EL CITOPLASMA CELULAR

CAPITULO 2

JESÚS RAFAEL SÁNCHEZ SUSTAITA.

GENERALIDADES DE LA CELULA Y EL CITOPLASMA

Las celulas son las unidades estructurales y funcionales basicasde todos los organismos multicelularesLos procesos que normalmente asociamos con las actividades diarias de los organismos, son reflejos de los procesos similares que ocurren dentro de cada una de las miles de millones de células que forman el cuerpo humano.

Las funciones especificas se identifican con estructuras y regiones especificas de la celula.La actividad o función especializada de una celula no es solo el reflejo de la presencia de una cantidad mayor del componente estructural especifico que efectua la actividad sino también de la forma de la celula, su organización con respecto a otras células similares y sus productos.

LAS CÉLULAS ESTÁN DIVIDIDAS EN 2 COMPARTIMIENTOS: EL CITOPLASMA Y EL NÚCLEO

Citoplasma: Parte de la célula que esta ubicada fuera del núcleo, contiene orgánulos (órganos pequeños) e inclusiones en un gel acuoso llamado matriz citoplasmática.

Núcleo: Orgánulo mas grande de la célula y contiene el genoma junto con las enzimas necesarias para la duplicación del DNA y su transcripción en RNA.

El citoplasma y el núcleo tienen funciones distintas pero actúan en conjunto para mantener la viabilidad celular.

Los orgánulos se clasifican en membranosos (limitados por membrana) y no membranososLos orgánulos comprenden los sistemas membranosos de la célula y los compartimientos limitados por membrana en los que se cumplen diferentes funciones.

Orgánulos intracelulares:

1) Orgánulos membranosos – inclusiones- Membrana plasmática (o celular), Retículo endoplasmico de superficie rugosa (RER), Retículo endoplasmico de superficie lisa (REL), Aparato de Golgi, Endosomas, Lisosomas (autofagosomas, fagolisosomas, autofagolisomas), Vesiculasde transporte (vesiculas pinociticas, vesiculas endociticas y vesiculascon cubierta).

2) Orgánulos no membranosos – inclusiones - Microtúbulos(junto con los microfilamentos y los filamentos forman el citoesqueleto), Filamentos (microfilamentos, filamentos intermedios), Centriolos, Ribosomas.

ORGANULOS MEMBRANOSOS

MEMBRANA PLASMÁTICALa membrana plasmática es una estructura de lípidos en

capa doble que puede verse con el microscopio electrónico de transmisión.

Membrana plasmatica – Estructura de participacion en procesos bioquimicos y fisiologicos indispensables para el funcionamiento y supervivencia de la celula. En el Microscopio electronico de transmision (MET) aparece como 2 capas electrodensas separadas por una capa electronlucida (no teñida), el espesor de la membrana plasmatica es alrededor de 8 a 10 nm.

La membrana plasmática esta compuesta por lipidos anfipaticos y 2 tipos de proteinas

Modelo del mosaico fluido modificado(interpretacion actual de la organización molecular)

MEMBRANA:

FOSFOLIPIDOS

COLESTEROL

PROTEINAS

LIPIDOS - BICAPA LIPICA (ANFIPATICO – hidrofoba e hidrofila)

Superficies de la membrana:

Grupos polares de las cabezas de moleculaslipídicas y las torna hidrofilas. (afinidad por el agua)

EN LA MEMBRANA PLASMATICA HAY MICRORREGIONES CONOCIDAS COMO ALMADIAS LIPIDICAS QUE CONTROLAN EL MOVIMIENTO Y LA DISTRIBUCION DE LAS PROTEINAS DENTRO DE LA BICAPA LIPIDICA

Hay regiones focalizadas de la membrana plasmatica que contienen concentraciones elevadas de colesterol y glucoesfingolipidos. Estas regiones crecientes reciben el nombre de alamadias lipidicas

LAS PROTEÍNAS INTEGRALES DE LA MEMBRANA PUEDEN VERSE MEDIANTE EL USO DE CRIOFRACTURA, UNA TÉCNICA DE PREPARACIÓN HISTOLÓGICA ESPECIAL.

Congelacion fractura o criofractura –existencia de proteinas en el interior de la membrana plasmatica.

CARA E: POR DETRÁS UN ESPACIO EXTRACELULAR

CARA P: CITOPLASMA (PROTOPLASMA)

LAS PROTEÍNAS INTEGRALES DE LA MEMBRANA DESEMPEÑAN FUNCIONES IMPORTANTES EN EL METABOLISMO, LA REGULACIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE LAS CÉLULAS.

Bombas: Sirven para transportar activamente ciertos iones.

-Canales: Permiten el paso de iones y moléculas pequeñas.

-Proteínas Receptoras: Permiten el reconocimiento y la fijación localizada de ligandos.

-Proteínas Ligadoras: Fijan el citoesqueleto intracelular a la matriz extracelular.

-Enzimas: Desempeñan una gran variedad de funciones.

-Proteínas Estructurales: Se ven mediante el método de criofractura

LAS PROTEÍNAS INTEGRALES SE MUEVEN DENTRO DE LA BICAPA LIPÍDICA DE LA MEMBRANA.

