FISIOLOGIA CELULAR

Medico-Cirujano EDGAR IVÁN VALLADARES VERGARA - Médico Asistente del Servicio de Medicina del Hospital de Supe - Medico Asistente del Servicio de Emergencias del Hospital de Supe - Docente Asociado Adscrito a la Facultad de Medicina de la Universidad “J.F Sánchez Carrión”-HUACHO

UNIVERSIDAD NACIONAL “JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN” FACULTAD

DE MEDICINA HUMANAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE MEDICINA

HUMANA

FISIOLOGÍA HUMANA

“Ciencia que se ocupa del estudio de los tejidos, órganos y sistemas y del cuerpo humano en general, desde el punto de vista de sus funciones en condiciones de normalidad ó de salud”

NIVELES DE ORGANIZACIÓN

MEDIO INTERNO: Liquido extracelular e Intracelular

• 60% del cuerpo humano adulto es líquido 40% (2/3 intracelular y 20% 1/3 extracelular)

• Se encuentra en constante movimiento

• Transportado rápidamente por la sangre circulante

• Contiene iones y nutrientes para mantenimiento de la vida celular.

INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

EXTRACELULAR• Contiene grandes

cantidades de iones Na, Cl y bicarbonato, nutrientes como oxígeno, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Contiene además CO2 y otros productos celulares que van hacia los riñones para su excreción.

INTRACELULAR• Contiene grandes

cantidades de iones K, Mg, PO43-.

Condiciones esenciales del medio interno:

Concentración óptima de gases, elementos nutritivos, iones y agua

Temperatura óptima

Volumen óptimo

HOMEOSTASIS

• HOMEOSTASIS.-Es el mantenimiento del equilibrio del medio interno en un sistema biológico por medio de mecanismos automáticos que contrarrestan las influencias que tienden a desequilibrarlo.

Regulación de la homeostasis

• Sistemas nervioso y endocrinoS. nervioso: Detecta alteraciones y envía señales en forma de impulsos nerviosos que producen cambios rápidos

FISIOLOGÍADivisión:

• F. Celular * F. sistémica S. Nervioso S. Muscular S. Endocrino S. Cardiovascular S. Respiratorio S. Renal S. Reproductor S. Digestivo

FISIOLOGIA

CELULAR

ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA

1. MEMBRANA CELULAR2. EL CITOPLASMA Y SUS

ORGANELOS.3. NÚCLEO.

EL CITOPLASMA Y SUS ORGANELAS

PROCESOS O FUNCIONES VITALES

• Metabolismo: - Catabolismo -Anabolismo

• Excitabilidad• Conductividad• Contractibilidad• Crecimiento-• Diferenciación• Reproducción

La célula es una entidad altamente compleja y organizada, con numerosas unidades y organelos funcionales. Muchas de estas unidades están separadas unas de otras por membranas que están especializadas para permitir que el orgánulo cumpla su función.

Estructuras membranosas de la célula

Estructuras membranosas de la célula

Comprenden:– Membrana

celular– Membrana

nuclear– Membrana del

retículo endoplásmico

– Membrana mitocondrial

– Lisosomas– Aparato de golgi

MEMBRANA CELULAR: Estructura

COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS

• LÍPIDOS (50-42%)FosfolípidosEsfingolípidos 5%Esteroles 20%

• PROTEÍNAS (50-55%)• CARBOHIDRATOS(1-3%)

Los carbohidratos están unidos covalentemente a proteínas y lípidos.

75%

LÍPIDOS DE MEMBRANA

Estructura de los principales lípidos de membrana

P

FOSFOLÍPIDOS DE MEMBRANA

P

GLUCOLÍPIDOS DE MEMBRANA

LÍPIDOS DE MEMBRANA

Las cabezas hidrofílicas se orientan en cada una de las monocapas hacia el agua, protegiendo las colas hidrófobas en el centro de la estructura del contacto con el agua.

