados, por lo que incrementan la fluidez

Glucolípidos: Moléculas antipáticas que conforman la bicapa lipídica junto a los fosfolípidos

Esteroides: Móleculas anfipática como el colesterol, le otorga estabilidad frente a los cambios de temperatura de la célula.

b) Proteínas de Membrana: Integrales o Intrínsecas: Son proteínas que están insertadas en

la membrana, presentan dominios apolares que se unen con las colas de los fosfolípidosy dominios polares que muchas veces sobresalen de la bicapa fosfolípidica. Estas proteínas tienen orientación asimétrica, así el extremo aminoterminal (positivo) está en la monocapa externa y el extremo carboxilo terminal (negativo) está en la monocapa interna; estas funciones como canales iónicas o transportadores, etc.

Periféricas o extrínsecas. Son proteínas que están en uno de los lados de la membrana, se anclan a una proteína integral o al fosfatidilinositol y funcionan como receptores o enzimas.

PROPIEDADES GENERALES DE LA MEMBRANA:

- La membrana es fluida, pues las las proteínas se hallan hidratadas y pueden movilizarse lateralmente. La fluidez está determinada por la presencia de los ácidos grasos insaturados y los esteroides.

- La cara externa presenta glúcidos asociados a lípidos y proteínas (glucolípidos y glucoproteínas), a diferencia de la cara interna que carece de glúcidos. La disposición de las proteínas es diferentes hacia ambas caras, por eso se dice que la membrana es asimétrica, y adquiere la configuración de un mosaico

- La membrana es semipermeable, es decir presenta permeabilidad selectiva. Controla el ingreso y salida de moléculas

FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR:A.- COMPARTAMENTALIZACION: Delimita el medio intracelular del medio extracelular

B.- TRANSPORTE: Permite el intercambio de materiales con su medio

externo.

C.- RECEPTORA Y TRANSMISORA: Se relaciona con la captación de hormonas, mediante

compuestos llamados receptores de membrana. En algunas membranas de células animales se da la recepción de neurotransmisores.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR:

La célula necesita expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos de transporte son:

A.-Transporte pasivo o difusión: Difusión simple:Difusión facilitada:B.- Transporte activo:

TRANSPORTE PASIVO O DIFUSIÓN:

La difusión es la forma por la que las sustancias atraviesan la bicapa lipídica debido al movimiento contínuo de las moléculas a lo largo de los líquidos o también en gases. Este movimiento de partículas es lo que se llama en física calor y a mayor movimiento, mayor temperatura. El transporte pasivo no necesita de energía por parte de la célula, para mejorar el intercambio de materiales a través de la membrana celular.

Existen dos tipos de difusión a través de la membrana celular que son:

Difusión simple:

Es el movimiento cinético de moléculas o iones a través de la membrana sin necesidad de fijación con proteínas portadoras de la bicapa lipídica.

Este tipo de transporte se puede realizar a través de mecanismos fisicoquímicos como la ósmosis, la diálisis y a través de canales o conductos que puede regirse por:

- Permeabilidad selectiva de los diferentes conductos proteínicos.

- Mecanismo de compuerta de los conductos proteínicos

Difusión facilitada:

También se llama difusión mediada por portador porque la sustancia transportada de esta manera no suele poder atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude. Se diferencia de la difusión simple a través de conductos en que mientras que la magnitud de difusión de la difusion simple se incrementa de manera proporcional con la concentración de la sustancia que se difunde, en la difusión facilitada la magnitud de difusión se aproxima a un máximo (Vmax), al aumentar la concentración de la sustancia.

TRANSPORTE ACTIVO: Es el transporte en el que el desplazamiento de moléculas a

través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración o contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP para formar ADP o AMP con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía.

Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de

transportar iones sodio hacia el exterior de las células y al mismo tiempo bombea iones potasio desde el exterior hacia el interior, lo que produce una diferencia de concentración de sodio y potasio a través de la membrana celular que genera un potencial eléctrico negativo dentro de las células, muy importante en el impulso nervioso.

