Tema 5 teoría celular y envolturas celulares

TEORÍA CELULAR Y ENVOLTURAS CELULARES

LA CÉLULA I

Descubrimiento de la

célula: teoría celular

La célula: conceptoLa célula es la estructura más simple conocida con capacidad para realizar las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.Está compuesta por tres elementos básicos que aparecen en todas ellas: membrana celular, ADN y citoplasma.Los virus no son células, como veremos más adelante.

Descubrimiento de la célula

Robert Hooke en 1665 publicó lo observando en tejidos vegetales (súber o corcho) con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Fe el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, llamó a esas unidades de repetición células (del latín cellulae=celdillas). Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su interior (sólo vio la pared celular).

Contemporáneo de Hooke, Van Leeuwenhoek construyó un microscopio de 200 aumentos. Con él visualizó pequeños organismos vivos del agua de una charca y pudo ver por primera vez protozoos, levaduras, espermatozoides, glóbulos rojos de la sangre, etc.

Descubrimiento de la célula

Teoría celularLos primeros postulados son del siglo XIX y se deben a Shleiden y Schwann.

Todos los seres vivos, desde los más simples (bacterias) a los más complejos, están formados por células. Las células son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos

Más adelante Virchow, aún en el siglo XIX, completó la teoría al decir:

Las células no se crean de nuevo. Toda célula procede de otra célula.

Teoría celularFue Ramón y Cajal quien, ya en el siglo XX, completó y universalizó la teoría al descubrir que:

Incluso las fibras del tejido nervioso, eran células individualizadas y no fibras acelulares como se pensaba hasta entonces.

Esquema de las células vistas por Hooke

Ilustración de organismos vistos por Leeuwenhoek

Schleiden

Schwann

Morfología y tamaño celulares

MORFOLOGÍA

Forma de las célulasLas células presentan una gran variedad de formas dependiendo de:

tipo de célula, edad, etapa funcional, situación (libres o formando partes de tejidos).

Además, la forma puede ser: variable como amebas, leucocitos, etc. cuya membrana, muy deformable, emite pseudópodos para desplazarse o fagocitar, cambiando de forma notablemente. fija como la de ciertas células que presentan, sobre la membrana plasmática, cubiertas muy rígidas secretadas por las propias células (células vegetales, bacterias, etc.)

Forma de las células

Adipocito Óvulo


Bacteria Diatomea


Bastón de la retina

Célula muscular


Neurona

Osteoblasto


Célula del

epitelio traqueal

Célula del

epitelio intestina

l


Eritrocitos

Células epidérmicas


TAMAÑO

Tamaño de las célulasEl tamaño celular es muy variable, pero casi siempre se mantiene en niveles microscópicos por lo que para medirlo se emplean unidades adecuadas:

Micra o micrómetro μm : 1mm = 1000 μm; 1 μm = 10-3 mm Nanómetro nm: 1 μm = 1000 nm;

1nm = 10-3 μm Angstroms Å: 1 nm = 10 (Å);1 Å = 10-1 nm

La mayoría de las células de un ser pluricelular tienen entre 10 y 30 micrómetros de diámetro, aunque hay excepciones como los ovocitos de algunos animales que son mucho mayores. Por lo general, son visibles a simple vista las células mayores de 100 micras, ya que esa es la resolución del ojo humano.

Tamaño de las células

Ovocito de

avestruz

Ovocito de

gallina

Ovocito de colibrí

Ovocito humano


La principal restricción al tamaño de la célula es la relación entre el volumen y la superficie. Al aumentar el volumen lo hace en función del cubo del radio de la esfera. Al aumentar la superficie lo hace en función del cuadrado del radio de la esfera.Por ello, si aumenta el volumen, la superficie, también lo hace, pero en menor medida.Llega un momento que la superficie es insuficiente para las necesidades que genera el aumento de volumen.

Tamaño de las células: límites


S = 4 p r2

V = 4 p r3 / 3

Tamaño de las célulasEl tamaño de las células está limitado, sobre todo, por dos factores:

Necesidad de entrada de nutrientes y salida de desechos.

Cuanto más volumen tiene la célula más nutrientes necesita y más desechos fabrica y necesita más superficie para expulsarlos.

Al aumentar el volumen celular, no aumenta el tamaño del núcleo ni la dotación genética, que pasa a ser insuficiente.

Si aumenta el volumen, aumenta el número de reacciones lo que precisaría más enzimas y más genes

El cubo de 4 centímetros, los ocho cubos de 2 centímetros y los sesenta y cuatro cubos de 1 centímetro, tienen el mismo volumen total. Sin embargo, a medida que el volumen se divide en unidades más pequeñas, la cantidad total de superficie se incrementa al igual que la relación superficie a volumen. Por ejemplo, la superficie total de los sesenta y cuatro cubos de 1

centímetro es 4 veces mayor que la superficie del cubo de 4 centímetros y la relación superficie a volumen en cada cubo de 1 centímetro es 4 veces mayor que la del cubo de 4 centímetros.