LÍPIDOS DE MEMBRANA: Movimiento

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:

MEMBRANA CELULAR: Fluidez

La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como la temperatura y la naturaleza de los lípidos.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA

• Las membranas celulares no sólo contienen fosfolípidos sino también Proteínas unidas electrostáticamente. Existen dos tipos:- INTEGRALES: Atraviesan toda la extensión de la membrana una o varias veces, por esta razón se les llama proteínas transmembrana. Varios receptores y canales pertenecen a este tipo de proteína.-PERIFÉRICAS: ancladas a la membrana externa o interna (pero no la atraviesan) y unidas a las integrales o lípidos, actúan como enzimas u otro tipo de reguladores.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA

HIDRATOS DE CARBONO DE LA MEMBRANA.- GLUCOCÁLIZ

HIDRATOS DE CARBONO DE LA MEMBRANA.- GLUCOCÁLIZ

CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA GLUCOCÁLIX

Son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a proteínas (glucoproteínas).

Esta cubierta de glúcidos representan el carné de identidad de las células, constituyen la cubierta celular o glucocáliz, a la que se atribuyen funciones fundamentales: –Protege la superficie de las células de posibles lesiones. –Mantiene la viscosidad de la superficie celular, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento. Ejem. Cel. sanguíneas.

–Tiene propiedades inmunitarias. Ejem. Los glúcidos del glucocáliz de los glóbulos rojos representan los antígenos del sistema sanguíneo ABO.

–Interviene en el de reconocimiento celular, especialmente importantes durante el desarrollo embrionario.

–En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide

MEMBRANA CELULAR: Funciones

1. COMPARTIMENTALIZACIÓN

2. SOSTEN PARA RECCIONES BIOQUÍMICAS

3. BARRERA DE PERMEABILIDAD SELECTIVA

4. TRANSPORTE DE SOLUTOS

5. RESPONDER A SEÑALES EXTERNAS

6. INTERACCIONES INTER e INTRACELULARES

7. TRANSDUCCIÓN DE ENERGÍA

8. RECONOCIMIENTO CELULAR

9. MOTILIDAD

Transporte de sustancias a través de la

Membrana Celular

El transporte de sustancias de la célula al exterior y viceversa ocurre a través de la membrana plasmática.Vías de transporte:•Bicapa lipídica.•Proteínas integrales de membrana.•Vesículas.Moléculas implicadas•Los fosfolípidos de la bicapa. •Proteínas tipos: Canales, Transportadores y Receptores

PROPIEDADES DE LA MEMBRANA• PERMEABILIDAD SELECTIVA.

La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia: Solubilidad en los lípidos.-Tamaño.-Carga.-La permeabilidad de una membrana también depende de la naturaleza de las proteínas de membrana existentes: Canales.-Transportadoras.-Receptores.- En general, estos canales y proteínas transportadoras muy altamente selectivas permiten el paso a una única sustancia.

• GRADIENTE ELECTROQUIMICO.

Cómo atraviesan la membrana las diferentes sustancias?

Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos: 

Procesos pasivos.-

Procesos activos.-

TRANSPORTE MOLECULARCómo atraviesan la membrana las

sustancias pequeñas?

TRANSPORTE PASIVO

Los mecanismos de transporte pasivo son:

• Difusión simple.-• Difusión facilitada.-• Ósmosis.-• Ultrafiltración.-

TRANSPORTE PASIVO: Difusión simple

TRANSPORTE PASIVO: Difusión Facilitada

TRANSPORTE PASIVO: Ósmosis

TRANSPORTE PASIVO: Ultrafiltración

TRANSPORTE ACTIVO

• Son saturables.• Son más o menos específicos.• Ritmo diferente de transporte.• Dependientes de energía celular. Hay tres tipos de transporte activo:

Transporte activo primario.-

Transporte activo secundario.-

Transporte en masa.-

TRANSPORTE ACTIVO

Transporte activo primario: Bombas transportadoras

Transporte activo secundario.-

Transporte activo secundario.-

Transporte activo secundario.-

Transporte en masa.-

Fagocitosis:

Pinocitosis:

Endocitosis mediada por

receptor:

Exocitosis:

Transcitosis:

MITOCONDRIA

1.-CONCEPTO:Las mitocondrias, estructuras diminutas alargadas que se encuentran en el hialoplasma (citoplasma transparente) de la célula, se encargan de producir energía. Contienen enzimas que ayudan a transformar material nutritivo en trifosfato de adenosina (ATP), que la célula puede utilizar directamente como fuente de energía. Las mitocondrias suelen concentrarse cerca de las estructuras celulares que necesitan gran aportación de energía, como el flagelo que dota de movilidad a los

2. ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIASLa mitocondria, de formar alargada u oval, tiene

una longitud comprendida entre 0,5 y 1 μm y está envuelta en una membrana doble, de estructura similar a la de la membrana plasmática.