La migración lateral de las proteínas de la membrana con frecuencia está limitada por las conexiones físicas que hay entre ellas y las estructuras intracelulares y extracelulares.

Estas conexiones pueden estar: Entre las proteinas Entre los dominios citoplasmaticos de las

proteinas de la membrana Entre las proteinas perifericas, o sus dominios

estructurales

TRANSPORTE DE MEMBRANA Y TRANSPORTE VESICULAR.LAS SUSTANCIAS QUE ENTRAN EN LA CÉLULA O SALEN DE ELLA TIENEN QUE ATRAVESAR LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

Algunas sustancias atraviesan la membrana plasmatica por difusion simple a favor de su gradiente de concentracion.

Hay 2 clases generales de proteinas de transporte a traves de la membrana:

Proteinas transportadoras: transfieren moleculas hidrosolubles pequeñas.

Proteinas canal: transfieren moleculas hidrosolubles pequeñas, crean canales hidrofilos a traves de la membrana plasmatica que regulan el transporte de la molecula.

EL TRANSPORTE VESICULAR MANTIENE LA INTEGRIDAD DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Y TAMBIÉN CONTRIBUYE A LA TRANSFERENCIA DE MOLÉCULAS ENTRE LOS DIFERENTES COMPARTIMIENTOS CELULARES.

-Algunas sustancias entran en las células o

salen de ellas mediante el transporte vesicular.

-Brotación vesicular: mecanismo principal por el cual las moleculas grandes entran, salen o se mueven dentro de la celula.

-Endocitosis: denominacion general de los procesos de transporte vesicular en los cuales las sustancias entran en la celula

-Exocitosis: Denominacion general del proceso inverso, es decir la salida de sustancias dede la celula.

ENDOCITOSIS.

La captación de líquido y macromoléculas durante la endocitosis depende de tres mecanismos diferentes.

1.- Pinocitosis.

2.- Fagocitosis.

3.-Endocitosis mediada por receptores.

La proteína que interacciona con la membrana plasmática en la formación de vesículas es la clatrina.

1.- PINOCITOSIS.

Incorporación inespecífica de líquido y pequeñas moléculas proteicas a través de vesículas de tamaño reducido.

2.- FAGOCITOSIS.

Incorporacion de particulas grandes como bacterias, detritioscelulares y otros materiales extraños.

3.- ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES.

Permite la entrada de moléculas específicas en la célula.

-Receptores de carga. Son los receptores para moleculas especificas que se acumulan en regiones bien definidas de la membrana celular.

Estas regiones que corresponden a las almadias lipidicas al final se transforman en Fositas cubiertas.

-Vesícula cubierta.- Tipo de vesiculaque se forma como resultado de la endocitosis mediada por receptores.

EXOCITOSIS.LA EXOCITOSIS ES EL PROCESO POR EL CUAL UNA VESÍCULA SE MUEVE DESDE EL CITOPLASMA HACIA LA MEMBRANA PLASMÁTICA, DESDE DONDE VIERTE SU CONTENIDO EN EL ESPACIO EXTRACELULAR.

Hay dos mecanismos generales de exocitosis:

1.- Mecanismo constitutivo. Las sustancias destinadas a la exportacion son enviadas en forma continua hacia la membrana plasmática en vesículas de

transporte – proteínas son secretadas - salen del aparato de golgi

2.- Mecanismo de secreción regulada. Células especializadas como las células endocrinas y exocrinas y las neuronas concentran proteínas de secreción y las

almacenan temporalmente en vesículas secretoras del citoplasma.

Secreción: activación de un mecanismo regulador (estimulo hormona o nervioso) – causa la entrada de Ca2+ en el citoplasma – estimula vesículas de secreción - se fusionan con la membrana plasmática - liberan su contenido

hacia el exterior

EXOCITOSIS.

Además de los mecanismos de excreción las proteínas pueden ser transportadas entre el Ap. De Golgi y otros orgánulos por la vía endosómica.

LA ORIENTACIÓN PRECISA DE LAS VESÍCULAS HACIA EL COMPARTIMIENTO CELULAR ADECUADO ESTÁ BAJO EL CONTROL INICIAL DE PROTEÍNAS DE ACOPLAMIENTO Y LA ESPECIFICIDAD ESTÁ ASEGURADA POR INTERACCIONES EN PROTEÍNAS SNARE.

Las vesículas neoformadas que brotan de la membrana donante(como la membrana celular o la membrana de una cisterna del Golgi) pueden fusionarse con varias membranas diana posibles dentro de la célula. Poco despues de brotar y desprenderse de su cubierta de clatrina una vesiculatiene que orientarse hacia el comportamiento celular adecuado.

En la celula la direccion correcta es reconocida por una Rab-GTPasa unida a la membrana de la vesiculamigrante

Rab-GtPasa – proteinas de amarre(ubicadas en la membrana diana)

Para asegurar la orientacion precisa cada vesiculacontiene V-SNARE (proteina)

La membrana tambien diana tambien contiene una proteina T-SNARE que interacciona con la V-SNARE –complejocis S-NARE.

Luego de la fusion de los complejos SNARE se desarman con la ayuda del complejo proteico NSF/a-SNAP y se reciclan para su uso en otra ronda de fusionvesicular.