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Membrana plasmática, pared celular
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA BIOLOGÍA CELULAR
I.-MEMBRANA PLASMÁTICA Las células están separadas del mundo externo por una estructura delgada y frágil llamada membrana plasmática que sólo mide 5 a 10 nm de espesor compuesta por lípidos, proteínas y carbohidratos. Todas las membranas de una célula tienen una estructura básica parecida: proteínas que flotan en una bicapa de fosfolípidos. Los fosfolípidos realizan la función aislante de las membranas, mientras que las proteínas intercambian sustancias selectivamente y se comunican con el entorno, controlan las reacciones bioquímicas de la membrana celular y forman enlaces.
Debido a que todas las membranas celulares encierran la totalidad de la célula o un compartimiento interno, poseen una cara interna (la superficie orientada hacia el interior del compartimiento) y una cara externa (la superficie orientada hacia el medio).
Funciones de la membrana: Aíslan de forma selectiva el contenido de la célula del ambiente externo, de modo que se producen gradientes de concentración de sustancias disueltas producidas en diversas partes de la membrana. Constituyen verdaderas barreras permeables selectivas que controlan el pasaje de iones y de moléculas pequeñas. Regulan el intercambio de compuestos esenciales entre la célula y el medio acuoso extracelular o entre los organélos envueltos en membranas y el citoplasma del entorno. Permite la comunicación entre células. Permiten las uniones en el interior de las células y entre ellas. Regulan muchas reacciones químicas. Proveen el soporte físico para la actividad ordenada de las enzimas que se asientan en ellas. Mediante la formación de pequeñas vesículas transportadoras hacen posible el desplazamiento de sustancias por el citoplasma. La membrana plasmática participa en los procesos de endocitosis y de exocitosis. Posee receptores que interactúan específicamente con moléculas del exterior,
como hormonas neurotransmisores, factores de crecimiento, entre otros. Conferir identidad antigénica a las células.
Composición química: Lípidos: Las moléculas lipídicas constituyen aproximadamente el 50% de la masa de la mayoría de las membranas de las células animales. Todas las moléculas lipídicas en la membrana son anfipáticos ; o sea, contienen regiones hidrofílicas e hidrófobas. Los lípidos más abundantes son los fosfolípidos. Tienen una cabeza polar y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas. Los principales fosfolípidos son los: fosfoglicéridos y esfingolípidos. Además de los fosfolípidos, las bicapas contienen: colesterol y glucolípidos. El colesterol modula las propiedades de las bicapas lipídicas. Cuando se mezcla con fosfolípidos incrementa las propiedades de barrera permeable de la bicapa lipídica. Proteínas: Las proteínas se encuentran entre el 25% y el 50% y también son anfipáticas. Se orientan en la membrana de forma que las regiones hidrófobas se localizan hacia el interior, mientras que las regiones hidrófilas se proyectan hacia el medio acuoso en la superficie de la membrana. Muchas de las proteínas desempeñan múltiples funciones: algunas son enzimas, otros puntos de anclaje, otras son transportadoras y receptoras. Carbohidratos: Se encuentran entre un 2 y 10%. Se hallan unidos a lípidos y a proteínas de las membranas, es decir, bajo la forma de glicolípidos y glicoproteínas. Sirven para reconocimiento celular e identidad antigénica.
Modelo de Mosaico Fluido: Este modelo hace referencia a la disposición de las moléculas en la membrana, y tiene las siguientes características: Los lípidos y las proteínas integrales se disponen formando un mosaico molecular. Las membranas son estructuras fluidas, en las que lípidos y proteínas pueden realizar movimientos de difusión lateral dentro de la bicapa. Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a todos sus componentes: los lípidos y las proteínas de las dos monocapas son diferentes y los oligosacáridos se sitúan solo hacia el medio exterior.
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En el modelo de mosaico fluido , la bicapa lipídica se mantiene como el centro de la membrana, pero la atención se enfoca en el estado físico del lípido. La bicapa de una membrana de mosaico fluido se encuentra en un estado líquido y las moléculas individuales de lípido pueden moverse a los lados dentro del plano de la membrana. Lo más importante, el modelo de mosaico fluido presenta las membranas celulares como estructuras dinámicas en las que los componentes son móviles y capaces de reunirse para mantener varios tipos de interacciones transitorias o semipermanentes. Los lípidos pueden realizar movimientos de varios tipos: difusión lateral (desplazamiento a través de la bicapa), rotación sobre el eje mayor, flexión y flip-flop (difusión transversal o cambio de monocapa, gracias a enzimas como las flipasas). Las proteínas pueden moverse por difusión lateral.