Transporte activo secundario o cotransporte: Es el transporte de sustancias muy concentradas en el interior

celular como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular.

Bomba de calcio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) hacia el exterior de la célula, gracias a la energía proporcionada por la hidrólisis de ATP, con la finalidad de mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces menos que en el medio externo, necesaria para el normal funcionamiento celular. Se sabe que las variaciones en la concentración intracelular del Ca2+ (segundo mensajero) se producen como respuesta a diversos estímulos y están involucradas en procesos como la contracción muscular, la expresión genética, la diferenciación celular, la secreción, y varias funciones de las neuronas.

TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS O PARTÍCULAS:

Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por dos mecanismos:

Exocitosis: Es la excreción de macromoléculas como la insulina a tráves de la fusión de vesículas con la membrana celular.

Endocitosis: Es la ingestión de macromoléculas con la formación en el interior de la célula de vesículas procedentes de la membrana plasmática. Existen diferentes tipos de endocitosis como: Pinocitosis. Fagocitosis.

Neurona A (transmisora) a neurona B (receptora)1. Mitocondria2. Vesícula sináptica con neurotransmisores3. Autoreceptor4. Sinapsis con neurotransmisores liberados (Serotonina)5. Receptores Post-sinápticos activados por neurotransmisores (inducción de un Potencial postsináptico)6. Canal de calcio7. Exocitosis de una vesícula8. neurotransmisor recapturado.

CITOPLASMA Es la parte fundamental de la célula, región situada entre el núcleo

y la membrana celular. El citoplasma es una sustancia transparente y algo viscosa. Tiene un aspecto gelatinoso y está formado sobre todo por agua y proteínas. En general, el citoplasma de los eucariontes tienen los siguientes componentes:

- LA MATRIZ CITOPLASMATICA- SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

- ORGANELAS MEMRBRANOSAS- INCLUSIONES

MATRIX CITOPLASMATICA Esta constituida por el coloide celular y el citoesqueleto. El coloide es viscoso, porque tiene un gran número de

moléculas grandes y pequeñas. Las moléculas más pequeñas, como las sales, están en

disolución acuosa. Las moléculas grandes , como las proteínas, están dispersas en el líquido.

Las proteínas de la matriz poseen un alto grado de asociación, lo que permite la formación de filamentos muy delgados y túbulos en todo el citoplasma, esto constituye el esqueleto celular o citoesqueleto

El coloide celular interactúan dos fases: La Fase dispersante: Que esta constituída por el agua de la

célula. El agua se encuentra en dos formas: agua libre (95%) y l agua ligada, que se encuentra hidratando a las moléculas y representa el 5% del agua celular.

La Fase dispersa: Es la fase formada por micelas, partículaas coloidales que son macromoléculas o agregados moleculares de gran tamaño, distribuidas en el agua. Las proteínas son las moléculas más destacables de la fase dispersa.

En el coloide celular es posible distinguir dos formas de agregación: el citogel y el citosol, los cuales están en constante interconversión, es un proceso conocido como tixotropía

CITOESQUELETO

El citoesqueleto tiene por función estabilizar la estructura de la celula, organizar el citoplasma con todos sus organelos y producir movimiento.

Formado por tres tipos de filamentos proteícos principalmente:

Filamentos de Actina Microtúbulos Filamentos intermedios

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS:Esta formada por conductos y cisternas delimitadas por

membranas e interconectadas. Este sistema tiene como componentes al retículo endoplasmático, aparato de Golgi y carioteca

-CARIOTECA: Doble membrana que encierra una cavidad, la cisterna

perinuclear, en directa continuidad con la luz del REG, del cual se considera una dependencia. Al igual que éste, presenta ribosomas sobre la cara citosólica. Durante la división celular se desorganiza y se fragmenta en cisternas que se incorporan al REG. Al finalizar la división, la envoltura nuclear se reconstituye a partir de aquél.

EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Es una red interconectada que forma cisternas,

tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, así como el transporte intracelular.

