UNIDAD Nº 3

BIOLOGÍA CELULAR LA CÉLULA Y SUS COMPONENTES

OBJETIVOS Comprender el concepto de célula reconociendo sus distintos tipos celulares. Integrar el conocimiento de la estructura de los componentes subcelulares con su función. Relacionar los componentes subcelulares con los procesos SaludEnfermedad del individuo. Integrar los componentes subcelulares como parte de una estructura dinámica: la célula. 1

CONCEPTO DE CÉLULA • del latín cellula, diminutivo de cellam, celda, cuarto pequeño. • Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. • Es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. • Una célula es una entidad dinámica e integrada! • Los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (p.ej. protozoos, bacterias); si poseen más, se les llama pluricelulares.

Bacilos

Tejido Vegetal

Nutricion: Organismos Autotrofos: Organismos Heterotrofos

-las plantas y la fotosintesis -bacterias quimiosinteticas

Tamaño y forma celular

¿A que se deben las diferentes formas celulares?

¿Por qué son pequeñas las células?

ESCALAS

5

6

BIOMOLÉCULAS Las moléculas de la Vida GLÚCIDOS También llamados HIDRATOS DE CARBONO o AZÚCARES

Glucosa

MONOSACÁRIDOS Glucosa Fructosa Galactosa

Ribosa

DISACÁRIDOS Sacarosa à Glucosa y Fructosa Lactosa à Glucosa y Galactosa

POLISACÁRIDOS

…

…

Glucógenoà ALMACENAMIENTO DE ENERGIA EN FORMA QUÍMICA EN ANIMALES Almidónà ALMACENAMIENTO DE ENERGIA EN FORMA QUÍMICA EN VEGETALES

LÍPIDOS Son insolubles en agua

SIMPLES

Triglicéridos

Aceites à líquidos a temperatura ambiente, origen vegetal. Grasas à sólidos a temperatura ambiente, origen animal. Ceras à origen vegetal y animal.

COMPLEJOS

Fosfolípidos

NUMERACIÓN SEGÚN LA CONVENCIÓN DE GINEBRA Y w OLEICO

∆ 9

C 18:1 (9)

W9

LINOLEICO ∆9,12 C 18:2 (9,12) W 6

LINOLENICO ∆ 9,12,15 C 18:3 (9,12,15) W 3

ARAQUIDONICO ∆5,8,11,14 C 20:4 (5,8,11,14) W 6

PROTEÍNAS Son biomoléculas formadas por cadenas de aminoácidos. Tienen función estructural o enzimática

20 Aminoácidos totales 9 esenciales

•Desnaturalización de Proteínas

ÁCIDOS NUCLÉICOS ADN (ácido desoxirribonucleico)

ARN (ácido ribonucleico)

ATP

Adenosina

A– P ∼P ∼P ATP

A – P ∼ P + P + ENERGIA ADP + P + ENERGIA

El ATP es la moneda energética de la vida

OSMOSIS

glóbulo rojo

LA CÉLULA PROCARIOTA • forma , tamaño, reproducción y nutrición: ya visto en unidad nº1. • Nucleoide: ADN, circular y sin membrana nuclear. • Citoplasma: no posee organelas, sólo ribosomas (síntesis de proteínas) e inclusiones (gránulos de almacenamiento de lípidos, glucógeno y compuestos fosfatados). • Plásmido: ADN distinto del contenido en el nucleoide, asociado a resistencia a antiobióticos. • Membrana plasmática: similar a la de las células eucariotas pero sin colesterol. • Pared celular: como las células procariotas son hipertónicas, la pared de péptidoglicanos evita que estalle. • Cápsula: de polisacaridos, se asocia a la actividad patogénica de la célula. P. ej: Streptococcus neumoniae con cápsula à patógeno. sin cápsula à no patógeno. • Flagelo: movilidad. Los procariotas no tienen cilias. • Pili: intercambio p.ej. de ADN.

LA CÉLULA EUCARIOTA CÉLULA VEGETAL

LA CÉLULA EUCARIOTA CÉLULA ANIMAL

LA CÉLULA EUCARIOTA Las células vegetales se caracterizan por poseer: •Una gruesa pared formada por celulosa. •Cloroplastos encargados de realizar la fotosíntesis. •Una única vacuola que ocupa gran parte del citoplasma.

