CELULA EUCARIOTA ICELULA EUCARIOTA I

Membrana plasmática y pared

cic JULIO SÁNCHEZ

Muchas estructuras de la célula están constituidas por membranas. Las membranas biológicas establecen fronteras que permiten no sólo separar sino también poner en comunicación diferentes compartimientos en el interior de la célula y a la propia célula con el exterior ORGÁNULOS Y OTRAS ESTRUCTURAS FORMADOS POR MEMBRANASMembrana plasmáticaRetículo endoplasmático granular y lisoAparato de GolgiLisosomasPeroxisomasMitocondriasPlastosVacuolasEnvoltura nuclear

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1.- membrana plasmática. Composición químicaEn la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.

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a) Lípidos: En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos tienen carácter anfipático ;es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica o formando micelas

La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez.

Los movimientos que pueden realizar los lípidos son

de rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. de difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente. flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable. de flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

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La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como :

la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.

Los lípidos se distribuyen en la mb de una manera asimétrica y heterogenea

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b) Proteínas: Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos , las proteinas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteinas de membrana se clasifican en:

Proteínas integrales: Están unidas a los lípidos intímamente, suelen atravesar la bicapa lípidica una o varias veces, por esta razón se les llama proteinas de transmembrana.

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Proteínas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas debilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteinas integrales por enlaces de hidrógeno.

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c) GlúcidosSe situan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteínas (glucoproteínas). Esta cubierta de glúcidos, constituyen la cubierta celular o glucocálix, a la que se atribuyen funciones fundamentales: •Protege la superficie de las células de posibles lesiones •Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguíneas

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•Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguíneos del sistema ABO. •Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.

2.- estructura de la membrana plasmáticaCon los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se han elaborado varios modelos de membrana. cic JULIO SÁNCHEZ

En la actualidad el modelo más aceptado es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del mosaico fluido , que presenta las siguientes características:

Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cemetante y las proteinas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteinas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

Los lípidos y las proteinas integrales se hallan dispuestos en mosaico. Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa. cic JULIO SÁNCHEZ

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3.-Funciones de la membrana celular

· Limitar la célula, separando el citoplasma y sus orgánulos del medio que los rodea

· Barrera selectiva; controla el intercambio y transporte de sustancias

· Recepción y transmisión de estímulos (transducción de señales). Gracias a ciertas moléculas denominadas receptores de membrana que son específicos para cada señal. . Actúan mediante segundos mensajeros como el AMPc·Inmunidad celular; ya que se localizan algunas moléculas con propiedades antigénicas , relacionadas con procesos de reconocimiento

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4.- Transporte a través de la membrana

Las membranas tienen una permeabilidad selectiva pues permiten el paso de determinadas moléculas o iones y restringen el paso de otras

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4.1 Transporte de moléculas de bajo peso molecular

Existen dos tipos según se requiera energía ( activo) o no haya gasto de energía (pasivo)

a) Transporte pasivo Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este transporte puede darse por:

1.-Difusión simple . Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse A través de la bicapa Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple.

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A través de canales Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno

2.-Difusión facilitada Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc,, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o carriers que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.

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b) Transporte activo En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP , para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra de gradiente electroquímico.

Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

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La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.

Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen ( y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones. Mantiene el potencial de mb (transmisión de impulsos nerviosos) cic JULIO SÁNCHEZ

4.2 Transporte de moléculas de elevada masa molecularPara el transporte de este tipo de moléculas existen tres mecanismos principales: endocitosis, exocitosis y transcitosis. En cualquiera de ellos es fundamental el papel que desempeñan las llamadas vesículas revestidas. Estas vesículas se encuentran rodeadas de filamentos proteicos de clatrina.

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1.-Endocitosis: Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis.

Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina.

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Fagocitosis. Se forman grandes vesículas revestidas o fagosomas que ingieren microorganismos y restos celulares.

Endocitosis mediada por un receptor. Es un mecanismo por el que sólo entra la sustancia para la cual existe el correspondiente receptor en la membrana.

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2.-Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular. Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al medio. Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho.

En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.

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3.-Transcitosis.Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de células endoteliales que constituyen los capilares sanguineos, transportándose así las sustancias desde el medio sanguineo hasta los tejidos que rodean los capilares.

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5.-Diferenciaciones de la membrana plasmática

2.-Uniones celulares: son estructuras para unir y comunicar las células.

Atendiendo a su extensión se distinguen dos tipos de uniones intercelulares:

son estructuras formadas a partir de la membrana ó que la recubren externamente:1.-Microvellosidades e invaginaciones: son finas prolongaciones externas ó internas (respectivamente), que sirven para aumentar la superficie de contacto celular (p.ej. las microvellosidades de las células epiteliales del intestino delgado, ó las invaginaciones de las nefronas del riñón).