Estructura celular

Todas las células están formadas por:Membrana plasmática.Citoplasma.Material genético.

Según su organización pueden ser.Procariotas: carecen de núcleo.Eucariotas: tienen una membrana nuclear que delimita un núcleo.

Animales Vegetales.

Estructura celular

CÉLULA PROCARIOTA

Célula procariotaPresentan:

Pared bacteriana gruesa y rígida.Membrana plasmática. A diferencia de la eucariota no presenta colesterol, pero tiene proteínas enzimáticas que regulan el metabolismo y replicación del ADN Citoplasma con ribosomas y algunas vacuolas de gas, pigmentos, etc.ADN condensado en una región (nucleoide) Es una sola molécula circular aunque puede tener pequeños ADN accesorios o plasmidios.

Material genético

Pared celular

Fimbrias

Ribosomas

Plasmidio

Clorosomas Carboxisom

a

Vacuolas de gas

Membrana plasmática

FlageloCápsul

a

Célula procariota

Se estudiará entre los microorganismos más adelante.

Célula procariota

Los mesosomas

son pliegues o invaginaciones

de la membrana plasmática

Procariota vs eucariota

CÉLULA EUCARIOTA

Célula eucariotaEn su interior tiene:

Estructuras sin membrana: ribosomas, centrosoma, citoesqueleto. Sistema endomembranoso. Todo el conjunto de orgánulos membranosos intercomunicados por vesículas aisladas y derivadas de ellos. Retículo endoplasmático, aparato de Golgi, vacuolas, lisosomas.Orgánulos con doble membrana. Mitocondrias y cloroplastos.

Microfilamentos

*Glucógeno

Aparato de Golgi

Núcleo

Filamentos

intermedios

Cilios y flagelos

Microvellosidades

Vesículas

Retículo endoplasmáti

co

Mitocondrias

*Centrosoma (con

centriolos)

Microtúbulos

Célula animal

* Exclusivo de células animales

Microfilamentos

Aparato de Golgi

Núcleo

Filamentos

intermedios

Retículo endoplasmáti

co

Mitocondrias

Centrosoma (sin

centriolos)

*Pared de secreción

Vacuola

*Almidón*Plastos

Célula vegetal

* Exclusivo de células vegetales

Animal vs vegetal

Origen y evolución

El origenLas primeras células surgirían a partir de un coacervado, es decir, material con capacidad de autorreplicación que con algunas otras biomoléculas quedó aislado dentro de una cubierta de moléculas anfipáticas (fosfolípidos, p.ej.). Esta estructura, aún no Se considera al ARN la única molécula capaz de servir de molde para la síntesis de proteínas y de catalizador para su propia replicación, por lo que sería el primer material genético.

Coacervado

La evoluciónLas primeras células (last universal common ancestor: LUCA) eran procariotas, anaerobios y heterótrofas.Vivían en un mar rico en moléculas orgánicas llamado caldo primitivo.La materia orgánica fue agotándose y hubo células que evolucionaron hacia el autotrofismo y surge la fotosíntesis, primero anoxigénica y más tarde oxigénica.Debido a la acumulación de oxígeno, algunas células evolucionan pudiendo usarlo en la oxidación de los nutrientes con gran rendimiento energético. Surgen las células aerobias.

La célula procariotaLUCA es el ancestro del que derivan todas las células actuales.Dio lugar a tres tipos de células procariotas:

Arqueobacterias.Eubacterias.Urcariotas (camino ya de las eucariotas).

Las células procariotas fueron la única forma de vida durante cerca de dos mil millones de años.

Las arqueobacterias y eubacterias han llegado hasta nuestros días. Son células procariotas con todos los tipos de metabolismo (heterótrofas, autótrofas, aerobias, anaerobias, etc.)Las urcariotas evolucionaron para dar lugar a las células eucariotas actuales.

La célula procariota

Procariota Urcariota

La célula eucariota1. Alguna célula procariota perdió su pared celular quedando rodeada por la membrana plasmática que al presentar una estructura más flexible fue replegándose aumentando de esta manera su superficie membranosa con el consecuente aumento del tamaño de la célula así surge la célula urcariota.2. El plegamiento del fragmento de membrana en que se anclaba el ADN originó un precursor del nucleo. Además aparecieron vesículas que posibilitaron la digestión intracelular.

La célula eucariota

4. A partir de espiroquetas fagocitadas y no digeridas se origina una simbiosis que da lugar a cilios, flagelos y centriolos, aumentando la movilidad celular.

