LA CÉLULA: UN SISTEMA DE MEMBRANAS

LA CÉLULA: UN SISTEMA DE MEMBRANAS (2)

MEMBRANA PLASMÁTICA

Limita y relaciona el medio extracelular y el intracelular.

Debido a su grosor (7,5 nm) solo se observa al microscopio electrónico.Aunque con diferencias, aparece en todos los tipos de células.

COMPOSICIÓN QUÍMICAEstá formada fundamentalmente por lípidos y proteínas, y en menor medida por glúcidos.

1. Lípidos: todas las membranas biológicas tienen 3 tipos:- Fosfoglicéridos- Glucolípidos- Esteroles

La mayor parte tienen carácter anfipático.

COMPOSICIÓN QUÍMICA (2)- Propiedades que dependen de los lípidos:

a) No es estática: los lípidos pueden girar, moverse lateralmente y de una monocapa a otra.

b) Fluidez: depende de factores como la Tª, naturaleza de los lípidos (insaturados y de cadena corta más fluidez) y presencia de colesterol. Permite funciones como el transporte y la función inmunitaria.

2. Proteínas.

- Son las responsables de las funciones de las membranas.- Son específicas de cada especie.- Poseen movilidad, contribuyen a la fluidez.- Casi todas son globulares.

COMPOSICIÓN QUÍMICA (3)Se clasifican según su localización en la membrana:

- Proteínas integrales o intrínsecas: 50-70% del total. Son anfipáticas, atraviesan toda la membrana sobresaliendo a ambos lados.

- Proteínas periféricas o extrínsecas: son hidrófilas, se sitúan en su parte externa unidas débilmente a la parte polar de fosfolípidos y de las integrales.

COMPOSICIÓN QUÍMICA (4)3. Glúcidos.

-Son oligosacáridos unidos a lípidos o proteínas.-Se localizan solo en la cara externa de la membrana, formando una cubierta llamada glucocálix.-Llevan a cabo funciones importantes:

-Protección de lesiones.-Propiedades inmunitarias.-Interviene en el reconocimiento celular.

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANAModelo del Mosaico Fluido (Singer y Nicholson, 1972)

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAJA MASA MOLECULAR

DIFUSIÓN SIMPLEH2O, O2, CO2, Etanol, Urea, Hormonas tiroideas y esteroideas, etc

DIFUSIÓN SIMPLE: ÓSMOSIS

hipertónica hipotónica

membrana semipermeabl

e

Comportamiento de dos disoluciones separadas por una membrana semipermeable.

Presión osmótica

Para explicar la ósmosis platearemos el siguiente modelo teórico...

Dejémonos de moscas y pasemos a las moléculas.

hipertónica hipotónica

membrana semipermeabl

e

Seguro que ahora habrás comprendido por qué aumenta la cantidad de líquido en la disolución hipertónica.

Si aún no es así tendremos que explicarlo más detenidamente…..

DIFUSIÓN FACILITADAMoléculas que no son liposolubles o tienen carga eléctrica. Siempre a favor de gradiente. Dos tipos de proteínas:

DIFUSIÓN FACILITADA (2)

TRANSPORTE ACTIVO

TRANSPORTE ACTIVO (2): BOMBA Na/K

El objetivo es generar un desequilibrio eléctrico que permite regular el volumen celular y transportar otras sustancias.

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE ELEVADA MASA

MOLECULAR1. Endocitosis:

ENDOCITOSISSegún la naturaleza y el tamaño de las partículas:

a) Pinocitosis: líquidos y partículas en disolución.

b) Fagocitosis: partículas sólidas de gran tamaño (incluso microorganismos. La vesícula que se forma se llama fagosoma.

c) Mediada por receptor

EXOCITOSIS

Contrario a la endocitosis, liberan al exterior sustancias elaboradas por la célula o de excreción.

En toda célula existe un equilibrio entre endocitosis y exocitosis para mantener el volumen celular.

- Transcitosis: permite a una sustancia atravesar toda la célula desde un lado a otro. Conlleva un doble proceso endo-exocitosis.

RECEPCIÓN Y TRANSMISIÓN DE ESTÍMULOS

La membrana lleva a cabo los procesos de transducción (respuesta de la célula a estímulos externos, como hormonas y neurotransmisores).Receptores de membrana: proteínas transmembranosas con dos regiones: una funciona como una cerradura y reconoce a una señal determinada.La otra funciona como un transmisor y envía la señal al interior.A la molécula–mensaje se la llama primer mensajero y a la molécula producida por la señal de activación, segundo mensajero (AMPc).Así funciona la contracción muscular o la secreción de sustancias.

