Membranes, Transport i Orgànuls Cel·lulars: Guia Completa

Membranes Biològiques

Membranes biològiques formades per una bicapa lipídica constituïda per fosfolípids i proteïnes intrínseques o extrínseques.

Funcions de les Membranes

• Transport de substàncies: Fer entrar o sortir determinades substàncies a través de la membrana.
• Catàlisi: Catalitzant reaccions metabòliques.
• Recepció de substàncies extracel·lulars: Provoquen canvis en el metabolisme cel·lular unint-se amb missatgers químics extracel·lulars.
• Lloc d'ancoratge: Punt d'unió de filaments que constitueixen l'esquelet cel·lular o components de la matriu extracel·lular.
• Unió entre cèl·lules: Proporcionen una via de comunicació entre cèl·lules a través de la membrana.
• Estructural: Són responsables de la forma que adopten algunes cèl·lules.

Glicocàlix

Capa externa de glúcids en membrana enllaçada de manera covalent a aquesta. Conté receptors que reconeixen substàncies externes que controlen l'activitat cel·lular interna o proporcionen a la cèl·lula la seva identitat immunològica.

(*El colesterol fa que la bicapa sigui més tensa i menys deformable, també disminueix la permeabilitat de les molècules solubles en aigua. Sense colesterol, la cèl·lula necessita paret cel·lular. També és bo per a la síntesi d'hormones.)

Transport a Través de la Membrana

La membrana té permeabilitat selectiva.

Transport Passiu

No gasta energia, es produeix a favor de gradients electroquímics (gradient de concentració (repartició d'on hi ha més a on hi ha menys) i gradient elèctric (diferència de càrregues)).

• Difusió Simple

  Es dona amb molècules petites apolars i també amb molècules polars, però si són petites (H₂O...).

• Difusió Facilitada (a través de canals)

  Canals que s'obren i es tanquen quan arriba un impuls elèctric, una hormona o un neurotransmissor. Transport de ions com Na⁺, K⁺... transportats a través de permeanses (proteïnes transportadores).

Transport Actiu

Actuen proteïnes que requereixen energia (ATP) i són sensibles a la temperatura. (Exemple: Bomba Na⁺/K⁺).

(*ATPasa: proteïna intrínseca que actuaria com a permeasa i com a enzim.)

Endocitosi

Moviments de la membrana que impliquen que el material que es transporta s'engloba a l'interior d'una vesícula. Formació d'una depressió en la superfície cel·lular que s'invagina en una cavitat on queda capturada una certa quantitat de medi extracel·lular. Aquesta cavitat es desprèn després i origina una vesícula d'endocitosi en què hi ha una gota de medi extracel·lular envoltada per una membrana que l'aïlla del hialoplasma.

Tipus d'Endocitosi (segons la mida)

• Fagocitosi: La cèl·lula captura partícules sòlides de mida gran.
• Pinocitosi: La cèl·lula captura petites gotes de líquid extracel·lular.

Funcions de l'Endocitosi

La endocitosi intervé en:

• Digestió intracel·lular.
• Emmagatzematge de reserves en la cèl·lula.
• Trànsit de substàncies a través de cèl·lules epitelials.

Mobilitat Cel·lular

En la superfície de diversos tipus de cèl·lules s'observen dues classes de fines expansions mòbils: els cilis i els flagels.

Cilis i Flagels

Els cilis i els flagels són òrgans de moviment. Provoquen o bé un moviment de la cèl·lula en el medi extracel·lular o bé un moviment del líquid extracel·lular si la cèl·lula està fixada. Contenen un feix de microtúbuls, que mostra una ordenació geomètrica molt ordenada, que s'anomena axonema: a la perifèria, a la vora de les membranes, més un altre parell de microtúbuls centrals. A la base de cada cili o flagel, en el citoplasma cel·lular, s'identifica un orgànul constituït també per microtúbuls, el cinetosoma o corpuscle basal.

Centríols

Totes les cèl·lules eucariotes (a excepció dels vegetals superiors) tenen dos centríols al citoplasma disposats perpendicularment entre si i al voltant del nucli que formen un diplosoma.

Els centríols es poden considerar centres organitzadors de microtúbuls i intervenen activament en el procés de divisió cel·lular.

Parets Cel·lulars

La Paret Vegetal

Les cèl·lules vegetals tenen una coberta més externa que envolta la membrana cel·lular, formada a partir de substàncies que han estat fabricades i expulsades per la cèl·lula mateixa. Du a terme principalment una funció de protecció i de sosteniment. Es tracta de la paret cel·lular.