La membrana exterior lisa está separada de la interior por un espacio intermembranoso.

La membrana interior, replegada en unas estructuras llamadas crestas, rodea una matriz líquida que contiene gran cantidad de enzimas o catalizadores biológicos.

Dentro de esta matriz líquida hay (ADN m), que contiene información sobre síntesis directa de proteínas. de doble tira que contiene casi 16 500 pares de bases (Codifica 13subunidades proteinicas que estan relacionadas con proteinas codificadas por genes nucleares para dar origen a cuatro complejos enzimaticos, dos acidos ribonucleicos ribosomicos y 22 acidosribonucleicos de transferencia, los cuales son necesarios para la sintesis proteinica en los ribosomas intramitocondriales

2. ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIAS

Dentro de esta matriz líquida hay (ADN m), que contiene información sobre síntesis directa de proteínas. de d

El ADN m tiene una tira que contiene casi 16 500 pares de bases (Codifica 13 subunidades proteínicas que están relacionadas con proteínas codificadas por genes nucleares

Estos genes dan origen a 4 complejos enzimáticos, 2 ácidos ribonucleicos ribosómicos y 22 ácidos ribonucleicos de transferencia, los cuales son necesarios para la síntesis proteínica en los ribosomas intramitocondriales

2. ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIASHace 1000 000 años se incorporaron a las

bacterias aerobias . Pueden haber de miles a millonesPueden tener forma de una habichuela, cilíndrica,

ovalada, redondaEl complejo enzimático se encuentra alineada en la

Cresta mitocondrial Poseen su propio genomaEl 99% de las proteínas de la mitocondria es del

genoma Nuclear y el 1% mitocondrial3.-FUNCIONES:• APOPTOSIS• FOSFORILACION OXIDATIVA• B-OXIDACION• SINTESIS DE ACIDOS GRASOS

APARATO DE GOLGI

APARATO DE GOLGIEs un conjunto de cisternas envueltas en

membranas, las cuales encierran a un conjunto de sáculos al que se le denomina aparato de Golgi.

Todas la células tienen un aparato de golgi, sin embargo pueden haber mas

Generalmente presenta 6 cavidades pero pueden haber mas

Se encuentran casi siempre cerca del núcleoSu objetivo principal es la GLUCOSILACION

apropiada de proteínas y lípidos.Tiene mas de 200 enzimas que participan en la

Adición o Remover glúcidos de las proteínas y de los lípidos.

Presenta Un lado TRANS y otro CIS.

APARATO DE GOLGILas vesículas membranosa que contienen proteínas

recientemente sintetizadas en el RER se fusionan con el lado CIS , pasando a las cisternas medias y luego a la región TRANS y de allí al Citoplasma

Del lado TRANS pasan a los lisosomas y hacia el exterior de las células por exocitosis sea por las vías CONSTITUTIVAS y NO COSNTITUTIVAS .

Las vesículas captadas desde la membrana celular por endocitosis pasan a los endosomas donde son recicladas . El transito de las moléculas y partículas son regulados son las misma que para el resto de células, sin embargo, existe un grupo de proteínas reguladoras controladoras por la unión de ATP o DIFOSFATO DE GUANOSINA (GDP)-Proteínas G pequeñas relacionadas con el ENSAMBLAJE y la LIBERACION.

APARATO DE GOLGI

Otra segunda característica son las proteínas SNARE(Factor soluble de unión al receptor sensible de N-Etilmaleimida) . Lasa v-SNARE sobre la membrana circular interactúa de manera similar a una llave y su cerradura con los t-SNARE.

Las vesículas individuales también contienen proteínas o lípidos estructurales en su membrana, las cuales ayudan a dirigir los compartimientos membranosos específicos (PE: Aparato de golgi, membrana celular.

EL CENTROSOMA

Son estructura tubulares en tripletes de tubulina α y ɤSe encuentra cerca del núcleoFormado por dos centriolos y material pericentriolar amorfo

circundante.Son cilindros cortos formando ángulos rectos uno respecto del

otro. Los microtúbulos están en sentido longitudinal en grupos de

tres en las paredes de cada centriolo Ninguno de estos tripletes se halla espaciado a intervalos

regulares alrededor de la circunferencia.Los centrosomas son centros organizadores de

microtúbulos (MTOC) que contienen tubulina γ en el material pericentriolar.