RECONOCIMIENTO CELULARFunción de tipo inmunológico. Células capaces de reconocer moléculas externas extrañas para el organismo.

DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANAPermiten la unión de las células que forman parte de un tejido y pueden ser de tres tipos según su estructura y función:

1. Uniones Comunicantes o En Hendidura:

Entre las dos membranas queda un hueco a través del que pueden pasar moléculas grandes.La unión se hace mediante conexones (estructuras cilíndricas que dejan un canal de comunicación).

DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA (2)

2. Uniones Estrechas.

No queda hueco para que pase nada entre las dos células. Se mantienen unidas gracias a la unión a modo de cremallera de proteínas transmembrosas de ambas células.

DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA (3)

3. Uniones Adherentes o Desmosomas:

Son uniones mecánicas que permiten que funcionen como una unidad estructural.Se localizan en tejidos que soportan fuertes tensiones (músculo cardiaco, cuello útero…).Las membranas se acercan sin fusionarse, existiendo dos tipos de proteínas, unas transmembranosas y otras que unen a éstas con el citoesqueleto.

DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA (4)

RETÍCULO ENDOPLÁSMICOSistema membranoso entre la membrana plasmática y la nuclear.Su membrana continúa en la membrana plasmática y la nuclear, delimitándose dos espacios: luminal o cisternal (interior del retículo) o citosólico (fuera del retículo).

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (2)Presenta dos compartimentos interconectados pero con distinta composición química y función:

Retículo Endoplásmico Rugoso:

Se denomina así por la presencia de ribosomas en su cara citosólica, a la que se unen mediante unas proteínas transmembranosas o riboforinas.Formado por sacos aplanados o cisternas y vesículas.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (3)

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (4)

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (5)

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (6)Funciones del RER:

- Síntesis y almacenamiento de proteínas gracias a la presencia de ribosomas.

- Glucosidación de proteínas: añadir una parte glucídica a la mayor parte de las proteínas. Se realiza en el lumen.

Muy abundante en las células secretoras.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (7)Retículo Endoplásmico Liso:

Es una red tubular, formada por tubos finos interconectados y sus membranas continúan con las del RER, sin ribosomas.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (8)Funciones del REL:

- Síntesis de Lípidos: en sus membranas se sintetizan fosfoglicéridos, colesterol y la mayoría de los lípidos de membrana. Los ácidos grasos se sintetizan en el citosol y se incorporan a su cara citosólica.- Acumulación Ca: mediante la bomba de Ca lo retira del citoplasma y luego lo libera por ejemplo para la contracción muscular.- Detoxificación: eliminación de sustancias nocivas para el organismo. Abundantes en hígado, riñón y piel.- Liberación de glucosa: a partir de glucógeno sobre todo en el hígado.

Es mucho menos abundante que el RER, si lo es en músculo, ovarios y testículos.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (9)

APARATO DE GOLGI

Ultraestructura:

Forma parte del sistema de membranas de la célula y está presente en todas las células eucariotas.

Formado por una o varias unidades funcionales llamadas dictiosomas, constituyen un sistema membranoso formado por la agrupación de varios sacos aplanados o cisternas y vesículas asociadas.

APARATO DE GOLGI (2)

APARATO DE GOLGI (3)

APARATO DE GOLGI (4)Funciones:

- Transporte y concentración de proteínas.

- Glucosilación de lípidos y proteínas.

Orgánulos rodeados de membrana con distintas sustancias en su interior.

- Lisosomas: estructura y función:

Contienen en su interior enzimas hidrolíticas ácidas, actúan como sistema digestivo celular. Se diferencian según los materiales que son capaces de digerir:

- Lisosomas primarios: solo tienen enzimas, aún no han participado en procesos digestivos. Son pequeños y su contenido es denso y homogéneo.

- Lisosomas secundarios: contienen materiales en proceso de digestión, su tamaño y contenido es heterogéneo.

LISOSOMAS, PEROXISOMAS Y VACUOLAS

LISOSOMASTambién los clasificamos en función de la procedencias de los materiales a digerir:

- Heterofagia: los materiales proceden del exterior (endocitosis). Si es por fagocitosis, el fagosoma se une con el lisosoma primario y se le denomina fagolisosoma.

- Autofagia: sirve para destruir estructuras celulares sobrantes y para sobrevivir en situaciones de ayuno. El autofagosoma se un al lisosoma primario.

