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Apuntes 1er año asignatura biología celular e histología. Todos los temas
Tipo: Apuntes
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1º Grado en Biología
La célula procariota consigue evolucionar todos sus orgánulos a diferencia de la eucariota.
- Función aislante: sirve para separa la célula del ambiente del alrededor, actuando como barrera. Mantiene concentraciones distintas de compuesto un lado y otro de la membrana. Esto no quiere decir que se impermeable, no impide el transporte de moléculas. **- Transporte de moléculas o iones.
En el comienzo se observó que la membrana esta formada por lípidos y proteínas. Se descubrió que la cantidad de lípidos era del doble (bicapa lipídica), ya que se encuentran unos enfrentados a otros. (anfípaticos) En los principios Dawson y Danielli, hablaban de una hipótesis de que las proteínas se disponen rodeando la membrana, siendo aceptado durante años, posteriormente se descubrió que, esta teoría no era cierta si no que las proteínas se disponían en diferentes zonas (mosaico fluido). El mosaico fluido es un modelo de la MP, el cual esta esta formada por lípidos y proteínas, las cuales se colocan de forma integral o anclada. Unidad de membrana, se observa en todas las membranas plasmáticas. Observando zona os oscura, (electrón denso), es decir que es densa a los electrones, una zona clara (electrónclara), y der nuevo una zona electrón densa. A partir de una crio fractura: se parte en dos de manera horizontal la MP, podemos observar dos estructuras, la hemimembrana interna y hemimembrana externa.
- Transporte: Portadoras de transporte de moléculas - Conectores: Funcionan como conectores, estableciendo uniones con otras células o con el medio extracelular
Las proteínas integrales, son aquellas que se encuentran atravesando la MP, y no se liberan con facilidad debido a que están unidas mediante un enlace covalente. (Transmembrana). La mayoría de estas son glucoproteínas, en los cuales el grupo glucídico se dispone en la cara externa, favoreciendo la asimetría. Proteína periférica, son aquellas proteínas que se encuentran enlazadas a la cara externa o interna, pero no atraviesan la MP.
Las glucoproteínas , son muy importante. La mayor parte de los virus para poder anclarse a la membrana es una glucoproteína. Son esenciales para el funcionamiento de la célula. Al trabajar con eritrocitos, las proteínas mas conocidas son las eritrocitarias. Función especifica en el eritrocito: Espectrina es una proteína periférica que se localiza en la parte interna de la membrana plasmática del eritrocito. Es un homodímero (un dímero con la misma molécula) para que se formen se necesitan unirse dos moléculas entre si, en forma de cordón. Se une a muchísimas proteínas de membrana y forman una red en la cara interna.
Se sabe que las proteínas se desplazan, SOLO DIFUSIÓN LATERAL, debido a que estas son marcadas en una MP por técnicas de inmunohistoquímica. En las proteínas no existen movimientos ni de flip-flop, ni de flexión.
Las proteínas se mueven por la MP (difusión lateral). Entre las células se forman bloques o cierres para evitar el paso de sustancias pro la MP. 3 tipos de dominio de membrana:
Proteína transportadora: Transportan moléculas produciendo un cambio conformacional en la molécula transportada. Proteínas de canal: Forman un canal iónico acuoso para permitir el paso de las sustancias. Pudiendo estar abiertos o cerrados, permitiendo o evitando el paso de estas. Se dividen en:
La endocitosis es un proceso en el cual se produce una invaginación de la membrana plasmática con moléculas en su interior. Existen 2 tipos de endocitosis
**- Pinocitosis
La catrina es una estructura de la cubierta de la vesícula. Esta formada por de 3 cadenas pesadas y 3 cadenas ligeras, disponiéndose en una estructura denominada “trisquelios”, que recubre la vesícula. Los trisquelios se unen entre si para formar hexágonos. Se dispone por la parte interna de una membrana produciendo una depresión, recubriéndola. Funciones:
La Dinamina es una molécula que va permitir que se separe finalmente la vesícula de la MP. Esta molécula también produce la separación de la adaptina y de la clatrina, liberando la célula.
