UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL USUMACINTA

División académica de Procesos Alimentarios, Biotecnológicos y

Paramédico

CARRERA: TSU en Química Área Biotecnología

ASIGNATURA: Fisiología celular y de tejidos

UNIDAD: I NOMBRE: “Funcionamiento celular y embriogénesis”

TRABAJO: Resultado de aprendizaje.

ALUMNA:

Sofía Amisadaí Benítez Uco

CATEDRATICA: M. C Manuela de Jesús Cambranes Chi

CUATRIMESTRE: 4º “A”

EMILIANO, ZAPATA A 23 DE SEPTIEMBRE DEL 2015

MODELO DE MEMBRANA CELULAR

A lo largo del siglo XIX se realizaron investigaciones para poder distinguir las

estructuras comunes de la membrana celular y así se propuso el modelo de

"Mosaico fluido" de la membrana que hoy en día es utilizado para describir a todas

las membranas biológicas. Una membrana está compuesta por una serie de

sustancias entre las que se destacan los lípidos, las proteínas, los glúcidos y el

colesterol. Los lípidos forman la bicapa lipídica y las proteínas adoptan una

configuración en la membrana según la interacción de sus partes con las

moléculas que las rodea.

Esquema del modelo de mosaico fluido propuesto por S. J. Singer y J. L. Nicolson

en 1972.

La estructura de membrana es firme, elástica, fina y flexible. Estas propiedades

están dadas por los constituyentes de la membrana. Según este modelo, las

proteínas transmembrana se parecen a “icebergs” flotando en un lipídico

bidimensional y estas proteínas difunden rápidamente en el plano de la membrana

(difusión lateral), a menos que estén ancladas a otros componentes celulares.

Todas las proteínas de la membrana tienen una orientación determinada en la

bicapa lipídica, lo que es esencial para su función. En cuanto a los lípidos, se

distribuyen de manera asimétrica. La asimetría es absoluta en el caso de las

glicoproteínas y glicolípidos. Esta asimetría es fundamental en el transporte de

sustancias, ya que la membrana adquiere cargas diferentes en ambos lados. Los

azúcares se localizan siempre en la superficie externa de la membrana

plasmática.

Los fosfolípidos, presentan dos regiones, una porción o cabeza hidrofílica o polar

orientada hacia afuera y dentro de la célula y una porción hidrofóbicas o no polar

(cola) formado por dos cadenas de ácidos grasos hacia adentro.

La doble capa fosfolipídica es fluida, tiene características de un líquido,

hallándose, los lípidos de cada monocapa, en constante movimiento. La bicapa

fosfolipídica estabiliza toda la estructura de la membrana.

El colesterol que se halla en la membrana regula la fluidez de la membrana, ya

que esta propiedad es fundamental para el correcto funcionamiento de la

membrana.

Los glúcidos se hallan solo en la porción externa de la membrana y pueden unirse

a una proteína (glucoproteína) o a un lípido (glucolípido), generando de este modo

una asimetría en cuanto a la composición química.

Las proteínas están incluidas o “disueltas” en la doble capa lipídica, sobresaliendo

en mayor o menor grado sobre ambas superficies. En general la composición

lipídica de la membrana es más o menos la misma en todas las membranas, la

cantidad y tipo de proteínas difiere notablemente. Las proteínas son las principales

responsables de los distintos transportes de sustancias que ocurren a través de la

membrana.

Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:

• Proteínas de membrana integrales: son aquellas que tienen regiones

hidrofóbicas y penetran la bicapa fosfolipídica. Sus extremos hidrofílicos salen

hacia el medio acuoso interno y externo celular.

• Proteínas de membrana periféricas: son aquellas que carecen de regiones

hidrofóbicas y no están embebidas en la bicapa de lípidos. Por el contrario,

presentan regiones polares o cargadas que interactúan con regiones similares en

partes expuestas de las proteínas o moléculas de fosfolípidos. (Fig. 2)

Fig.2

Gracias a este modelo de membrana, es posible comprender su estructura en las

células, así como definir su papel que desempeña.