3.Se sintetizaron fibras y microtúbulos que propiciaron los movimientos de endocitosis, generando vesículas digestivas y retículo endoplasmático.

5. El incipiente sistema de membranas y el precursor del núcleo evolucionan para dar verdaderos orgánulos (retículo, aparato de Golgi, núcleo)6. Esta célula fue fagocitando distintas células procariotas con las que estableció relación de endosimbiosis , de manera que estas células se convirtieron en orgánulos. La célula urcariota proporcionaba seguridad y alimento y la procariota distintas ventajas.7. Una aerobia se transformó en mitocondria e hizo aerobias a todas las células eucariotas. Otra autótrofa, se transformó en cloroplasto e hizo autótrofas a algunas células.

La célula eucariota

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

LA CÉLULA I

La membrana plasmática: composición

Estructura de la membranaEs una fina película de 75 Å de grosor

que rodea la célula y la separa del exterior.El modelo de mosaico fluido (Singer y Nicholson 1972) establece que:

Está formada por una doble capa de lípidos a la que se asocian proteínas.Las proteínas se sitúan en la superficie, tanto externa, como interna de la membrana, total o parcialmente englobadas en ella.

LÍPIDOS

Lípidos de membranaLa bicapa lipídica está formada por moléculas anfipáticas en un agua, tanto al exterior como al interior.Disponen sus radicales polares hacia el medio acuoso y los lipófilos hacia los lipófilos de la otra capaA sí se forma la bicapa lipídica por autoacoplamiento.

Doble capa de fosfolípidos

Zonas lipófilas

Zonas hidrófilas

Son de varios tipos:Fosfolípidos son la estructura básica de la membrana y son tanto glicerofosfolípidos como esfingofosfolípidos.Glucolípidos (glucoesfingolípidos, sobre todo). Se sitúan hacia la cara externa de la membrana y en células animales son hasta el 5% de los lípidos de membrana.Colesterol. En células eucariotas constituye el 20% de la membrana. Se intercala entre los fosfolípidos

Lípidos de membrana

ColesterolSe sitúa en los ángulos que hacen los ácidos grasos insaturados de los fosfolípidosTiene las siguientes funciones:

Regula la fluidez de la membrana:Con altas temperaturas reduce la fluidez de la membrana que acabaría por desestabilizarla.Con bajas temperaturas impide que los fosfolípidos se unan y la bicapa cristalice.En definitiva estabiliza la membrana y regula su permeabilidad.

ColesterolEl colesterol es el tercer tipo de lípido en importancia cuantitativa en las membranas de las células animales donde contribuye al mantenimiento de la fluidez de membrana y establece interacciones con ciertas proteínas de membrana que pueden regular la actividad de ésta. A diferencia de otros lípidos, el colesterol se distribuye más o menos en la misma proporción en las dos capas de la membrana

PROTEÍNAS

ProteínasSe insertan en la bicapa lipídica con los radicales polares hacia fuera y los lipófilos en contacto con la parte lipófila de los fosfolípidos. Pueden ser:

Transmembrana: atraviesan la bicapa y están íntimamente ligadas a ella.Periféricas: unidas en mayor o menor medida a la superficie, tanto externe como interna, de la bicapa.

Las proteínas de membrana, además pueden ser:

Intrínsecas: todas las proteínas transmembrana y las periféricas que se unen covalentemente a los lípidos de la bicapa. (Son muy difíciles de separar, cosa que sólo puede hacerse rompiendo la bicapa)Extrínsecas: las proteínas periféricas que se unen a otras proteínas de membrana mediante enlaces no covalentes (se separan con facilidad, sin romper la membrana

Proteínas

ProteínasPueden estar adheridas a glúcidos formando glucoproteínas en cuyo caso, los glúcidos se sitúan siempre hacia la superficie externa de la célula.Pueden estar en estructura terciaria o secundaria.

GLÚCIDOS

GlúcidosSon los oligosacáridos unidos covalentemente a lípidos y proteínas.Forman por tanto glucolípidos y glucoproteínas.Se sitúan sobresaliendo hacia el exterior de la membrana formando una capa por fuera llamada glucocálix

Fosfolípido

Glicolípido

Proteína parcialmen

te integrada

Glucoproteína

Proteína transmembranosa totalmente

integrada Proteína periférica

Líquido extracelul

ar

Colesterol

Citosol

Proteína globular Proteína fibrilar


Membrana

Microvellosidades


La membrana plasmática: propiedade

s

Las propiedades de la membrana son dos principalmente:

Estructura dinámica. Consiste el la capacidad de la membrana de deformarse, romperse, repararse, etc.Estructura asimétrica. Consiste en la diferencia entre las caras externa (intercelular) e interna (citoplasmática) de la membrana.