LISOSOMAS (2)

PEROXISOMASContienen en su interior oxidasas, oxidan muchos sustratos (aminoácidos, ácidos grasos, etc.).Producen peróxido de hidrógeno (H2O2), que es muy tóxico y lo elimina otra enzima, la catalasa.

El objetivo es obtener energía y detoxificar sustancias como el etanol en el hígado.

VACUOLASSon más característicos y abundantes en vegetales pero no exclusivos.

Su membrana se llama tonoplasto.

Su contenido, jugo vacuolar amorfo, es básicamente agua.

Proceden del RER y del AG y se van fusionando al madurar la célula.

VACUOLAS (2)Funciones:

-Mantener la turgengia celular: tienen una elevada concentración de sustancias, el agua entra por ósmosis y mantiene la célula turgente.

- Digestión celular: tienen hidrolasas ácidas para la digestión intracelular.

- Almacenamiento de sustancias: reservas, tóxicas…

MITOCONDRIASOrgánulos celulares presentes en todas las células eucariotas aerobias, en ellas se produce la mayor parte de la energía en forma de ATP.Las mitocondrias de células animales tienen un origen materno, proceden de las que aporta el óvulo.Son capaces de dividirse de forma similar a bacterias (partición o segmentación).

Ultraestructura:

dos membranas que delimitan dos cámaras:

MITOCONDRIAS (2)- Membrana Mitocondrial Externa: una de sus proteínas, las porinas, forman canales acuosos inespecíficos, espacio intermembranoso y citoplasma igual composición.

- Cámara externa: entre ambas membranas.

- Membrana Mitondrial Interna: con repligues hacia el interior, Crestas Mitocondriales, mayoritariamente transversales, que aumentan su superficie. Contiene más proteínas (ATPasas, cadena respiratoria, etc.)

MITOCONDRIAS (3)- Partículas Elementales F: se sitúan en las crestas orientadas hacia la matriz. Son complejos ATP-sintetasa y constan de una proteína globular, cabeza esférica o complejo F1, y un pedúnculo o factor F0 formado por polinucleótidos y una base hidrófila que la inserta en la membrana.

-Cámara Interna o Matriz Mitocondrial: presenta una gran cantidad de proteínas hidrosolubles y ademas:

- ADN: circular, bicatenario y diferente del nuclear. Tiene información para sus propias proteínas.- ARN y ribosomas similares a los bacterianos.- Enzimas: replicación, transcripción, traducción, ciclo de Krebs, etc.- Iones de Ca, fosfato…

MITOCONDRIAS (4)Distribución y Morfología:

Su número varía según las necesidades energéticas de la célula (incluso varía la cantidad de cresta mitocondriales).Su forma es alargada con los extremos redondeados es variable, incluso pueden modificarla.

Funciones: gran parte de los procesos metabólicos.-Ciclo de Krebs.-Cadena Respiratoria.-Fosforilación Oxidativa.-Beta Oxidación de Ácidos Grasos.

PLASTOSSon exclusivos de las células vegetales. Su función es almacenar sustancias y se clasifican según el tipo de sustancia:-Leucoplastos: almacenan sustancias distintas de pigmentos, almidón (amiloplastos), grasas (oleoplastos) o proteínas (proteoplastos).-Cromoplastos: almacenan pigmentos (color).

Cloroplastos:

Son los de mayor interés biológico, ya que en ellos se lleva a cabo la fotosíntesis.

Distribución y Morfología:

Su forma y tamaño son diversos. Algunos tienen movilidad propia.

PLASTOS (2)

Ultraestructura: dos membranas, un espacio intermembranoso y un espacio interior o estroma, donde se localizan los tilacoides.

- Membrana Externa e Interna: la externa muy permeable, la interna no tiene crestas y si muchas proteínas transportadoras. -Estroma: tiene una molécula de ADN circular, de doble cadena, ribosomas específicos y las enzimas para la replicación, transcripción y traducción.Se realiza la fase oscura de la fotosíntesis (fijación del CO2 gracias a la rubisco)

PLASTOS (3)-Tilacoides: en interior del estroma, son sacos aplanados, apilados e interconectados. Cada apilamiento se llama grana y el espacio entre dos grana, intergrana. Se realiza la fase lumínica de la fotosíntesis (formación de ATP y NADH).Sobre su cara externa se sitúan las partículas F1 y los pigmentos fotosintéticos.

Funciones:-Fotosíntesis.-Síntesis de ácidos grasos.-Reducción de nitratos y nitritos