PARED Y VACUOLAS

CLOROPLASTOS fotosíntesis

CÉLULA VEGETAL

•

• • • •

•

Los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales. En ellos tiene lugar la fotosíntesis , proceso en el que se transforma la energía lumínica en energía química. Tiene forma redondeada y su tamaño varia de unas células a otras. Poseen una membrana externa y otra interna que forma sacos apilados denominados grana. La energía luminosa es captada por un pigmento de color verde denominado clorofila. Los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química CON ESA ENERGIA transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos (glucosa y otros), liberando oxígeno:

CO2 + H2O + Energía luminosa

Materia orgánica(glucosa) + O2

Cloroplastos

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

FUNCIONES 1. Protección, límites. 2. Regula la entrada y salida de materiales. 3. Regula las interacciones de la célula con el medio extracelular

Singer y Nicholson (1972) : Mosaico fluído

(solamente presente en membranas de animales)

Glúcidos

Proteína periférica de membrana

Proteína integral de membrana

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El colesterol le aporta rigidez a las membranas. Las íslas lipídicas son microdominios de la membrana que presentan alta concentración de colesterol.

PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANA

TRANSPORTE TRANSMEMBRANA

DIFUSIÓN SIMPLE No requiere energía (ATP), las moléculas se desplazan a favor de su gradiente de concentración. Las moléculas que se movilizan por difusión simple a través de la membrana son las liposolubles y las polares pequeñas sin carga eléctrica neta, como el H2O. En el caso particular del H2O, la difusión simple se denomina ósmosis.

DIFUSIÓN FACILITADA Aquellas moléculas que no pueden atravesar fácilmente las membranas por difusión simple debido a su polaridad y/o a su tamaño (por ej. glucosa, aminoácidos, iones, etc.), podrán hacerlo si están presentes sus respectivos transportadores. La difusión facilitada ocurre siempre a favor del gradiente, por lo tanto no requiere gasto de energía adicional.

por CANAL

por TRANSPORTADOR o permeasa

TRANSPORTE ACTIVO

Es un transporte que se realiza en contra del gradiente, ya sea este de concentración o eléctrico y, en consecuencia, se requerirá gasto de energía en forma de ATP.

Bomba Na/K

Está presente en todas las membranas plasmáticas de las células animales. También se la conoce como Na+K+ ATPasa. Es un complejo proteico formado por cuatro subunidades, todas ellas proteínas integrales de la membrana plasmática.

TRANSPORTE EN MASA Permite el ingreso y la salida de grandes moléculas y partículas. Este tipo de transporte involucra siempre gasto de ATP, ya que la célula realiza un movimiento general de su estructura .

Endocitosis

Implica la ingestión de partículas de gran tamaño, como microorganismos, restos celulares, inclusive de otras células, por medio de vesículas llamadas fagosomas. Estos fagosomas suelen presentar un gran tamaño.

Exocitosis

Es la incorporación de fluído y de partículas disueltas en él por medio de pequeñas vesículas. Es un proceso inespecífico y la velocidad de ingestión es muy elevada.

EL CITOPLASMA Esta formado por emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol , y por una diversidad de organoides e inclusiones que desempeñan diferentes funciones.

CITOSOL • El medio intracelular está formado por una solución líquida llamada citosol o matriz celular. Los organoides están contenidos en ella. •Es un material acuoso. Una solución o suspensión de biomoléculas vitales celulares. •Muchos procesos bioquímicos ocurren en el citosol. •Ocupan entre un 50% a un 80% del volumen de la célula. •Está compuesto aproximadamente de un 70% de agua mientras que el resto de sus componentes son moléculas que forman una disolución coloidal. Estas moléculas suelen ser macromoléculas. •Al ser un líquido acuoso, el citosol carece de forma o estructura estables, puede presentarse como: * Una forma con consistencia de gel (Ectoplasma) * El estado sol, de consistencia fluida (Endoplasma)

EL CITOESQUELETO El citoesqueleto es una red de fibras proteínicas. Esta red es dinámica encontrándose en constante cambio. Sus funciones, son esenciales para las células eucariontes y abarcan motilidad celular, forma, diferenciación, reproducción, regulación, etc.

MICROFILAMENTOS

FILAMENTOS INTERMEDIOS

MICROTÚBULOS

Miden de 2 a 6 nm ACTINA : proteína contráctil

Miden 10 nm QUERATINA FILAMENTOS GLIALES DESMINA

Miden de 20 a 25 nm

MITOCONDRIAS La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa.

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS Retículo endoplasmático granular o rugoso (RER o REG) Es un grupo de cisternas aplanadas que se conectan entre ellas. Presente en todos los tipos celulares, se halla especialmente desarrollado en las células secretoras de proteínas. El REG ofrece una cara citosólica tachonada de ribosomas, a los que debe su aspecto rugoso. Los ribosomas se unen a las membranas del REG por su subunidad mayor, mediante receptores específicos, las proteínas integrales de las membranas cisternales son conocidas como riboforinas.