Propiedades de la membrana

ESTRUCTURA DINÁMICA

Estructura dinámicaEstructura dinámica: La capacidad de movimiento de lípidos y proteínas de membrana, le da a ésta fluidez y dinamismo.Se representa con la expresión mosaico fluido debida a Singer y Nicholson en 1972 para explicar el comportamiento de la membrana.Esta fluidez permite a la membrana:

Autorepararse, si sufre rupturas.Fusionarse con cualquier otra membrana lo que permite las invaginaciones y separación de vesículas, etc.

Fluidez de la mebranaLa fluidez se debe al movimiento de lípidos y proteínas, pero además influyen:

Longitud de cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos: cuanto más cortas menos interacciones (Van der Waals) y menos rigidez en la membrana.Presencia de insaturaciones: cuantas más insaturaciones, que dificultan las interacciones, menos rogidez.La temperatura: cuanto más baja, menos fluidez. El colesterol amortigua los efectos de la temperatura.

Fluidez de membranaEn los organismos homeotermos, que mantienen una temperatura corporal constante y elevada, abundan los lípidos de membrana ricos en ácidos grasos saturados. En los organismos poiquilotermos, incapaces de regular su temperatura corporal, son más abundantes los lípidos de membrana ricos en ácidos grasos insaturados.

Fosfolípidos: movimientosLos fosfolípidos y glucolípidos de la

membrana pueden realizar diferentes movimientos, proporcionando fluidez a las membranas:

Difusión lateral. Un fosfolípido intercambia su posición con otro de la misma monocapa. Rotación. Giro sobre su eje longitudinal. Flexión de las cadenas hidrocarbonadas que aumentan o disminuyen la distancia entre ellas. Flip-flop. Un fosfolípido se desplaza verticalmente y se intercambia con otro de la otra monocapa

Difusión lateral

FlexiónRotación

Flip-flop

Fosfolípidos: movimientos

Las proteínas de membrana tienen una cierta capacidad de movimiento:

Difusión lateral. A lo largo de la membrana. Rotación. Alrededor de su eje lateral.

Cuando las proteínas son requeridas en una zona de la membrana, se anclan a ella:

uniéndose a uno o varios ácidos grasos.Uniéndose a otras proteínas y lípidos y moviéndose como un todo, formando una balsa lipoproteíca.

Proteínas: movimientos

Balsa lipoproteica

Fluidez de membrana

ESTRUCTURA ASIMÉTRICA

Estructura asimétricaLa cara citoplasmática y la cara externa de la membrana no son iguales.

En la cara externa encontramos: Fosfolípidos: abundan la fosfatidilcolina y la esfingomielina. Solo en esta cara hay glucolípidos y glucoproteínas cuyos oligosacáridos, más sustancias secretadas por la célula, forman el glucocálix.

Se encuentra adherido a la membrana celular en su cara externa.Está formado por las prolongaciones glucídicas de los glucolìpidos, los fosfolípidos y las glucoproteínas y sustancias secretadas por la célula que se sitúan entre ellas.Al microscopio óptico aparece como un recubrimiento de terciopelo y puede alcanzar hasta 50 nm de espesor.

Glucocálix

GlucocálixSu función es de protección y reconocimiento como:

Entre óvulos y espermatozoides.Entre virus y células a las que infectan.Entre células de un mismo tejido para facilitar su adherencia. Identificación de proteínas de membrana consideradas antígenos por células de defensa (linfocitos).

Glúcidos

Fosfatidilcolina (glicerofosfolípido)

Glucocálix (conjunto de oligosacáridos perteneciente a glucoproteínas y glucolípidos. Solo está en la cara externa)

Estructura asimétricaCara externa de la membrana

Esfingomiellina (esfingofosfolípido)

En la cara citoplasmática predominan los fosfolípidos fosfatidilserina y fosfatidiletanolamina.Los ácidos grasos insaturados de los fosfolípidos de esta cara tienen más dobles enlaces que los de la cara externa por lo que se curvan más.Por debajo de esta cara, ya en el citoplasma, hay una red de proteínas fibrosas adheridas a proteínas de membrana a la que refuerzan; se llama córtex celular o citoesqueleto, refuerza la membrana y da forma a la célula

Estructura asimétrica

fosfatidilserina

Glicerofosfolípido con etanolamina, un alcohol aminado

Glicerofosfolípido con serina, un aminiácido polar sin carga.

Estructura asimétricaCara interna de la membrana

Fosfatidiletanolamina

Estructura asimétrica

Funciones de la

membrana plasmática

Funciones de la membrana

Puede realizar muchas funciones: Dependientes de los lípidos.