- COP-I: Sirve para llevar a cabo la secreción constitutiva, presente en todas las células. Se encarga del transporte de moléculas de la cara trans a la cis (dirección retrograda) y desde el cis al retículo endoplásmico. El ARF es el adaptador para llevar a cabo la formación de vesículas recubiertas de COP-I. Se encuentra disperso en el citoplasma e inactivo unido a GDP. (ARF-GDP) El factor intercambiador de guanina (GDF) cuando llega la señal de que se tiene que ser activado, se le quita el GDP y se añade GTP , obteniendo ARF-GTP, entonces se activa y puede comenzar la invaginación de la MP. - COP-II: Sirve para el Transporte de moléculas desde el retículo endoplásmico al aparato de Golgi. En el Cop-II, el lugar de utilizar ARF ser utiliza Sar1, pero el proceso es exactamente igual. El Sar1 se encuentra disperso en el citoplasma e inactivo unido a GDP. (Sar1-GDP) El factor intercambiador de guanina (GDF) cuando llega la señal de que se tiene que ser activado, se le quita el GDP y se añade GTP , obteniendo Sar1-GTP, entonces se activa y puede comenzar la invaginación de la MP. Y finalmente se forma la vesícula.
Es un sistema que se encarga de que las vesículas lleguen a su destino correcto. Se necesitan unas proteínas, denominadas SNARE para realizar este sistema. Las proteínas motoras transportan la vesícula, la cual va a reconocer y fusionarse con el orgánulo para descargar su contenido. Las proteínas SNARE colaboran en este proceso. Las V-SNARE son reconocidas por las T-SNARE. Las V-SNARE se encuentran en la membrana del compartimento dador de vesículas y las T-SNARE se encuentran en la membrana del compartimento diana. Cuando la vesícula ha reconocido el lugar del orgánulo y sus membranas se unen, y aquí interviene una molécula denominada Rab, que va a pasar de Rab GDP a GTP, mediante el GEF, activándolo. El Rab GTP, se une a la vesícula con V-SNARE, y avanzan por el citoplasma hasta el compartimento diana donde encontramos el receptor de Rab-GTP. Posteriormente, se produce el reconocimiento entre el receptor de Rab del compartimento y el receptor Rab anclada a la vesícula, una vez sucedido esto, la membrana se aproxima y se produce un reconocimiento progresivo entre el V y T, ahora es el momento de fusionar las membranas, después de esto el receptor Rab y el Rab, se separan, y se produce la hidrólisis de GTP para formar GDP de nuevo. Y el V y T SNARE, se quedan unidos en la membrana del compartimento diana, y posteriormente mediante NSF, se separan para poder volver a ser utilizados, ya que la separación de estos gasta mucha menos energía que volver a formarlos.
- Caveolas: son un tipo de vesículas que se forman en la membrana plasmática que tienen un aspecto característico y no se sabe las proteínas que las recubren. No se producen de forma aislada. Las caveolas siempre se forman en balsas lipídicas, donde la concentración es mayor de colesterol, algunos lípidos y proteínas. Son abundantes en las células endoteliales y musculo liso.
- Uniones de cierre u ocluyentes: Unión estrecha e íntima entre célula-célula - Uniones de anclaje: Pueden ser uniones célula-célula o célula-matriz. En este tipo de uniones tiene un papel muy importante el citoesqueleto: - Filamentos de actina: Uniones célula-célula, y se denominan uniones adherentes o adherens, o uniones célula-matriz, denominados contactos focales. - Filamentos intermedios: Uniones célula-célula , y se denominan desmosomas, o uniones célula-matriz , denominados hemidesmosomas. - Uniones de comunicación: Se diferencian en células animales, denominadas GAP o nexus, y en células vegetales, denominadas plasmodesmos.
Se forman 3 estructuras distintas
- Zónula: Estructura de unión a lo largo del contorno de la célula. (Similar a un cinturón) enlaza la célula con las células adyacentes (Similar a un cinturón). Sólo existen 1, y si la hay. - Mácula: Estructura que se forman uniones en sitios puntuales. Pueden existir tantas como la célula necesite. - Fascia : es un término mas anatómico que histológico y se utiliza para unas características propias de tejido muscular.
- Occludens: no hay ninguna distancia - Adherens: distancia mínima.
Zónula occludens: Uniones de cierre y sin distancia Zónula adherens: Uniones de adhesión, célula-célula. Macula adherens: Uniones de adhesión, célula-célula. (Desmosomas) No existe mácula de oclusión.