MODELO DE PARED CELULAR

La pared celular es el rasgo más característico de los vegetales y carácter

diferenciador, junto con cloroplastos, respecto a las células animales. Su

existencia pone de manifiesto la relación entre estructura y función celular. La

pared celular es una estructura dinámica, en cuyo dinamismo intervienen el

citoesqueleto, retículo endoplasmático y aparato de Golgi, en función de los

factores bióticos y abióticos.

Constituye una estructura dinámica, ya que su composición varia con el tipo

celular (mostrando diversidad celular en forma y función), con el ambiente, etc., e

incluso no tiene por qué ser homogénea dentro de una misma célula.

El estado de desarrollo y genotipo influyen en la composición de la pared. Por

ello obviamente varía también a lo largo de los órganos de la planta, al

intercomunicarse las células de forma variada y actuar de modo distinto la presión

de turgencia.

Según la fase de desarrollo, se diferencia entre pared celular primaria (contigua a

la lámina media, que es la porción más externa) y pared celular secundaria (entre

la pared primaria y la lámina media). (Fig.1)

Fig. 1

Pared primaria y secundaria

Se han descrito varios modelos estructurales:

Modelo de Urdimbre y Trama (Epstein y Lamport)

Basado en la existencia en la pared de una estructura entramada que consta de

dos polímeros: según el cual todos los componentes de la pared deben estar

integrados e interrelacionados, existiendo una estructura entramada que consta de

dos polímeros: Microfibrillas de celulosa penetrando la malla de una red de

extensinas, suspendidas en un gel hidrofílico de pectina-hemicelulosa.

También se distingue en esta pared entre 3 dominios que han de estar totalmente

interrelacionados: dominio cristalino, paracristalino y proteico.

Modelo actual:

El cual dice que la pared celular consta de tres dominios:

- dominio cristalino

- dominio paracristalino

- dominio proteico

Según sean monocotiledóneas o dicotiledóneas hay dos tipos:

+Tipo I para monocotiledóneas

+Tipo II para dicotiledóneas

-Modelo tipo 1: Propio de monocotiledóneas, se basa en la presencia de

xiloglucanos mayoritariamente.

-Modelo tipo 2: Propio de algunas dicotiledóneas en las que, como importante

componente de su pared primaria, aparecen los glucoarabinoxilanos.

 

Estructura de la pared celular.

En las plantas, la pared celular se

compone, sobre todo, de

un polímero de un

carbohidrato denominado celulosa,

un polisacárido, y puede actuar

también como almacén de

carbohidratos para la célula. 

La pared celular vegetal también está compuesta por proteínas estructurales.

Estas proteínas son ricas en uno o dos aminoácidos, tienen dominios con

secuencias repetidas y están glicosiladas en mayor o menor grado. Para la

mayoría de las proteínas estructurales de la pared vegetal, se ha propuesto que

tienen estructura fibrilar y que se inmovilizan mediante enlace covalente entre ellas

o con carbohidratos. Se sabe que estas proteínas se acumulan en la pared en

diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a diferentes condiciones de estrés.

Se consideran proteínas estructurales de la pared celular vegetal: extensinas o

proteínas ricas en hidroxiprolina (HRGPs), proteínas ricas en prolina (PRPs),

proteínas ricas en glicina (GRPs) y arabinogalactanas (AGPs).

Incluidas en la red de polisacáridos y proteínas, se encuentran diversas proteínas

solubles, algunas de ellas son enzimas relacionadas con la producción de

nutrientes como la glucosidasa, enzimas relacionadas con el metabolismo de la

pared como las xiloglucano-transferasas, peroxidasas y lacasas, proteínas

relacionadas con la defensa, proteínas de transporte.

DIFERENCIA EMBRIOLÓGICA VEGETAL Y ANIMAL

DESARROLLO VEGETAL DESARROLLO ANIMAL

El desarrollo de los vegetales no

se reduce a las primeras etapas

de su vida, sino que en ellos

perduran grupos de células

embrionarias o meristemáticas a lo

largo del ciclo vital que conservan

la potencialidad de las células

indiferenciadas.