Separar el medio interno del externo, siendo la doble capa lipídica impermeable para las sustancia polares y permeable para las apolares. Realizar procesos de endocitosis y exocitosis por acoplamiento de las bicapas.

Dependientes de las proteínas: Regular entrada (nutrientes) y salida (excreción) de las células. Regular la entrada y salida de iones lo que permite generar y mantener una diferencia de potencial entre el exterior (+) y el interior (-)



Posibilitar el reconocimiento de sustancias por parte de la célula gracias a los oligosacáridos de la cara externa de la membrana. Realizar actividad enzimática gracias a enzimas de la membrana. Llevar a cabo uniones celulares con el exterior y entre células.Reconocer señales que desencadenan procesos internos.

Las más importantes y que resumen el resto son:

Transporte de sustancias del exterior al interior y viceversa.Uniones de las células con el medio externo y entre ellas.


TRANSPORTE

Transporte La doble capa lipídica deja pasar:

con mucha facilidad, sustancias apolares (lípidos, O2, N2) muy lentamente, sustancias con baja polaridad (glucosa, CO2, agua) con muchísima dificultad, sustancias fuertemente polares (iones)

Las proteínas permiten: el paso de sustancias polares. este paso es selectivo dependiendo de tipo de sustancia, momento, necesidades, etc.

En general, el paso a través de la membrana se puede hacer de dos formas:

Transporte pasivo: se realiza espontáneamente, sin gasto de energía debido a que se hace a favor de gradiente de concentración o de potencial eléctrico. Transporte activo: se realiza, con gasto de energía debido a que se hace en contra de gradiente de concentración o de potencial eléctrico.

Transporte

Gradiente de concentración

A favor de gradiente significa que pasa de donde hay más concentración a donde hay menos. Es un paso espontáneo.

Transporte Las estructuras demasiado grandes como macromoléculas y otras partículas (virus, bacterias, etc.) no pueden entrar o salir atravesando la membrana plasmática.Solo pueden entrar o salir de la célula gracias a la deformación de la membrana que forma vesículas membranosas.Estos procesos son la endocitosis y la exocitosis.

Transporte

pasivo

Transporte pasivoEs un proceso espontáneo de paso de sustancias a través de la membrana.Se produce siempre a favor de gradiente que puede ser:

Químico o de concentración: de donde hay más concentración a donde hay menos. Eléctrico: cuando hay diferentes cargas eléctricas a ambos lados de la membrana. Electroquímico: si hay diferencia de carga y de concentración a la vez.

Tipos: difusión simpleDifusión simple: es el paso de pequeñas moléculas a favor de gradiente.Es más rápido cuanto más pequeñas sean las moléculas y cuanto mayor sea la diferencia de gradiente.Se puede realizar:

A través de la bicapa. Moléculas lipídicas; sustancias apolares (O2, N2); sustancias de polaridad débil y baja masa (agua, CO2, urea)

1. A través de bicapa entran moléculas pequeñas sin carga:

O2, H2O, CO2

Tipos: difusión facilitada Lo realizan proteínas

transmembrana (permeasas) más o menos específicas para cada sustrato.Se pueden transportar moléculas grandes (monómeros) o iones.Las proteínas pueden cambiar su conformación para permitir la entrada o salida de sustancias. Pueden ser:

Proteínas canal: forman un canal a través de la membrana.

Las más estudiadas son las llamadas “canales iónicos”El canal suele estar cerrado, pero se abre para que pasen iones de una determinada carga o tamaño.Es un método poco selectivo, pero es rápido.

Tipos: difusión facilitada

La apertura del canal de la proteína se puede realizar por:

Voltaje: cuando responde a variaciones de potencial eléctrico de la membrana. Ligando: determinadas sustancias (neurotransmisores, hormonas) se unen a un receptor de la proteína de canal que cambia su estructura y se abre.


Proteínas permeasas o carriers:Transportan monómeros (monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos).Tienen centros de unión específicos del sustrato que transportan.Las sustancias se unen en un lado de la membrana al centro de unión, lo que cambia la estructura de la proteína facilitando el transporte.Es un método muy selectivo, pero más lento


1. Proteína canal abierta por variación de potencial eléctrico

2. Proteína canal abierta por ligando: una sustancia (hormona,

neurotransmisor) se une a la proteína y abre la entrada

Membrana polarizada

Membrana despolarizada

Ligando


3. Difusión facilitada por permeasa específica y con cambio en la

conformación proteíca

Permeasa

Tipos: difusión facilitada Existen diversas modalidades para

el transporte facilitado: Uniportador: entra o sale una única sustancia. Simportador: Se aprovecha para sacar o introducir dos sustancias a la vez (viajan en el mismo sentido) Antiportador: A la vez que se introduce una sustancia, se extrae otra y viceversa (viajan en sentidos opuestos.