Se utilizan para separar ambientes distintos, al necesitar uno cierres totales. Se localiza en: La zónula occludens está localizada en la zona más apical de las células, no necesariamente existen entre las células. En la zónula occludens la parte apical de la célula se encuentra en contacto con la luz, y la parte basal esta en la zona en contacto con el tejido conjuntivo. Además, la zónula occludens da lugar a la formación del Dominio de membrana Trazador: molécula muy potente En la zónula occludens, encontramos proteínas de membrana denominadas ocludina y claudina, las cuales forman uniones en forma de red o enrejado (estructura tridimensional) por la unión homómera de estas dos proteínas (ocludina-ocludina o claudina-claudina). La anchura de las zónulas occludens depende de la importancia del sellado y de la permeabilidad de la célula. Por ejemplo: En la bolsa de la vejiga, son mucho mas anchas que las del intestino, ya que se si se produce una apertura de la vejiga, la orina muy toxica produciría infecciones pudiendo llegar a la muerte.
En ella participa el citoesqueleto, seguimos siempre el mismo patrón. Las llevan a cabo las zónulas adherens , produciendo una unión célula-célula. No necesariamente existen entre células, pero caso de existir SOLO habrá una. Se disponen debajo de la zónula occludens.
- Contactos focales: Como proteínas transmembrana vamos a tener proteínas de la familia integrina, que se unirán a la cara citoplasmática con diferentes proteínas que se asocian a los filamentos de actina. En las proteínas de asociación tenemos la talina y la vinculina. Estas proteínas se enganchan a los filamentos de actina. La integrina se une a una proteína de la lamina basal denominada fibronectrina, que esta permite el anclaje de la célula. Las fibras de estrés son filamentos de actina colocados ordenadamente. - Hemidesmosomas: A microscopia se observa como la mitad de un desmosoma, sin embargo, sus características químicas no tienen nada que ver, si no que se parecen más a los contactos focales. El hemidesmosoma esta compuesto por unas proteínas transmembrana también son integrina, en el contacto focal las proteínas son la fibronectrina, en este caso se denomina se denomina laminina. La plectina hará un papel semejante a la vinculina, uniéndose a los filamentos intermedios.
- GAP o nexus La forma mas rápida de comunicación son las uniones GAP. Las GAP están formadas por unos conexones que establecen puentes de comunicación de una célula a otra, permitiendo el establecimiento de un pasadizo de una célula a la otra, aun estando las células separadas. Los elementos que lo componen son las conexinas , 6 conexinas forman 1 conexon. - Conexones homomericos, iguales conexinas - Conexones heteromericos, diferentes conexinas Tiene que haber un área, en la que se necesitan muchos conexones, para que se pueda llevar a cabo la conexión. Pueden existir áreas grandes y pequeñas. Al MET el aspecto de la unión GAP es igual a las zónulas occludens morfológicamente, por tanto, para su diferenciación podemos observar si hay una o más de estas estructuras, como hemos dicho antes solo puede existir una única zónula occludens. Además, las GAP están orientados hacia la luz. Las conexiones pueden estar:
Están formados por monómeros de actina G. Es asimétrica ya que tiene un aspecto distinto por un lado y por otro, siempre esta dispuesta en la misma orientación, la cabeza con la cola del siguiente y así sucesivamente. Se observa que lleva una disposición rectilínea. Los monómeros son asimétricos, en sus extremos, una cola (-) y una cabeza (+). Pueden tener tamaños variables según la función en la célula. El filamento de actina puede estar libre (solo) y ser funcional, aunque en ocasiones se necesitan una mayor rigidez o sostén, y se forman un complejo de filamentos de actina. El filamento de Actina, es capaz de polimerizarse y despolimerizarse, debido a que la molécula de actina posee un centro activo, se une ATP, de forma que así polimeriza o se puede unir ADP para despolimerizarse. Para crear un filamento de actina nuevo, se necesita un sustento, a partir de proteínas ARP (proteínas relacionadas con la actina), se asocian formando una base donde van creciendo los filamentos. Se van formando ramas de los filamentos de actina sobre otros (forma de árbol), TODOS los filamentos (ramas) van a formar un ángulo, el cual será igual en todos los filamentos que se unan a partir de las ARP.
