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TEMA 1: LA CÉLULA EUCARIOTA
TEORÍA CELULAR
Todos los seres vivos están formados por células, la célula es la unidad fisiológica de la vida y todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas. LA CÉLULA EUCARIOTA CONSTITUYE LA UNIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL. LAS CÉLULAS SE ORGANIZAN EN TEJIDOS, QUE A SU VEZ SE ORGANIZAN EN ÓRGANOS CARACTERÍSTICAS DE LA CÉLULA EUCARIOTA La célula eucariota se caracteriza por poseer un complejo sistema de endomembranas que le permite:
- Compartimentar el citoplasma
- Aislar el ADN genómico en el núcleo. DIFERENCIAS CON LA CÉLULA PROCARIOTA PROCAIOTA EUCARIOTA TAMAÑO Más pequeño Más grande LOCALIZACIÓN DEL GENOMA En el citoplasma, sin envoltura nuclear Dentro del núcleo, recubierto por la envoltura nuclear ESTRUCTURA DEL GENOMA Un solo cromosoma circular, sin histonas Lineal, segmentado en cromosomas, asociados a histonas CITOESQUELETO Ausente Presente PARED CELULAR Peptidoglucano y otras estructuras En células animales, inexistente; en plantas, celulosa; en algunos hongos, quitina; en levaduras, glucano y mananos MOVILIDAD Flagelos rotatorios de locomoción Cilios y flagelos en algunas células Animales DIVISIÓN CELULAR Fisión binaria Mitosis o meiosis RIBOSOMAS 70 S 80 S ORGANULOS CUBIERTOS DE MEMBRANA Ninguno. Algunas cianobacterias poseen mesosomas (orgánulos primitivos) Núcleo, mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, endosomas, vacuolas¸ Cloroplastos (en plantas fotosintéticas) ORIGEN, EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA Y ORIGEN DE LAS MITOCONDRIAS Actualmente la teoría endosimbiótica es la supone que las mitocondrias y cloroplastos evolucionan a partir de bacterias que fueron fagocitadas por una célula eucariota ancestral. Según dicha teoría, a partir de una bacteria aeróbica que estableció una relación simbiótica permanente con eucariota anaeróbico primitivo. La adquisición de las mitocondrias constituye una etapa fundamental para los eucariotas, ya que supone la respiración aeróbica.
ESQUEMA DE COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA La membrana plasmática está compuesta por:
- Fosfolípidos: fosfoglicéridos y esfingolípidos
- Lípidos - Colesterol
- Glucolípidos
- Proteínas funciones: estabilizan y dan forma a la membrana plasmática
- Glúcidos : glucocalix
TEMA 2: LA MEMBRANA PLASMÁTICA
COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA
LÍPIDOS (parte fluida) Los lípidos presentes en la membrana son moléculas anfipáticas, cada lípido posee una cabeza hidrófila y una o dos colas hidrófobas. La fluidez de la membrana depende principalmente de su composición en ác. grasos, las membranas ricas en ác. grasos con cadenas cortas tienden a ser más fluidas, las membranas con ác. grasos insaturados son más fluidas. La fluidez de la membrana está regulada por el colesterol, una molécula corta y rígida especialmente abundante en la membrana plasmática. Bicapa lipídica Las micelas son agrupaciones esféricas en las que los compuestos anfipáticos orientan sus regiones hidrófobas de forma radial hacia un punto interior central. Los grupos de cabezas polares quedan en la superficie, en contacto con el medio acuoso. Su formación se da en compuestos de una cola hidrocarbonada. (ác. grasos) La bicapa es una lámina de dos monocapas de lípidos anfipáticos enfrentadas por las regiones hidrófobas. En esta ocasión su formación se encuentra favorecida cuando las moléculas son cilíndricas. Tal es el caso de los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos, que tienen dos colas hidrófobas. La bicapa presentas autosellado y autoensamblaje, debido a esto la bicapa puede repararse espontáneamente asegurando la integridad de la membrana, el autosellado permite formar a la bicapa vesículas.