Uniportador

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/caryprot.swf

Simportador

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/symport2.swf

Antiportador

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/antiport.swf

Transporte activo

Transporte activoLo realizan diversos tipos de proteínas de membrana.Necesitan energía que aporta el ATP y permite transportar en contra de gradiente.La propia proteína transportadora suele tener actividad ATPasa para la obtención de energía.Hay un ejemplo fundamental:

La bomba Sodio-Potasio.

Bomba Sodio-PotasioEs una proteína transmembrana que bombea Na+ hacia el exterior de la célula y K+ hacia el interior.Gracias a su actividad ATP-asa puede transportar en contra de gradiente.Por cada molécula de ATP se obtiene energía para sacar tres Na+ y meter dos K+.

El resultado es una pérdida de la electropositividad interna de la célula (salen 3 cargas + y entran 2), lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al medio extra celular". Se da en células como las neuronas (potencial de membrana o de reposo) y esta diferencia de potencial supone el reposo de la célula.

Bomba Sodio-Potasio

Bomba de sodio-potasio

Se produce un cambioconformacional al desfosforilarsey se bombean dosiones de potasio haciael interior.

Se produce un cambioconformacional de laproteína al fosforilarse y se bombean tres iones de sodio hacia el exterior.

ATP

ADP +Na+

Pi

K+

Bomba Sodio-Potasio

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/atpase.swf

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/atpase.swf

http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_sodium_potassium.swf

Endocitosis y

exocitosis

EndocitosisEs la entrada al interior de la célula de macromoléculas y otras partículas de gran tamaño que no pueden atravesar la membrana y lo hacen mediante vesículas con deformación.Se inicia por la formación de una red de la proteína clatrina en la zona en que se va a formar la vesícula.La clatrina es una proteína filamentosa que induce el surgimiento de una vesícula.

EndocitosisAlgunas moléculas externas al unirse con receptores de la membrana inducen la formación de vesículas que las engloban (endocitosis por receptor)La fagocitosis es la entrada a la célula de grandes cuerpos (virus, bacterias, etc.)La pinocitosis es la entrada de líquidos con sustancias disueltas que se incorporan a una vesícula.

ExocitosisLa exocitosis es un mecanismo de expulsión de macromoléculas por fusión de la membrana de la vesícula que los contiene con la membrana plasmática.Sirve para expulsar desechos (egestión).La gemación es un proceso de formación de vesículas con sustancias en su interior que surgen de otras estructuras celulares (aparato de Golgi, retículo endoplasmático, etc.) supone una evaginación.

Gemación

Endo

cito

sis

por

rece

ptor

Pinocitosis

Fagocitosis

Clatrina

Receptor

Ligando

Complejo receptor-ligando

Vesícula endocítica

Clatrina

Vesícula pinocític

a

Clatrina

Fagosoma

Endocitosis

UNIONES CELULARES

Contactos entre célulasSon regiones reducidas de la

membrana plasmática, que se han especializado para:

Establecer el contacto entre células.Posibilitar la cohesión entre células.Transmitir información de una célula a otra.

Pueden ser:

Uniones Oclusivas (íntimas)

Uniones adherentes o de anclaje (desmosomas, bandas adherentes)

Uniones comunicantes (GAP, nexus o hendidura)

Contactos entre células

Contactos entre células

Unión oclusiva

Unión Adherentes

Desmosomas

Unión Comunicantes

Hemidesmosomas

Superficie Apical

Superficie Lateral

SuperficieBasal

Microvellosidad

Uniones de anclaje

Contactos entre células1-Oclusión

2a-(Desmosomas)

3-Comunicación

2b-bandas adherentes

2-Uniones de anclaje

Uniones íntimas u oclusivasTambién llamadas uniones estrechas.

Las constituyen proteínas de membrana. Estas uniones conectan las células adyacentes de epitelios de manera que las moléculas hidrosolubles no puedan pasar entre ellas al no haber espacio intercelular. Están formadas por una red de hebras de proteínas transmembrana que se unen a otras iguales de células vecinas haciendo como un cosido que las une íntimamente

Importantes en células absorbentes del intestino para que los nutrientes pasen al interior de la célula y no se metan en los espacios intercelulares.Impiden la difusión de moléculas entre células adyacentes. Impiden la migración lateral de las proteínas de membranas, que mantienen las propiedades de las células.

Uniones íntimas u oclusivas

Uniones oclusivas

También llamadas Uniones Intermedias o adhesiones mecánicas.Son uniones que mantienen fuertemente unidas las células epiteliales entre sí.Se localizan por debajo de las uniones oclusivas y se extienden a lo largo del perímetro celular.No impiden el paso de sustancias por el espacio intercelularUnen filamentos del citoesqueleto de una célula con los de otra.

Uniones de anclaje

Uniones de anclajeEn esta fuerte unión participan:

proteínas transmembrana que a su vez se relacionan con micro filamentos intracelulares (actina, queratina, etc) por medio de proteínas de unión intracelulares.

Brindan una estabilidad mecánica a grupos de células epiteliales.Pueden ser:

bandas adherentes desmosomas.

Bandas adherentesSon uniones entre las células de un tejido. Fijan las células entre sí o con el exterior.Unen la red de microfilamentos de actina entre células adyacentes, interviniendo proteínas especiales de membrana que son las moléculas de adhesión y que son:

glicoproteínas transmembrana. proteínas de unión intracelular, que conectan a la glicoproteina transmembrana de cada célula, con los filamentos de actina

También pueden unir la red de actina de una célula con la matriz extracelular.

Bandas adherentes

Proteínas Proteínas transmembrana de anclaje

intracelulares

Bandas adherentes

DesmosomasConectan los filamentos de queratina (filamentos intermedios) de una célula con los de otra. Constan de una placa adosada a la cara citoplasmática de las respectivas membranas de las células que unen y que consta de proteínas de anclaje intracelulares (placa desmosómica) Uniendo las placas de ambas células se encuentran proteínas transmembranosas.Cada placa se une a una red de filamentos de queratina de su propia célula.

DesmosomasPueden ser:

Desmosomas en banda. Una franja continua alrededor de las células.Desmosomas puntuales. Como su nombre indica, de uno en uno formando puntos de contacto.Hemidesmosomas. Unen la superficie basal de las células epiteliales con el tejido conjuntivo subyacente

Desmosomas

Hemidesmosomas y desmosomas en banda

Uniones comunicantesSon uniones que forman un poro por el cual logran pasar moléculas del citoplasma de una célula al citoplasma de otra sin pasar por el espacio extracelular. La componen seis proteínas que se unen para formar un túnel entre dos célulasSe encuentran en la mayoría de los tejidos de las especies animales.Permiten la difusión selectiva de moléculas entre las células adyacentes y facilita la comunicación directa célula con célula.

Uniones comunicantes

Ubicación de las uniones

Unión íntima Desmosoma (un tipo de anclaje)

Unión tipo GAP

Proteínas transmembranosa

s

Espacio intercelular

Proteínas transmembranosa

s

Placa Filamentos de queratina

(citoesqueleto)

CanalProteína

transmembranosa

Proteína transmembranosa

Canal

(oclusión)

Ubicación de las uniones

Ubicación tridimensional

Uniones oclusivas

Desmosomas

Uniones tipo GAP

LA MATRIZ EXTRACELULAR

LA CÉLULA I

Matriz extracelularEs un elemento propio de células animalesSirve para mantener unidas las células que forman tejidos y los tejidos que forman órganos.Proporciona elasticidad, consistencia, resistencia y condiciona la forma y el desarrollo de las células.Abunda en tejido conectivos y puede acumular sustancias (quitina en exoesqueleto de artrópodos, fosfato de calcio en esqueleto de vertebrados, sílice como en esponjas)

Estructura de la matriz Está compuesta por:

una sustancia fundamental amorfa que es una estructura gelatinosa de glucoproteínas hidratadas:

Glucosaminoglucanos de los que el más importante es el ácido hialurónico.Proteoglucanos.

Estructura de la matrizFibras inmersas en la sustancia amorfa de las que las más importantes son:

Colágeno, da a la matriz resistencia a la rotura y consistencia.Elastina, proporciona elasticidad.Fibronectina, es una glucoproteína que proporciona adhesión entre las células y de las células con el colágeno.

Funciones de la matriz extracelular

Servir de nexo de unión y llenar los espacios intercelulares.Dar consistencia a tejidos y órganos.Gracias al agua retenida por la sustancia amorfa, ofrece resistencia a las presiones que tenderían a disminuir su volumen.Los proteoglucanos, con agua, forman geles que facilitan la difusión de moléculas hidrosolubles a su través y su filtración selectiva.