Estructura: La bicapa lipídica posee dos propiedades importantes. Primero, el núcleo hidrófobo es una barrera impermeable que evita la difusión de solutos solubles en agua a través de la membrana. La segunda propiedad es la estabilidad. Según el tipo celular y el organélo particular de la célula, una membrana puede contener cientos de proteínas diferentes. Cada proteína de membrana tiene una orientación definida en relación con el citoplasma, por lo que las propiedades de una y otra superficie de la membrana difieren mucho. Esta asimetría se conoce como “lateralidad” de la membrana. Por ejemplo, en la membrana plasmática las partes de las proteínas que interactúan con otras células o con las sustancias extracelulares se proyectan hacia afuera, al espacio extracelular,
mientras que las partes de las proteínas de membrana que interactúan con moléculas citoplásmicas se proyectan hacia el citosol. Proteínas integrales: que penetran la bicapa lipídica. Éstas son proteínas transmembrana ; o sea, que cruzan por completo la bicapa lipídica, por lo que tienen dominios que sobresalen por los lados extracelular y citoplásmico de la membrana. Algunas proteínas integrales sólo tienen un segmento que abarca toda la membrana, otros la cruzan varias veces. Funcionan como receptores que se unen con sustancias específicas en la superficie de la membrana; como conductos o transportadores participantes en el desplazamiento de solutos a través de la membrana, o como agentes que transfieren electrones durante los procesos de fotosíntesis y respiración. Proteínas periféricas: que se sitúan completas fuera de la bicapa lipídica, ya sea en el lado citoplásmico o el extracelular, forman una red fibrilar que actúa como “esqueleto” de la membrana. Estas proteínas brindan soporte estructural a la membrana y actúan como ancla para las proteínas integrales de la membrana. Por lo general, las proteínas periféricas tienen una relación dinámica con la membrana, se atraen a la membrana o se liberan de ella según las condiciones prevalentes. Proteínas ancladas al lípido: que se localizan fuera de la bicapa lipídica, en la superficie extracelular o en la citoplásmica, pero que tienen enlaces con una molécula de lípido que se encuentra dentro de la bicapa. Muchas proteínas presentes en la cara externa de la membrana plasmática están unidas a la membrana mediante un pequeño oligosacárido.
Permeabilidad de la membrana: La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a las moléculas pequeñas permite a la célula controlar y mantener su composición interna. La naturaleza hidrófoba las hace impermeables a la mayoría de moléculas e iones, manteniendo unas sustancias en el interior celular y otras en el exterior. El intercambio de solutos entre el medio que rodea a la célula y el citosol, se realiza a través de la membrana. Según los casos, el pasaje se produce sin gasto de energía o (Pasivo) por mecanismos que requieren de ella (Activo). Una diferencia importante entre el transporte activo y el pasivo, concierne a la dirección del transporte. Un sistema de transporte activo, que mueve un soluto en un sentido, por lo general no transportará dicho soluto activamente en el otro sentido. Por lo tanto el transporte activo es un proceso unidireccional.
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Bomba de sodio y Potasio: Tiene por función expulsar Na+ al espacio extracelular e introducir K+ en el citosol, es responsable del mantenimiento del potencial eléctrico de la membrana plasmática. Es un sistema contratransporte. El sistema necesita energía, que se obtiene de la hidrólisis del ATP. Para ello, la Na+K+-ATPasa cataliza dicha hidrólisis mediante una reacción que requiere la presencia de Mg2+. Cada ATP que se hidroliza posibilita el transporte de 3 Na+ hacia el espacio extracelular y de 2 K+ hacia el citosol.
II.-PARED CELULAR Características: La célula vegetal posee una gruesa pared celular que envuelve a la membrana plasmática, como si se tratara de un exoesqueleto. Además de darle protección y sostén mecánico a la célula y determinar su forma, dicha pared participa en el mantenimiento del balance entre la presión osmótica intracelular y la tendencia del agua a penetrar en el citosol.
Composición química: Las microfibrillas de la pared celular están compuestas principalmente por celulosa. Se trata de cadenas rectas de polisacáridos formados por unidades de glucosa. La matriz de la pared celular contiene algunos polisacáridos y lignina, el principal componente de la madera. Las moléculas de celulosa se organizan en microfibrillas parecidas a barras que confieren rigidez a la pared celular y brindan resistencia a las fuerzas de tracción. La matriz de la pared celular se compone de tres tipos de macromolé culas:
glucosa, y cade- nas laterales de otros az úcares, como la xilosa
Funciones Las paredes celulares vegetales tienen muchas funciones vitales. Las células vegetales desarrollan presión de turgencia que empuja contra la pared circundante. Como resultado, la pared da a la célula su forma poliédrica característica. Las paredes celulares también protegen a la célula contra el daño por abrasión mecánica y por patógenos, además de mediar las interacciones entre las células. Al igual que la matriz extracelular en la superficie de una célula animal, la pared celular vegetal es fuente de señales que modifican las actividades de las células con las que tiene contacto. Mantiene la estructura y la forma de la célula. Conecta las células adyacentes (los plasmodesmos permiten la comunicación entre estas células). Permite el intercambio de fluidos. Evita la lisis osmótica. Impermeabiliza los tejidos externos. Protege la planta de las infecciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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CITOPLASMA Y CITOSOL El citoplasma de una célula eucarionte es la parte del interior celular no ocupada por el núcleo. Por lo tanto, el citoplasma incluye organélo, tales como la mitocondria; también comprende al citosol, la sustancia semifluida en la cual están suspendidos los organélo. En una célula animal típica, el citosol ocupa más de la mitad de su volumen. El citoplasma consta de todos los compuestos químicos y estructuras que están dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo.