El desarrollo embrionario es el más

estudiado. A medida que el animal crece,

las células se diferencian totalmente y no

se poseen grupos de células madre para

regenerar estructuras disfuncionales. El

animal llega a un punto máximo de

crecimiento o desarrollo en el que se

alcanza la madurez física. A partir de ese

punto da inicio el proceso de

envejecimiento.

El desarrollo postembrionario es

ilimitado en cuanto a la forma,

presentando una gran elasticidad

en función de estímulos o factores

ambientales tanto internos como

externos.

La gastrulación determina el diseño básico

del adulto y se inicia con la invaginación de

la blástula, acompañada de una reducción

del blastocele y continúa con la formación

de las hojas embrionarias (ectodermo,

endodermo y mesodermo); La

diferenciación del embrión se inicia

después de la gastrulación y constituye la

organogénesis o formación de los diversos

órganos a partir de las hojas embrionarias.

El embrión de las plantas con

semilla es la fase inicial del nuevo

esporofito (plántula), de desarrollo

retenido (latencia) hasta que se

inicia la germinación, y está

constituido por cotiledones u hojas

El huevo o cigoto de los animales consta

de dos partes: el citoplasma, que originará

el embrión, y el vitelo nutritivo, que puede

variar en cantidad y distribución para dar

lugar a cuatro tipos fundamentales de

huevos.

embrionarias, epicótilo o plúmula

(destinado a transformarse en el

vástago de la nueva planta),

radícula o raíz embrionaria e

hipocótilo (parte central del

embrión entre los cotiledones y la

radícula, formando la conexión

entre la raíz y el vástago).

El embrión, fase juvenil exclusiva

de las plantas adaptadas al medio

terrestre (embriofitas), unas veces

se desarrolla sobre la planta

madre (musgos, hepáticas,

licopodios, equisetos, helechos) y

otras, dotado con antelación de

materiales de reserva (semilla),

prosigue su desarrollo libremente.

En los animales ovíparos, el embrión se

desarrolla dentro de una cápsula llamada

huevo, aislada del exterior por una cubierta

más o menos dura. En animales vivíparos

el embrión se desarrolla en el aparato

reproductor femenino, dentro de un órgano

especial llamado útero.

El alimento almacenado en el

endospermo nutre al embrión

hasta que éste es capaz de llevar

una vida independiente y el

epispermo lo protege contra la

desecación, temperaturas

extremas y muchos parásitos.

En ovíparos, el huevo posee una gran

cantidad de sustancias nutritivas para

alimentar al embrión durante su desarrollo.

Además permite el paso de oxígeno desde

el exterior. En animales vivíparos la madre

se encarga de aportar los nutrientes y el

oxígeno al embrión (por medo del cordón

umbilical).

La primera estructura de la

plántula que emerge de la semilla

es la raíz, ya que las primeras

áreas de división celular del

La segmentación se inicia con la división

del cigoto por sucesivas mitosis en células

llamadas blastómeros, formando una masa

esférica o mórula que evoluciona al estado

de blástula integrado  por

embrión son los meristemos de la

raíz seguidos de los meristemos

apicales de la punta de los tallos.

un blastodermo que rodea un espacio

interior o blastocele.

Existe una enorme separación evolutiva de los animales superiores (Mamíferos) y

las plantas superiores (Angiospermas) ya que presentan mecanismos

reproductores que casi no tienen nada en común.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

La fosforilación oxidativa se define como la formación de ATP generada por la

transferencia de electrones. Todas las rutas catabólicas, en los organismos

aerobios, convergen para permitir el flujo de electrones hasta el oxígeno,

produciendo energía para la generación de ATP constituyendo la etapa final del

catabolismo de todas las biomoléculas.

En forma sintética, en la cadena de transporte electrónico se produce la oxidación

de los coenzimas (NADH y FADH2) reducidos, por el fuerte potencial redox del

O2/H2O, y la reducción del oxígeno para formar agua.

½ O2 + NADH + H+ ↔ H2O +NAD+

Para lograr el máximo aprovechamiento energético, el proceso de óxido-reducción

no se desarrolla en una única reacción como la representada superiormente, sino

que se desarrolla en una secuencia de varias reacciones o etapas.

Este procedimiento permite distribuir el fuerte desprendimiento instantáneo de

energía proporcionando una rentabilidad mucho mayor en forma de energía

metabólica.

Esta ruta metabólica está formada por tres grandes complejos enzimáticos,

denominados NADH reductasa (complejo I), citocromo reductasa (complejo II) y

citocromo oxidasa (complejo III), conectados entre sí por dos transportadores

móviles de electrones que son la ubiquinona y el citocromo C. Los grupos

transportadores de electrones en las proteínas enzimáticas son grupos prostéticos

como las flavinas, complejos de hierro-azufre, grupos hemo e iones cobre.

La incorporación de los electrones procedentes de la coenzima FADH2 se lleva a

cabo mediante un complejo distinto de los anteriores que es la succinato-

reductasa. A diferencia de los tres complejos anteriores, que canalizan la energía

desprendida en la reacción redox exoergónica en bombear protones de la matriz a

la cara citoplasmático de la membrana, este último complejo no es capaz de

realizarlo. Estos complejos están formados por pares redox con potenciales

sucesivamente crecientes, que establecen un flujo direccional de electrones y un

desprendimiento secuencial de energía.

La ATP sintasa es un complejo enzimático de gran tamaño, observable a

microscopía electrónica. Está formada por dos subunidades F0, una porción

hidrofóbica que atraviesa la integridad de la membrana mitocondrial interna,

formada por cuatro cadenas polipeptídicas y que funcionalmente constituye el

conducto de protones. La otra subunidad F1 se encuentra en el lado interno de la

membrana, y está formada por cinco clases de cadenas polipeptídicas ,α3, β3, γ, δ

y ε. Su papel funcional es catalizar la formación de un enlace de alta energía,

sintetizando ATP. El cuello intermedio que une ambas subunidades está formado

a su vez por varias proteínas reguladoras.

El sistema mediante el cual funciona este complejo, ha permitido observar que el

ATP se forma rápidamente, aún en ausencia de gradiente a través de la misma,

pero la carencia de fuerza protomotriz no permite la separación del ATP formado,

que permanece unido a la sintasa. Sólo el flujo de protones, la estimación es de

forma aproximada de tres H+, origina la liberación de un ATP. Cada par de

electrones proveniente del NADH, genera un flujo neto de protones a través del

complejo I, III y IV de 4, 2 y 4 protones respectivamente, lo que se traducirá en la

síntesis de 3 ATPs, la entrada de electrones a través del FADH2 genera un flujo

de protones a través del complejo III y IV de 2 y 4 respectivamente, que permitirá

la formación de 2 ATPs.

La velocidad con que se desarrolla la fosforilación oxidativa está marcada por las

necesidades energéticas de la célula. Para que el proceso se realice de forma

correcta se requiere un aporte de sustratos como NADH (o FADH2), O2, ADP y Pi

siendo el más importante el ADP. La concentración intracelular de este metabolito

es una medida de las necesidades de energía metabólica, y, por lo tanto, va a fijar

la velocidad a la que ha de desarrollarse la fosforilación oxidativa. Esta regulación

por ADP se denomina control respiratorio, ya que el consumo de O2 por parte de la

mitocondria, es dependiente de la cantidad de ADP presente.

BIBLIOGRAFIA

Atencio, E. B, 2002. Biología 10º Primera Edición. Editorial Santillana, San

José, Costa Rica. Pág 90 – 95.

www.unioviedo.es/BOS/Asignaturas/Fvca/Apuntes/Tema3

http://tareasuniversitarias.com/desarrollo-embrional-vegetal.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/Reprodycoordinacion/

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