Cuando hay división celular, los centrosomas se duplican y los pares se separan hacia los polos del huso mitótico

Son estructuras que supervisan las etapas de la división celular. Las células multinucleadas tienen 1centrosoma por cada núcleo

CENTROSOMA

.

LOS PEROXISOMAS

PEROXISOMAS Estos corpúsculos tienen un diámetro de 0,5 μm,

rodeados por una membrana y contienen enzimas que pueden producir H₂O₂(oxidasas) o desdoblamiento (Catalasas).

Las proteínas se dirigen al peroxisoma por secuencia de señales única con la ayuda de proteínas chaperones, las peroxinas.

La membrana del peroxisoma contienen varias proteínas especificas para peroxisomas que participan en el transporte de sustancias al interior y el exterior de la matriz del peroxisomas.

La matriz contiene mas de 40 enzimas que trabajan en conjunto con las que se encuentran fuera del peroxisoma con la función de catalizar diversas reacciones anabólicas y catabólicas (Ejemplo: el desdoblamiento de los lípidos).

PEROXISOMASLos peroxisomas pueden formarse por gemación del

retículo endoplasmático o mediante división.Varios compuestos sintéticos en apariencia originan

proliferación de los peroxisomas al actuar sobre los receptores den el núcleo celular.

Estos receptores activados de la proliferación de peroxisomas (PPAR) son miembros de la superfamilia de receptores nucleares.

Cuando se activan, se unen al acido desoxirribonucleico mensajero (ARNm).

Los efectos conocidos de los receptores activados de la proliferación del peroxisoma son amplios y pueden afectar la mayoría de tejidos y órganos

EL NUCLEO

En toda célula eucariota con habilidad para dividirse, se observa un núcleo

Si una célula es cortada por la mitad, la porción sin núcleo finalmente será destruida sin división.

El núcleo esta constituido en gran medida por cromosomas, estructuras que se encuentra en el interior del núcleo y que portan la información genética completa para todas las especies herederas, así como las características individuales del animal, con la excepción de las células germinativas.

Los cromosomas se presentan en pares, originalmente uno proveniente de cada padre.

Cada cromosoma esta constituido por una molécula gigante de ADN

EL NUCLEO

Una tira de DNA tiene unos 2 ms de longitud, pero se acomoda en el núcleo gracias a los PLEGAMIENTOS A INETRVALOS DE UN CENTRO DE PROTEINAS de HISTONAS, para dar origen a un nucleosoma.

Hay casi 25 millones de NUCLOSOMAS, en cada núcleo.La estructura de los cromosomas se ha vinculado con un

collar de cuentas.Las cuentas son los nucleosomas y el DNA entre ellas es la

cuerda.La Totalidad del complejo de DNA y las proteínas se

denominan CROMATINADurante la división celular , el enrollamiento en las

HISTONAS, se hace mas laxo, tal vez por ACETILACION de las histonas y se tornan visibles los pares de cromosomas, pero entre las divisiones celulares solo se observa CROMATINA agrupada en el núcleo.

EL NUCLEO

La unidad final de Herencia corresponde a los GENES en los cromosomas.

Cada GEN es una porción de ADN.El núcleo de la mayoría de las células contiene un nucléolo , una

acumulación de gránulos ricos en ARN.En algunas células el núcleo contiene varias de estas

estructuras.El nucléolo es mas prominente y numeroso en las células en

crecimiento. El nucléolo es sitio de síntesis de ribosomas, las estructuras en

el citoplasma en las cuales se sintetizan las proteínas.En el interior del núcleo tiene un esqueleto de filamentos finos

que se encuentran unidos a la membrana nuclear o envoltura la cual rodea al núcleo.

EL NUCLEO

La membrana nuclear es una membrana doble y los espacios entre los pliegues se denominan cisternas perinucleares.

La membrana nuclear es permeable, solo a las moléculas pequeñas.

No obstante contienen complejos de poros nucleares.Cada complejo tiene 8 repeticiones simétricas y esta constituido

por casi 100 proteínas organizadas para formar un conducto a través del cual ocurre el transporte de proteínas y de ARN mensajero

Hay muchas vías de transporte, así mismo, se han identificado y aislado proteínas denominadas IMPORTINAS y EXPOTINAS.

EL NUCLEO