Se encuentra en la célula animal y vegetal pero no en la célula procariota. es un organelo encargado de la síntesis y el transporte de las proteínas

El retículo endoplasmático rugoso se encuentra unido a la membrana nuclear externa mientras que el retículo endoplasmático liso es una prolongación del retículo endoplasmático rugoso.

El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas denominadas "riboforinas". Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se conoce como "luz del retículo" o "lumen" donde caen las proteínas sintetizadas en él. Está muy desarrollado en las células que por su función deben realizar una activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas.

El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el metabolismo de lípidos.

Funciones Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo

endoplásmatico rugoso, específicamente en los ribosomas adheridos a su membrana. Las proteínas serán transportadas al Aparato de Golgi mediante vesículas de transición donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduración para luego formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.

Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmático liso, al no tener ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares o las hormonas esteroideas.

Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser liposolubles (hepatocitos)

Glucoxilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático. De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica externa del glucocálix.

(1) Núcleo. (2) Poro nuclear. (3) Retículo endoplasmático rugoso (REr). (4) Retículo endoplasmático liso (REl). (5) Ribosoma en el RE rugoso. (6) Proteínas siendo transportadas. (7) Vesícula (transporte). (8) Aparato de Golgi. (9) Lado cis del aparato de Golgi. (10) Lado trans del aparato de Golgi. (11) Cisternas del aparato de Golgi.

MITOCONDRIA: 1. Membrana interna; 2. Membrana externa; 3. Cresta; 4. Matriz.

Son orgánulos, presentes en prácticamente todas las células eucariotas, encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular; actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP por medio de la fosforilación oxidativa. Realizan, además, muchas otras reacciones del metabolismo intermediario, como la síntesis de algunos coenzimas. Es notable la enorme diversidad, morfológica y metabólica, que puede presentar en distintos organismos.

LISOSOMAS

Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes, formados por el retículo endoplasmático rugoso (RER) y luego empaquetadas por el complejo de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, digestión celular.

El pH en el interior de los lisosomas es de 4,8 (bastante menor que el del citosol, que es neutro) debido a que las enzimas proteolíticas funcionan mejor con un pH ácido. La membrana del lisosoma estabiliza el pH bajo bombeando protones (H+) desde el citosol, y asimismo, protege al citosol y al resto de la célula de las enzimas digestivas que hay en el interior del lisosoma.

Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis.

Las enzimas más importantes del lisosoma son:Lipasas, que digiere lípidos,Glucosidasas, que digiere carbohidratos,Proteasas, que digiere proteínas,Nucleasas, que digiere ácidos nucleicos.

COMPLEJO O APARATO DE GOLGIDescubierto Camilo Golgi en 1898.Es una estructura única situada entre el núcleo y el

polo secretor de las células (células mucosas, tiroides).

Algunas células son múltiples como los hepatocitos. Está formado por un conjunto de sacos aplanados

o cisternas y de vesículas llenas de fluídos.Los sacos se hallan apilados y sus extremos dilatados.

Las cisternas de Golgi son de 5 a 8 cisternas por cada fila ó (más de 30).

 El retículo endoplasmático y el aparato de Golgi forman en el citoplasma una red intercomunicada de tubos.

Funciones: Se relaciona con la secreción celular y son

sintetizadas en los ribosomas del RER (retículo endoplasmático rugoso) del cual pasa al REL (retículo endoplasmático liso) y de este al aparato de Golgi y es enviado al exterior.

 Formación del acrosoma en los espermatozoides.Formación de lisomas primarios.Realizan síntesis de polisacáridos (mucus) y de

celulosa en los vegetales.Secreción, transporte y excreción de sustancias

lipídicas y de algunas hormonas.

PEROXISOMAS

Los peroxisomas son pequeñas vesículas (0,3-1,5 ) μprovistas de membrana plasmática semipermeable, que contienen varias enzimas que producen o utilizan peróxido de hidrógeno (agua oxigenada, H2O2); se ha identificado más de 50 enzimas en los peroxisomas de diferentes tejidos. Se forman por gemación al desprenderse del retículo endoplasmático liso, aunque por sí mismos pueden abulatar cierta porción de su membrana produciendo nuevos peroxisomas sin derramar su contenido en el citoplasma. Dicha membrana protege la célula de los efectos dañinos del interior del peroxisoma. Las partículas de su interior suelen estar cristalizadas.