Citosol: Características y Composición química: También llamado hialoplasma. Es el citoplasma sin organélos o la fracción soluble del citoplasma. Es un medio acuoso o solución coloidal, que puede estar en estado solido (fluido) o gel (viscoso), y constituido por un 85% de agua en la cual están disueltas moléculas como glúcidos, lípidos, aminoácidos, proteínas (sobre todo enzimas), ácidos nucleicos, sales minerales, iones. El citosol y los espacios internos de los organélos difieren unos de otros y del exterior celular en acidez, composición iónica y contenido de proteínas. El citosol de las células eucariontes lejos de ser un fluido sin estructurar, está penetrado por una intrincada red tridimensional de filamentos y túbulos interconectados, denominados citoesqueleto. Funciones del citosol: Contiene numerosos orgá nulos celulares. Constituye el citoesqueleto, que da forma a la cé lula. Regula el pH intracelular. Casi todas las actividades metabólicas de las células al igual que las reacciones bioquímicas que sustentan la vida, ocurren en el citoplasma. En el citosol tienen lugar muchas actividades celulares, como la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos y las etapas iniciales de la obtención de energía a partir de azúcares. Componentes del citosol Los componentes del citosol son los ribosomas, inclusiones citoplasm áticas y el citoesqueleto.
Inclusiones citoplasmáticas:
Son acumulaciones de sustancias de carácter hidró fobo, que no se disuelven en el citosol y que no están rodeadas de membrana. Suelen ser sustancias con función de reserva energética, pigmentos con función protectora o sin ninguna función ya que son los productos finales de la degradación de otros pigmentos, o proteínas precipitadas debido a su excesiva concentración. Inclusiones de reserva: En células animales las principales son de glucógeno, melanina y lípidos. En células vegetales destacan las gotas de grasa en semillas, aceites esenciales, como el geraniol, mentol,... el látex. Pigmentos: Sustancias coloradas presentes en tejidos animales Proteínas precipitadas: Generalmente son productos de desecho.
Organélos citoplasmáticos: Los organélos citoplasmáticos son unos corpúsculos de diferentes tipos, cada uno con una función específica en la célula.
Clasificación: membranosos y no membranosos Membranosos: Retículo endoplasmico liso, retículo endoplasmico rugoso, complejo o aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas, vacuolas, peroxisomas No membranosos: ribosomas, citoesqueleto: microfilamentos, mircotúbulos, filamentos intermedios; centrosomas; cilios y flagelos
ORGANELOS MEMBRANOSOS Mitocondrias La mitocondria es un organélo que está presente en el citoplasma de las células eucariotas, cuya función principal en la mayoría de tejidos es la de proveer energía en forma de ATP, a partir de la oxidación de sustratos energéticos por parte de la cadena respiratoria. La mitocondria es un organélo que está presente en el citoplasma de las células eucariotas, cuya función principal en la mayoría de tejidos es la de proveer energía en forma de ATP, a partir de la oxidación de sustratos energéticos por parte de la cadena respiratoria.
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mayoría de las sustancias. Contiene proteínas transportadoras. Estroma: Es el espacio interior, que queda delimitado por la membrana plastidial interna. Membranas de los tilacoides: Contienen pigmentos fotosintéticos y delimitan una serie de sacos aplanados llamados tilacoides o lamelas, con una cavidad interior denominada lumen o espacio tilacoidal
Función. 1.- Fotosíntesis: Proceso por el cual la energía lumínica es transformada en química para la transformación de materia orgánica a partir de materia inorgánica. Consta de dos fases: a. Fase lumínica: Se realiza en las membranas de los tilacoides y consiste en transformar la energía lumínica en ATP al mismo tiempo que se reduce el NADP y se libera oxigeno procedente de la fotolisis del agua. b. Fase oscura: Se realiza en el estroma y consiste en la formación de materia orgánica a partir de inorgánica utilizando el ATP y el NADPH de la fase lumínica. 2.- Síntesis de proteínas del cloroplasto en los ribosomas. 3.- Almacén de diversas sustancias como almidón, aceites, etc.