- Glucolípidos: procesos de señalización celular y desarrollo embrionario - cerebrósido - gangliósidos - globósidos se forman a partir de esfingosina a la que se añaden grupos de carbohidratos 3. Colesterol: Constituye el 50% de los lípidos de la membrana y regula la fluidez de esta en casos de cambio de temperatura. (mediante longitud y número de insaturaciones). Presente en las membranas de células animales. Formado por una estructura anular rígida un grupo hidroxilo polar y una cadena hidrocarbonada corta no polar. Asimetría de la bicapa lipídica La asimetría de la bicapa se debe a la distinta composición de las dos hemimembranas, esta propiedad es necesaria mantenerla ya que si no conlleva consecuencias biológicas notables. La mayoría de los lípidos se distribuyen de forma desigual entre las dos monocapas. Balsas lipídicas (dominios de membrana) Zonas entre 2 monocapas donde se acumulan lípidos membrana que retienen a proteínas encargadas de la señalización celular. PROTEÍNAS (parte de mosaico) Suponen un 50% de la masa de la membrana. Una de las propiedades de las proteínas es que poseen un grado de solubilidad muy variable que depende, fundamentalmente, de la naturaleza polar o apolar de las cadenas laterales de los aminoácidos. 1. Proteínas integrales (1-4): poseen una o más regiones incluidas en la bicapa lipídica. 2. Proteínas periféricas ancladas a lípidos (5-6) o asociados con otras proteínas (7-8) GLÚCIDOS Están unidos covalentemente a las proteínas y los lípidos. Son oligosacáridos. La célula queda recubierta por hidratos de carbono formando una capa llamada glicocalix Funciones del glicocálix
- Es responsable de la carga negativa de la superficie celular, principalmente debida al ácido siálico. - Reconocimiento y fijación de las partículas que incorpora la célula por endocitosis. - Reconocimiento específico de células entre sí durante el desarrollo embrionario, permitiendo la agrupación de las células para generar los tejidos y órganos. - Participación en las uniones entre sí durante el desarrollo embrionario, permitiendo la agrupación de células para generar tejidos y órganos. - Propiedades inmunológicas. - Anclaje de enzimas. FUNCIONES DE LA MEMBRANA TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA DIFUSIÓN SIMPLE Las moléculas se difunden a favor de gradiente hacia ambos lados, las sustancias son hidrófobas y moléculas pequeñas poco polares. Este tipo de transporte es muy usado para el intercambio de gases. TRANSPORTE PASIVO = difusión facilitada Intervienen proteínas, es a favor de gradiente, sin energía, dos tipos de proteínas: - Transportadoras: alostéricas, muy específicas, cambian la configuración espacial. - Canales: forman un canal, tres tipos de canales [uniporte, sinporte (dos moléculas mismo sentido) y antiporte (dos moléculas sentido contrario)]. Porinas: láminas beta, no selectivo, poro acuoso, todas las moléculas que quepan por el poro entran en la membrana, apoya la teoría endosimbiótica. Canales iónicos: moléculas con carga = no difusión, gradiente electronegativo, μ 1 = μ 2 más facilidad de paso, son selectivos y están reguladas. Acuaporinas: hélices alfa, permiten el paso de agua (ojo, cerebro, pulmón, riñón) método más eficaz de mover agua y NO la difusión.
- Estructuras lábiles: DINÁMICAS - Estructuras estables: CILIOS/ FLAGELOS Estructura Formados por dos proteínas globulares (α y β tubulinas) que se alinean ordenadamente en filas longitudinales formando protofilamentos. Propiedades - Intercambio rotatorio - Inestabilidad dinámica: el extremo (+) es muy dinámico. - se asocian a proteínas que se encargan de controlar la polimerización, su organización espacial y FUNCIÓN. Funciones - Forma celular - Posición de orgánulos celulares - Forman los axonemas de cilios y flagelos - Tráfico vesicular Desplazamiento de vesículas entre compartimentos celulares Endocitosis y exocitosis Transporte axónico Tráfico vesicular
- Intervienen las MAPS motoras
- Las quinasas
- La dineína Organizan y desplazan los cromosomas durante la mitosis
- Polimerización microtúbulos
- Desplazamiento cromosoma *** CENTRIOLO** Centro organizador de microtúbulos. Exclusivo de células animales. Síntesis de cilios y flagelos. Los cilios son numerosos y cortos y desplazan el medio. El flagelo es largo y grueso y desplaza el cuerpo. Estructura Los cilios y flagelos presentan básicamente la misma estructura.
- AXONEMA (9X2 + 2) El axonema crece a partir del cuerpo basal y su estructura se mantiene gracias a un entramado de conexiones proteicas internas
- CUERPO BASAL (9X3 +0)
Misma estructura que el centriolo
- RAÍLES Contiene actina Si las dineínas son defectuosas, ni se da cilios y flagelos. 3. FILAMENTOS INTERMEDIOS Polímeros de proteínas FIBRILARES (monómeros), se organizan formando cordones y no son polares. Permiten dar integridad y fuerza a los tejidos. Dímeros = paralelo / Tetrámeros = antiparalelo Función Proporcionan resistencia frente a las tensiones mecánicas Interés biomédico MARCA TUMORALES Cada tipo de célula y/o tejido presenta un tipo de filamentos intermedios diferentes. FUNCIÓN DEL CITOESQUELETO
- Extensión de axones y dendritas
- Dirige el tráfico intracelular
- Controla la diversidad de formas celulares
- Proporciona estabilidad mecánica a la célula
- Motilidad en el espermatozoide
- Contracción de células musculares
- Reorganización del citoesqueleto durante la división celular Microtúbulos: forman el huso Filamentos de actina – citocinesis
TEMA 4: SISTEMA DE ENDOMEBRANAS. (R.E Y A.G)
Conjunto de orgánulos citoplasmáticos membranosos interrelacionados de manera funcional y estructural. Incluye el retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas y envuelta nuclear (pues es una continuación del R.E)
- Intervienen en la contracción muscular - Intervienen en la degradación de glucógeno a glucosa - Intervienen en la síntesis de ácidos biliares a partir de colesterol. Diferencias entre RER y REL El retículo endoplasmático liso: - No presenta ribosomas - Los elementos membranosos son fundamentalmente túbulos, no sáculos. - Posee una composición distinta de la membrana - Sus funciones están relacionadas principalmente con la síntesis de lípidos y derivados de lípidos - Es abundante solo en células especializadas APARATO DE GOLGI Sistema de sacos membranosos aplanados implicados en la modificación, clasificación y empaquetamiento de macromoléculas para su secreción o transporte hacia otros orgánulos.
La clasificación final del material que debe abandonar el aparato de Golgi tiene lugar en la red trans, así las enzimas que deben llegar a los lisosomas se caracterizan por tener manosa G-P. Vías de secreción
- Constructiva - es la descarga continua de vesículas en la membrana plasmática
- Reguladora - las vesículas se almacenan en la célula y sólo se fusionan con la membrana cuando reciben una señal extracelular.
(A) MODELO DE TRANSPORTE VESICULAR: cada comportamiento del dictiosoma es una estructura estable, y el tráfico entre cisternas esa mediado por vesículas. (B) MODELO DE MADURACIÓN DECISTERNAS: las cisternas del Golgi son compartimentos transitorios que cambian gradualmente desde la red cis a trans pasando por las cisternas intermediarias. Las enzimas que van dejando de ser necesarias regresan vía vesículas desde los compartimentos tardíos.
TEMA 5: LISOSOMAS, ENDOSOMAS Y MITOCONDIAS
LISOSOMAS
- Pequeñas vesículas membranosas generadas por vesiculación de la cara trans del Golgi. - Presentes en la mayoría de las células animales nucleadas. - Abundantes en las células con función fagocítica.
Tipos
- Primarios: se crean en el aparato de Golgi. Con contenido homogéneo. - Secundarios: se dirigen a otros sustratos celulares. Los lisosomas secundarios son de mayor tamaño y de forma más irregular que los primarios y poseen contenido heterogéneo. Características de su membrana - La mayoría de las proteínas de la membrana están glicosiladas - Posee una bomba de protones - Contiene proteínas transportadoras que facilitan la salida hacia el citosol de los productos de la digestión Función Llevan a cabo la digestión intracelular controlada de macromoléculas. La digestión intracelular puede ser de dos tipos: - AUTOFAGIA: las células fagocitan sus propias estructuras Reciclaje dinámico de sus propias estructuras = renovación y homeostasis. Digestión de macromoléculas dando lugar a aa, azúcares y nucleótidos Digestión de orgánulos celulares para su reciclaje Digestión de membranas procedentes de endosomas y fagosomas - HETEROFAGIA: digestión de microorganismos fagociliados por la célula Endocitosis: todas las células captan material por este método, renovación de membrana, captación de nutrientes Fagocitosis: no ocurre en todos los tipos de células, solo en unas pocas (glóbulos rojos, blancos); eliminar bacterias y moléculas muertas ENDOSOMAS
PEROXISOMA
Son vesículas membrana, contienen enzimas oxidativas (generalmente destruye H 2 O 2 ). Oxidación que genera H 2 O 2 y generan Catalasas que eliminan el H 2 O2. MITOCONDRIAS
- Orgánulos doble membrana - Generan energía en forma de ATP - Se dividen por fisión o pueden fusionarse - Papel esencial en el metabolismo oxidativo, generación de ATP - Participan en señalización celular, diferenciación, apoptosis y crecimiento células.
Estructura Orgánulos citoplasmáticos delimitados por una doble membrana lipídica: membrana externa + membrana interna + crestas. La membrana mitocondrial
- Membrana externa: Proteínas integrales: PORINAS Puede asociarse a la membrana del retículo endoplasmática formando estructuras que permiten transferencia de lípidos. - Membrana interna: solo permeable a O2, CO 2 y H 2 O Rica en cardiolipina m. impermeable Generación de gradientes iónicos Crestas aumentan superficie de la m. interna Espacio intermembranoso Con enzimas que fosforilan nucleótidos a expensas de ATP. Composición igual que el citosol debido a la permeabilidad de la membrana. Matriz Contiene enzimas, varias copias de ADN mitocondrial, ribosomas mitocondriales y tRNA. Metabolismo mitocondrial
- Descarboxilación oxidativa del piruvato
- Ciclo de Krebs
- Cadena de transporte de e- El piruvato (generado en el citoplasma durante la glucolisis) y los ácidos grasos entra en la matriz mitocondrial, donde se transforma en acetil CoA, entra en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos generándose CO 2 y también NADH y FADH 2. Los electrones de esas moléculas pasan por la cadena de transporte de electrones, que está formada por transportadores incrustados en la membrana interna que transportan los electrones hasta el oxígeno para formar agua. La energía liberada durante el transporte de electrones de electrones es utilizada para la formación de ATP. Herencia mitocondrial y trastornos - Las mitocondrias presentan su propio ADN - Se hereda por vía materna - ADN circular - ADN no asociado ni a histonas ni a intrones - ADN mitocondrial sufre 10 veces más mutaciones que ADN nuclear - Puede cohabitar ADN con ADN mutado - Codifica: 2 ARNr, 22 ARNt, 13 enzimas implicadas en la fosforilación oxidativa.
IMPORTACIÓN Y EXPORTACIÓN NUCLEAR
EL MATERIAL HEREDITARIO
El ADN es un polímero de nucleótidos, organizados en 2 cadenas que forman una doble hélice de orientación opuesta. Las bases se emparejan mediante puentes de hidrógeno. El ADN y las histonas (proteínas caracterizadas por presentar altos niveles de los aminoácidos básicos, arginina y lisina) se organizan en subunidades repetidas denominadas NUCLEOSOMAS. Cromosomas Empaquetamiento de ADN nuclear junto a algunas proteínas en su grado de condensación máximo, en el que la fibra de cromatina se enrolla en espiral. 46 cromosomas (2n) 23 cromosomas (n) 22 pares homólogos y 2 cromosomas sexuales La cromatina compacta puede apreciarse en la periferia del núcleo asociada con la membrana interna, y se conoce como HETEROCROMATINA.
Heterocromatina constitutiva: permanece siempre en estado compactado en todas las células y representa el ADN silenciado, son secuencias que no se traducen localizadas fundamentalmente en los telómeros y centrómero. Heterocromatina facultativa: cromatina que se inactiva de manera específica EUCROMATINA es una cromatina funcional presente en estado disperso que se transcribe. El centrómero Divide a cada una de las cromátidas en dos brazos os extremos de las cromátidas son los telómeros. El centrómero es el centro cinético del cromosoma y es esencial para que se puede llevar a cabo el reparto de material genético durante la división. Cariotipo: complemento cromosómico característico de una especie, en cuanto a número y morfología. Flujo del material genético: dogma central de la biología.
- La información contenida en el ADN debe ser transferida al citoplasma, siendo utilizada después para especificar la composición de las proteínas. - TRANSCRIPCIÓN es el paso del ADN a ARN mensajero este abandona el núcleo para traducirse a proteínas.