Son los filamentos más grandes, tienen una gran semejanza con los filamentos de actina. Los microtúbulos están formados por 13 protofilamentos, dejando en el interior un hueco. Los protofilamentos están formados por dímeros de tubulina (alfa tubulina + beta tubulina). Los protofilamentos tienen polaridad ya que en uno de los lados obtendremos alfa tubulina y por otro lado beta tubulina. Por tanto, se podrá polimerizar (-) uniendo GTP y despolimerizar uniendo GDP (+), para lo cual debemos retirar o unir dímeros (alfa o beta). La tubulina alfa se une siempre a la tubulina alfa y beta tubulina puede estar unido a GTP o GTP (para polimerizar o despolimerizar). Inestabilidad dinámica: en función de las necesidades de las células crecerá o se hará mas pequeño. Los Microtúbulos cuentan con un centro organizador de microtúbulos MTOC o centrosoma.
El MTOC está formado por dos centriolos que se disponen perpendicularmente entre si, rodeados de un material pericentriolar, formado por 2 proteínas: la pericentrina y la alfatubulina. El MTOC es una base en la que se van a colocar los microtúbulos.
Mantienen los microtúbulos paralelos a una cierta distancia, papel fundamental en la transmisión de vesículas.
Van a gastar ATP para llevar a cabo un movimiento
Cilios
Se disponen de forma antiparalela , el extremo un de un amino se unirá con el otro extremo del carboxilo. La unidad básica no tendrá polaridad. Se unen 8 tetrámeros creando el grosor del filamento intermedio, y en cuanto a la longitud se unen unos tetrámeros, (los necesarios para alargar la molécula lo que sea necesario). Los FI actúan como cuerdas que resisten la tensión. Para la despolimerización y polimerización, se producen fosforilaciones, en las que distintas quinasas unen fosfatos en los extremos, haciendo que este se deshaga, rompiendo esa especie de cuerdas.
- Proteínas asociadas a FI: no se puede decir que tenga proteínas asociadas a el FI, si no que los FI se unen a las proteínas en sus funciones. Tienen un papel fundamental en el núcleo, se encuentran en el interior al rededor de la membrana, formando la lamina nuclear, se localiza por debajo de la envoltura nuclear. La lámina nuclear se une a la envoltura para conseguir que la cromatina se enganche y así los poros nucleares queden libres. La lamina nuclear debe ocupar poco espacio, y así adquiere una conformación especifica en la lamina a, b y c no se une en tetrámeros si no en dímeros, formando una cadena, un nexo entre la envoltura y cromatina. Para deshacerlas, se fosforilan, se deshacen siempre en la mitosis. Uno de los elementos que ayudan al avance de la mitosis es la lamina nuclear, deshaciendo todo y separando la membrana de la cromatina. Y para unirse se produce una desfosforilación.
Comenzaron a asociarse proteínas especializadas en zonas especificas de la membrana, con el tiempo esas zonas se invaginaron y acabaron independizándose en el interior de la célula. El RE, el aparato de Golgi y los lisosomas se formaron así, si quisiésemos hacer equivalencias topológicas (similitudes entre unos elementos y otros) su membrana será igual a la membrana plasmática, y su interior será igual al exterior celular, por lo que serán iguales entre ellos. Si realmente existe esta equivalencia, las vesículas pasarán de un orgánulo a otro sin parcheados, no habrá diferencia por lo que esta hipótesis es necesaria para el correcto funcionamiento de la célula. Esta membrana equivalente, a su vez va a tener una equivalencia topológica con la envoltura nuclear.
En Ribosomas anclados a la membrana. La membrana plasmática se invaginará, cada vez mas profundamente y formará así la envoltura nuclear y el ADN se quedará en el centro de la misma, y los ribosomas.
La célula procariota se fue introduciéndose dentro de la eucariota, y acabo formando parte de ella. La membrana mitocondrial externa tendrá similitud con la membrana plasmática, y la membrana mitocondrial interna no tendrá similitud con nada.
Citoplasma sin los orgánulos
- Elementos del citosol: Ribosomas: Formados por dos subunidades, una grande y otra pequeña. Estas solos se unen cuando están en contacto con el ARN mensajero. Puede estar sintetizando proteínas libres en el citosol, se unen una gran cantidad de ribosomas a un ARN (polirribosomas) para producir proteínas de una manera mas rápida y a la vez. La síntesis de proteínas comienza siempre en el citosol y posteriormente se dirige al orgánulo, dependiendo del orgánulo el transporte será: