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La célula eucariota
Tª celular: “la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos”
Se compone de:– Membrana plasmática
externa que envuelve a un material
– Protoplasma que contiene como diferenciaciones funcionales: núcleo y los orgánulos citoplásmicos
Tamaño:– Variable. Por lo general debajo del poder resolutivo del ojo
(cm de huevos de aves, alga Acetabularium 10cm)– El tamaño de un órgano u organismo no depende del tamaño
de sus células sino del nº.– El tamaño celular no guarda relación con la complejidad
filogenética (hematíes humanos miden 7 y los de la salamandra
Forma:– Variable
Libres, normalmente esféricas. Tisulares: especialización funcional
– Dentro de un tipo celular puede ser fija o modificarse en función del medio en el que se encuentren (leucocitos)
La célula eucariota
La célula eucariota
Dos tipos morfológicos:– Animal– Vegetal:
caracterizada por la presencia de una pared vegetal, cloroplastos, amiloplastos, vacuolas grandes y ausencia de centriolo.
Membrana plasmática
La existencia de la membrana plasmática se remonta a finales del SXIX, donde se manifiesta la presencia de una estructura limitante en forma de bicapa lipídica.
Demostrada en 1925 por Gorter y Grendel
En 1932 se postuló la existencia de proteínas y en 1967 quedó definida.
Estructura trilaminar fina que separa el exterior celular del interior. Unidad de membrana
Puede presentar cubiertas externas
Funciones– Protección– Mantenimiento diferencias en composición celular-
medio externo (gradiente electroquímico)– Barrera se lectiva: regula el intercambio de
información y materia entre la célula y el medio– Intervienen en los procesos de división: a partir de
ella se forma el tabique de división– Relacionada con la captación de partículas y
secreción; endocitosis y exocitosis– Reconocimiento e inmunidad celular
Membrana plasmática
Lípidos (40%)– Fosfolípidos:
más abundantes neutros: empaquetados en el interior (fosfatidilcolina) ácidos: asociados a proteínas (fosfatidilserina,
fosfatidilinositol)– Esteroles: más abundante es el colesterol, se fija a los
fosfolípidos disminuyendo la fluidez de la membrana;estabilidad– Glicolípidos: derivados de los esfingolípidos;
Proteínas(52% proteina, 8% de glúcidos)– Periféricas o extrínsecas– Integrales o intrínsecas
Membrana plasmática: composición
La distribución de los lípidos es muy asimétrica– Fosfolípidos neutros y colesterol empaquetados en el interior– Fosfolípidos ácidos interaccionando con proteínas– Glicolípidos;en la cara externa de la membrana
La distribución de las proteínas también es asimétrica– Las proteínas extrínsecas son polares están asociadas débilmente a
la membrana (citocromo C).– Las integrales presentan regiones hidrófobas, estando en contacto
con los lípidos y asociadas fuertemente a la membrana (enzimas de embrana, Ag de histocompatibilidad, receptores hormonales ), y regiones hidrófilas que las ponen en contacto con el exterior.
– Algunas proteínas presentan glúcidos asociados disponiéndose en la cara externa
Membrana plasmática: composición
Asimetría Bicapa lipídica Los lípidos se disponen en dos capas con las
regiones hidrófobas enfrentadas hacia el interior y las hidrófilas hacia el exterior e interior
Las proteínas pueden estar asociadas a la cara externa o interna o ser transmembranales
Glicocalix elemento más característico de la asimetría: restos glucídicos asociados a proteínas y lípidos expuestos en la cara externa
Ultraestructura de la membrana plasmática: mosaico fluido
Membrana plasmática: fluidez
La membrana plasmática no es una estructura rígida sino fluida
La fluidez es absolutamente necesaria para que se produzcan los mecanismos de transporte y el reacomodamiento permanente de
los componentes de la membrana Las proteínas integrales y los lípidos efectúan movimientos horizontales y
verticales, así como rotacionales El mayor o menor grado de fluidez depende de varios factores:
– Ac grasos saturados disminuye la fluidez– Ac. cadena larga disminuyen la fluidez– Temperatura: al disminuir disminuye la fluidez (la Tº se tiene que
mantener por encima del punto de fusión de sus lípidos)– Colesterol la hace menos flexible y fluida
Membrana plasmática: fluidez
Se ha demostrado que la difusión transversal es un proceso lento y de frecuencia muy baja. En cambio, los movimientos horizontales ,difusión lateral , son mucho más frecuente y alcanza altas velocidades de desplazamiento10 elevado a 7 veces por segundo .
Uniones celulares– Uniones intermedias o zónula adherens: unen
membranas celulares, unión mecánica entre células; Desmosomas
– Uniones estrechas o zónula ocludens: unión estrecha entre membranas impidiendo el paso de sustancias; barrera
– Uniones de hendidura o gap: unión entre membranas de células conectadas mediante canales proteícos; permiten el paso de metabolitos e iones ,comunicación química y acoplamiento eléctrico
Diferenciaciones de la MP
(Unión estrecha)
(Unión intermedia o barra terminal)
(Unión de hendidura)
Diferenciaciones de la membrana:Uniones celulares
Retículo terminal
Microvellosidades
1-2
2-3
4-5
(d)
Filamentos
de la matriz
Diferenciaciones de la MP
Microvellosidades– Digitaciones finas que
aumentan la superficie de intercambio sin aumento de volumen
– En su base existe un eje de filamentos de actina
– Se asocian a ellas vesículas de pinocitosis
– Células del epitelio intestinal
Diferenciaciones de la MP
Glicocalix– Representa la cubierta
externa de los glicolípidos y glicoproteínas de membrana
Funciones:• Protección celular
• Filtrado molecular
• Enzimas superficie
• Reconocimiento molecular (Ag A,B,0)
• Reconocimiento intercelular
Diferenciaciones de la MP
Cilios y flagelos– Apéndices móviles
Estereocilios– Apéndices filiformes sin
capacidad de movimiento; movimiento de un fluido
– Epidídimo
• Inhibición de movimiento por contacto
•Inhibición de mitosis por contacto
• Alteración molecular de la superficie
• Presencia de antígenos específicos
Alteraciones de la MP:células cancerosas
Las membranas celulares son semipermeables Transporte selectivo de sustancias entre el medio
externo-interno Los lípidos actúan como una barrera eficaz impidiendo
el paso de sustancias hidrosolubles Los compuestos apolares o solubles en lípidos pueden
atravesar la membrana libremente Existen distintos mecanismos de transporte:
– Transporte pasivo– Transporte activo
Dinámica de la MP
Se realiza a favor de gradiente de concentración, eléctrico, electroquímico
Sin gasto energético La difusión de sustancias se realiza desde el medio
donde la concentración es mayor hacia donde es menor
El medio extracelular es positivo respecto al intracelular que es negativo (potencial de membrana), los iones positivos entran y los negativos salen.
Dinámica de la MP: transporte pasivo
Difusión simple:– A favor de un gradiente de concentración– Difunden a través de la bicapa: lipófilas ( ac.
grasos)o apolares de pequeño tamaño (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono)
– Canales proteícos: proteínas transmembranales: iones. El canal suele estar cerrado y solo se abre al producirse variaciones en el potencial de membrana o mediante uniones a receptores.
Transporte pasivo: modalidades
Difusión facilitada:– Proteínas específicas: permeasas (transmembranales)– La molécula a transportar se une especificamente a la
permeasa lo que supone un cambio conformacional facilitando el transporte.
– Pequeñas moléculas polares: iones, azúcares, aa, nucleótidos– Dos modalidades:
Uniporte: si se transporta una sola molécula Antiporte: si se transportan dos en sentidos opuestos Sinporte: si se transportan dos en el mismo sentido
Transporte pasivo: modalidades
Proteína transmembranal formada por 6 hélices La fracción de la proteína en contacto con la bicapa
lipídica es rica en aa hidrófobos mientras que los polares se encuentran hacia los extremos
En el interior queda un canal a través el cual penetran las moléculas de agua
Forman tretámeros agrupándose de 4 en 4
Aquoporinas
Aquoporinas
8 October 2003
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2003 “for discoveries concerning channels in cell membranes”, with one half of the prize to
Peter AgreJohns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, USA
“for the discovery of water channels”
Se realiza en contra de un gradiente de concentración o electroquímico
Intervienen proteínas transportadoras Dichas proteínas requieren energía en forma
de ATP para el transporte de las moléculas Bomba sodio-potasio
Transporte activo
La bomba Na+/ K+ ATP dependiente actúa como un transportador de intercambio antiporte.
Aparece en todas las membranas biológicas En el caso de la neurona y la fibra muscular
representa esta bomba consume 2/3 del total energía en forma de ATP
Funciones:– Mantener la presión osmótica– Potencial de membrana
Transporte activo: bomba sodio-potasio
Las partículas de mayor tamaño no pueden atravesar la membrana.
Penetran mediante mecanismos de endocitosis; exocitosis supone la salida de sustancias desde el interior celular al exterior
Ambos casos existe un flujo de vesículas En el caso de la endocitosis las moléculas se unen a un receptor
de membrana situado en la cara externa; en la cara interna aparece una proteína, la clatrina, que forma una red que recubre la vesícula endocítica favoreciendo su internalización
Una vez en el interior la red de clatrina se pierde.
Dinámica de la MP: Endocitosis
Endocitosis
El endosoma se divide en dos tipos de vesículas, la que contiene los receptores de membrana vuelven de nuevo a unirse a ella, y la que se une al lisosoma
La ingestión de partículas de gran tamaño, restos celulares y organismos vivos
Se forman vesículas grandes, fagosomas Es característico de ciertos organismos como las
amebas, flagelados y ciliados (fagótrofos) La fagocitois se produce tras la emisión de
pseudópodos englobando la partícula y formando la vesícula de fagocitosis
Fagocitosis
Endosimbiontes
Se trata de organismos que viven dentro de otros
Ciertas algas Chlorella que viven asociadas a un protista Paramecium viride.
Los dinoflagelados que viven asociados a corales.
Bacterianos asociadas a insectos. La bacteria Buchnera aphidicola le proporciona al insectos los aa esenciales que no puede obtener en su dieta (triptófano), a cambio, el pulgón suministra a Buchnera un ambiente protegido.
Buchnera aphidicola