.

Función Los peroxisomas tienen un papel esencial en el

metabolismo lipídico, en especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga, para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la cadena lateral del colesterol, necesaria para la síntesis de ácidos biliares; también interviene en la síntesis de glicerolípidos, ésteres lipídicos del glicerol (plasmógenos) e isoprenoides; también contienen enzimas que oxidan aminoácidos, ácido úrico y otros sustratos utilizando oxígeno molecular con formación de agua oxigenada

Formados por proteinas y ARN. Se supone que tanto en el nucleolo como en el nucleoplasma existen precursores de los ribosomas Desde el punto de vista funcional, los ribosomas son las estructuras en las que se lleva a cabo la síntesis protéica. Debido a su pequeño tamaño se observan al microscopio electrónico, aparecen como unos cuerpos redondeados y electrodensos. Su tamaño medio oscila entre 150 y 200 Å, aunque se han encontrado entre 80 y 300 Å. Los ribosomas se encuentran en las células de todos los organismos vivos incluso en los procariontes, excepto en los eritrocitos maduros. El número de ribosomas por unidad de superficie varía con los distintos tipos celulares, siendo constante para un determinado tipo celular. En las células del hígado y pancreas se ve que los ribosomas presentan gran afinidad por las membranas del retículo endoplasmático, estando unidas a su membrana externa. Los ribosomas sueltos pueden estar aislados o agrupados, formando los polisomas mediante el RNA mensajero, con una distancia entre ellos de 300 a 350Å. La situación de los ribosomas depende de la función del tipo de célula.

Distinguimos dos tipos de ribosomas atendiendo a su coeficiente de sedimentación. Ribosomas 70 S y Ribosomas 80 S. Los ribosomas 70 S son típicos de procariotas y de cloroplastos y mitocondrias. Los ribosomas 80 S son típicas de las células eucariotas. Los ribosomas están formados por dos subunidades de tamaño desigual y distinto coeficiente de sedimentación. Una es la subunidad mayor y la otra es la subunidad menor. Los ribosomas 70 S tienen una subunidad mayor con un coeficiente de sedimentación de 50 S y una menor de 30 S. Los ribosomas 80 S tienen la subunidad mayor con coeficiente 60 S y la otra 40 S.

NÚCLEO

Es la parte más importante de la célula, la presencia del núcleo es una de las características que distingue a las células eucariontes, es el organelo más importante de estas células .El núcleo ocupa al rededor del 10% del volumen total de la célula y en el se halla continado el ADN (excepto el mitocondrial).

COMPONENTES1. Carioteca2. Núcleoplasma3. Cromatima4. Nucléolo

1.-La carioteca

 Es un sistema de doble membrana (MNE+MNI),es discontinuo porque está atravesada por poros , a través de los cuales el interior del núcleo se comunica con el citosol . Las dos membranas que componen la envoltura nuclear (carioteca) se unen a nivel de los poros , los cuales se hallan distribuidos más o menos por toda la superficie de la envoltura .

- La membrana externa de la envoltura nuclear se continua con la membrana del retículo endoplasmático, comunmente su cara citosólica aparece asociada a un gran número de ribosomas.

- La membrana nuclear interna se halla sostenida por la lámina nuclear, que es un delgado enrejado de filamento intermedios dispuestos en las más variadas direcciones, esta lámina nuclear establece la forma de la envoltura nuclear.

2) Núcleoplasma

También llamado cariolinfa, es el fluido del núcleo con gran cantidad de enzimas, iones, ca ++, etc. 3) La cromatina

La formación de la cromatina es ADN más histonas, se encuentran como eucromatina y heterocromatina. 4) El Nucleolo

Es una estructura temporal de la célula, no tiene membrana, se observa esférico,es un conjunto de corpúsculos forman una estructura como esponjas.

FUNCIONES

Controlador celular (relación directa entre sus funciones y estructura )

Formación de ribosomas (nucleolo)

Porta la información genética