RER

Ribosoma

Retículo endoplasmático liso (REL o REA) Su aspecto es más tubular y carece de ribosomas. Es poco conspicuo en la mayoría de las células, pero alcanza un notable desarrollo en las células especializadas en síntesis lipídica o metabolismo lipídico, como células secretoras de hormonas esteroides y hepatocitos.

Aparato o Complejo de Golgi Constituido por sacos discoidales apilados, como mínimo en número de tres, rodeados por pequeñas vesículas. Cada saco presenta una cara convexa (cis) y otra cóncava (trans) , esta última orientada hacia la superficie celular. En las células animales se ubica típicamente entre el núcleo y el polo secretor de la célula. No lo presentan las células epiteliales. Su función: modifica a las proteínas que provienen del RER mediante glicosilación (adición de carbohidratos) y fosforilación (adición de fosfatos). provienen del RER …

van hacia la membrana …

Envoltura Nuclear Doble membrana que encierra una cavidad, la cisterna perinuclear, en directa continuidad con la luz del RER, del cual se considera una dependencia. Al igual que éste, presenta ribosomas sobre la cara citosólica. Durante la división celular se desorganiza y se fragmenta en cisternas que se incorporan al RER.

núcleo

Las Vesículas y los Lisosomas VESÍCULAS: Son pequeñas bolsas limitadas por membrana que se desprenden como brotes de un

compartimento dador y viajan por el citosol hasta alcanzar el compartimento receptor; donde se fusionan a este último.

VESÍCULAS REVESTIDAS: Revestimiento de CLATRINA

• Vesículas Golgi à Lisosoma. • Vesículas de secreción regulada. • Vesículas de endocitosis.

Revestimiento de COATÓMERO • Vescículas RE à Golgi.

• Vesículas Saco à Saco. • Vesículas de secreción contínua. • Vesículas de reciclaje.

¿Cómo reconocen las vesículas al compartimento receptor? UNIÓN LIGANDO/RECEPTOR

¿Cómo se mantiene constante la cantidad de membrana en cada compartimento? RECICLAJE DE MEMBRANAS

VESÍCULAS REVESTIDAS: Revestimiento de CLATRINA

• Vesículas Golgi à Lisosoma. • Vesículas de secreción regulada. • Vesículas de endocitosis.

Revestimiento de COATÓMERO • Vescículas RE à Golgi.

• Vesículas Saco à Saco. • Vesículas de secreción contínua. • Vesículas de reciclaje.

¿Cómo se corresponden las caras del sistema de endomembranas con las caras de la membrana celular?

LISOSOMAS PRIMARIOS:

Los lisosomas primarios son organoides derivados del sistema de endomembranas. Cada lisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido de enzimas hidrolíticas (hidrolasas). Las hidrolasas son sintetizadas en el REG y viajan hasta el aparato de Golgi por transporte vesicular. Allí sufren una glicosilación terminal de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas en manosa-6-fosfato (manosa 6-P). La manosa 6-P es el marcador molecular, la “estampilla” que dirige a las enzimas hacia la ruta de los lisosomas.

LISOSOMAS SECUNDARIOS: Estas hidrolasas se ponen en contacto con sus sustratos cuando los lisosomas primarios se fusionan con otras vesículas. El producto de la fusión es un lisosoma secundario. Por lo tanto, la digestión de moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos.

Fagolisosoma:

Se origina de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis. Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego son digeridas en estos cuerpos.

Autofagolisosoma: Es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vacuola autofágica. Algunos organoides citoplasmáticos son englobados en vacuolas, con membranas provistas por las cisternas del RE, para luego ser reciclados

PEROXISOMAS

• organoides presentes en todas las células eucariontes. • son vesículas ovoideas de aproximadamente 0,5 mm. • rodeadas por una membrana simple y contienen enzimas en su interior (catalasa principalmente). • se originan al igual que las mitocondrias por un proceso de fisión binaria, en este caso de peroxisomas preexistentes. La catalasa descompone el peróxido de hidrógeno ( H2O2 ) producido en el peroxisoma o el originado en otras localizaciones, como el citosol, RE y las mitocondrias.

INCLUSIONES

glucógeno

NÚCLEO

Nucleolo Poros LA ENVOLTURA NUCLEAR es una DOBLE MEMBRANA El núcleo (N) está rodeado de una envuelta nuclear que lo separa de el citoplasma (C).Esta envuelta está formada por dos membranas (flecha roja) que se fusionan en una estructura llamada poros nucleares.

Hebras de Cromatina

Envoltura Nuclear

Heterocromatina: cromatina densa Eucromatina: cromatina laxa