Ácido hialurónico

Proteína filamentosa Glucosaminogluca

noElastina

Colágeno

Fibronectina

Matriz extracelular

LA PARED CELULAR

LA CÉLULA I

Pared celularEs una cubierta gruesa y rígida que rodea células vegetales, hongos y bacterias.Entre ellas existen notables diferencias químicas y estructurales entre la de células eucariotas y la de procariotas.En las eucariotas hay microfibrillas de polisacáridos que dan rigidez a la pared (no las hay en procariotas)

Pared celular vegetal

ComponentesLos componentes moleculares de la pared celular vegetal son:

Una red de fibras de celulosa, polisacárido formado por miles de moléculas de b-D glucosa.Un cemento o matriz de unión constituido por:

Agua y sales minerales.ProteínasPolisacáridos no fibrilares como hemicelulosa y pectina (esta última con gran capacidad para retener agua)

CELULOSA

HEMICELULOSA está formada por la unión de varios monosacáridos diferentes y está ramificada

Las PECTINAS son un tipo de heteropolisacáridos

Componentes

EstructuraLa pared celular se estructura en capas:

La lámina media es la más externa de todas y se forma en el momento de la división celular.La pared primaria se forma a continuación. Es delgada, flexible y elástica y es más interna que la lámina media. Está constituida principalmente por celulosa.La pared secundaria. Es la capa más interna. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, lignina y/o suberina y es propia de células que ya no van a crecer por lo que es gruesa y compacta.

Vacuola

Lámina

media

Pared secundar

ia

Pared primar

ia

Membrana

plasmática

Punteaduras

Estructura

ComunicaciónLa comunicación entre células se realiza por:

Punteaduras. La pared secundaria se interrumpe y la lámina media y pared primaria forman la membrana de cierre en la que pueden aparecer, además, plasmodesmos

Plasmodesmos. Son unidades continuas de citoplasma que pueden atravesar las paredes celulares, manteniendo interconectadas las células continuas. Permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma entre célula y célula comunicándolas. Son tubos del retículo endoplasmático que quedan entre las células hijas cuando se forma la lámina media.Pueden estar asociados a punteaduras.

Comunicación

Comunicación

ModificacionesLa pared celular puede modificarse para adaptarse a las necesidades de los distintos tejidos.

Epidermis. La cara externa de la pared de las células de la epidermis (tegumento que recubre las partes verdes como hojas y tallos jóvenes) se recubre de cutina que es un lípido aislante secretado por la célula. Sobre la cutina se depositan capas de ceras, formando, todo el conjunto, la cutícula que protege de infecciones, rayos solares, desecación, etc.

ModificacionesXilema: Las células de los tubos leñosos del xilema se impregnan en su interior de lignina que confiere rigidez a la pared celular y proporciona sostén a la planta. Súber: El tegumento de las partes leñosas de la planta está formado por células muertas, cuya pared ceclular se impregna de Suberina que impermeabilizan las paredes de las células de este tejido protector.

Modificaciones

Disposición de la lignina en los vasos del Xilema Suberina en cortes de corcho

FuncionesDa forma y rigidez a la célula impidiendo su ruptura.La célula vegetal tiene en su interior gran cantidad de solutos lo que aumenta su presión osmótica creando corrientes de agua hacia su interior y si no fuera por la pared, las células se hincharían y explotarían. Cada pared está unida a la de las células vecinas constituyendo un armazón que da consistencia a los órganos de la planta.

FuncionesTambién interviene en el crecimiento de células meristemáticas gracias a la presión de turgencia:

Se produce cuando el medio que rodea las células es hipotónico respecto al citoplasma con lo que el agua penetra en la vacuola de la célula por ósmosis y la célula aumenta de volumen.El citoplasma presiona contra la pared celular lo que produce:

Crecimiento porque los tejidos se alargan a consecuencia de la presión sobre la pared primaria (estas células carecen de pared secundaria) Movimientos como los que permiten el cierre y apertura de estomas.

Pared celular en

hongos

Pared celular en hongosLa pared celular de los hongos tiene

una composición distinta a la vegetalLa forman fundamentalmente:

polisacáridos fibrilares, sobre todo quitina. diversas proteínas. material cementante de compuestos amorfos (polisacáridos no fibrilares) que da a la pared la consistencia y apariencia de gel viscoso.

Manoproteínas

Polisacáridos

cementantes

QuitinaProteínas

Pared celular en hongos

ANAYA

LA CÉLULA I

PAU CANTABRIA

LA CÉLULA I

PAUDibuja un modelo de membrana de mosaico fluido, representando en el mismo los componentes más importantes, indicando, en cada caso, su función. Explica por qué recibe el nombre de mosaico fluido.Dibuja la membrana de una célula eucariota con todos los posibles componentes, reconociendo cada uno de ellos e indicando su función.

PAUEscribe un texto coherente de no más de diez líneas en el que se relacionen los siguientes conceptos dentro de un mismo fenómeno biológico: transporte activo, mosaico fluido, ATP, proteína de membrana, gradiente de concentración.Membranas celulares y paredes celulares. Comenta en cada caso su estructura (dibujo), composición y función.

Tema 5 teoría celular y envolturas celulares

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