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a) Tipo zónula: Afecta a todo el contorno de la célula como si se tratase de un cinturón. Por ejemplo en las células del epitelio intestinal

b) Tipo mácula: afecta a una sola zona concreta de la membrana. Por ejemplo entre las células epidérmicas

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Atendiendo a su estructura y función:a) Uniones impermeables o estrechas o occludensSe unen las membranas de las células entre si hermeticamente para impedir el paso de sustancias a través de las capas celulares. Se encuentran por ejemplo, en las células epiteliales del intestinob) DesmosomasUnen las células entre sí como si fuera una unión mecánica, que recuerda el sistema de corchetes que se usan en prendas de vestir. El desmosoma presenta un cuerpo denso que se fija al citoplasma celular mediante filamentos de queratina

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c) Uniones comunicantes o de tipo "gap"Unen las membranas adyacentes de las células de forma íntima mediante grupos de canales proteicos, pero permiten el paso de moléculas pequeñas y de impulsos eléctricos.

desmosomas

Uniones tipo gap

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6 .-BIOSÍNTESÍS DE MEMBRANALa membrana está sometida a un continuo desgaste y se renueva constantemente.

Los lípidos son fabricados en el REL, las proteínas periféricas externas y las integrales en el RER y las proteínas periféricas internas en los ribosomas. El aparato de Golgi añade la parte glucídica a los glucolípidos y a las glucoproteínas que formarán la superficie externa de la membrana.

7.- Pared Celular

Cubierta externa gruesa y rígida que desarrollan las células vegetales , algas y hongos sobre la membrana plasmática

Composición química Formada principalmente por polisacáridos; en hongos es la quitina, y en algas y plantas superiores la celulosa.

Esta última forma microfibrillas en el interior de una matriz de naturaleza proteica con otros dos polisacáridos, la hemicelulosa y la pectina

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Estructura La pared celular de las células vegetales en formación está constituida por dos capas la lámina media y la pared primaria.

Generalmente cuando la célula madura , produce una tercera capa llamada pared celular secundaria , situada entre la mb plasmática y la pared primaria. Los componentes de la pared celular se originan a partir del aparato de Golgi

- Lámina media: Es la capa más externa y la primera que se forma y puede ser compartida por las células adyacentes. Compuesta fundamentalmente por pectinas y puede impregnarse con lignina. Se encarga de mantener unidas las distintas células en los tejidos vegetales

- Pared primaria: debajo de la lámina media , está compuesta fundamentalmente por hemicelulosa, celulosa y pectina

- Pared secundaria: Es más gruesa y rígida que la primaria y formada por un número variable de estratos. Constituida por pequeñas cantidades de pectina y abundante celulosa con orientaciones distintas en cada estrato, teniendo el conjunto una orientación helicoidal. Muchas contienen lignina

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La pared celular vegetal no es continua ya que presenta una serie de canales llamados plasmodesmos que permiten el intercambio de sustancias

Los plasmodesmos son puentes citoplasmáticos que atraviesan la pared celular y sirven de comunicación entre dos células vecinas.

Las punteaduras son zonas en las que sólo aparece pared primaria por lo que se facilita el intercambio de sustancias

Funciones;

- Constituye un exoesqueleto que protege a la célula, le da forma y le confiere una cierta resistencia

- responsable de que la planta se mantenga erguida

- colabora en el mantenimiento de la presión osmótica intracelularcic JULIO SÁNCHEZ

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8. MATRIZ EXTRACELULARSe encuentra por fuera de la membrana celular y desempeña un papel muy importante en la vida de la célula. Esta constituida por compuestos que segregan localmente la propia células.El glucocálix (conjunto de cadenas de oligosacáridos) aparece en la cara externa de la membrana celular de muchas células animales. Tiene funciones de reconocimiento celular indispensables para la fecundación, reconocimiento de la célula a parasitar de virus y bacterias, adhesión de células para formación de tejidos y recepción de antígenos específicos para cada célula.Su estructura consiste en una fina red de fibras de proteína inmersa en una estructura gelatinosa de glucoproteínas hidratadas, la sustancia fundamental amorfa.En su composición química hay fundamentalmente: colágeno, elastina,fibronectina, glucoproteínas..

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La función es primordialmente servir de unión y nexo en los tejidos conectivos,cartilaginoso y conjuntivo.Puede acumular sales, originando tejido óseo o quitina y dando lugar a exoesqueletos