Paret Primària vs. Paret Secundària

La paret primària es caracteritza perquè té una certa capacitat d'extensió, i la paret secundària perquè presenta una gran rigidesa.

La Paret Primària

És la primera que apareix quan la cèl·lula vegetal es desenvolupa. El material que la forma es compon de llargues fibres de cel·lulosa i d'altres polisacàrids. La paret primària està molt hidratada.

La Paret Secundària

Apareix per acumulació de noves substàncies, en forma de capes successives, entre la paret primària i la membrana plasmàtica. Es comença a formar quan la cèl·lula atura el seu creixement. És molt més rígida i resistent a causa d'una forta reducció del seu contingut d'aigua i de la presència de substàncies reforçants.

Plasmodesmes

S'observa la presència d'uns conductes que les travessen i que posen en contacte els citoplasmes de dues cèl·lules veïnes. Són els plasmodesmes. Són cilíndrics. Es tracta de ponts entre el contingut citoplasmàtic que permeten el transport de substàncies de baixa massa molecular.

Funció de Protecció i Turgència

Les parets cel·lulars vegetals protegeixen i permeten que aquestes visquin en ambients hipotònics on hi ha un flux d'entrada d'aigua important. La cèl·lula exerceix una pressió contra la paret i la manté en tensió (turgència).

La Paret Bacteriana

És una coberta rígida que conté la cèl·lula bacteriana i li dona forma. La seva composició es posa de manifest a través d'un procés de coloració cel·lular (la tinció de Gram).

Tinció de Gram

Aquells que després del procés de tinció apareixen amb una coloració blava són anomenats grampositius; els gramnegatius, en canvi, són roses.

Peptidoglicà

El peptidoglicà és un polisacàrid complex, que forma llargues cadenes de les quals periòdicament surten ramificacions curtes formades per quatre aminoàcids. Constitueixen una capa molt rígida.

Bacteris Grampositius

Tenen una capa força gruixuda de peptidoglicà. Aquesta massa constitueix el 90% de la massa total de la paret.

Bacteris Gramnegatius

Tenen dues capes: el peptidoglicà i una coberta més externa que conté lipopolisacàrids. Aquests confereixen toxicitat als bacteris gramnegatius que afecten el metabolisme de les cèl·lules de l'organisme humà.

Reticle Endoplasmàtic

Sèrie de replegaments membranosos que s'estenen pel citoplasma, format per una membrana que defineix un únic espai intern: el lumen del RE.

Hi ha el RE rugós que té adossats a les seves membranes externes molts ribosomes, i el RE llis que no té ribosomes.

Funcions del Reticle Endoplasmàtic

• Paper important en la biosíntesi cel·lular. Algunes proteïnes seran transportades al lumen del RE des d'on circularan per...

• RE Llis

  Paper important en la síntesi de lípids. Està desenvolupat en cèl·lules especialitzades en la producció d'hormones esteroides.

• RE Rugós

  Es relaciona amb la síntesi de proteïnes. Moltes són glicosilades, que s'uneixen a un oligosacàrid per ser transportades més fàcilment.

• Reproducció Cel·lular

  El RE intervé en la reconstrucció de l'embolcall nuclear.

• Emmagatzematge de Substàncies

  S'originen vacúols (vesícules separades del citoplasma per una membrana cel·lular) els quals emmagatzemen substàncies formades pel RE.

• Síntesi de Biomolècules

  Les proteïnes del RE rugós passen al RE llis on s'uneixen amb lípids i es formen lipoproteïnes.

Aparell de Golgi

En el citoplasma, hi ha cisternes membranoses de forma discoïdal. Cada agrupació s'anomena dictiosoma, i el conjunt d'aquestes, l'aparell de Golgi.

Aquest es troba a les cèl·lules eucariotes. El nombre de dictiosomes varia segons el tipus de cèl·lula.

Entre el RE i la cara externa del dictiosoma hi ha vesícules de transició (mena de gemmacions) i a la cara interna hi ha les vesícules de secreció. Per tant, deixen anar vesícules per la cara interna i n'incorporen d'altres per la part externa.

Funcions de l'Aparell de Golgi

• Paper important en la secreció cel·lular. Intervé, juntament amb el RE, en la síntesi i transport de substàncies.
• A més, s'encarrega de la direcció de la circulació i mobilització de macromolècules en la cèl·lula, i distribueix els productes de secreció per compartiments cel·lulars.
• Aquests productes de secreció van a les vesícules de secreció on s'originen grànuls de secreció i el contingut és abocat al medi extracel·lular per exocitosi.

Golgi i Ramón y Cajal, els dos van rebre el premi Nobel conjuntament per les seves aportacions. Per separat, es va poder establir la relació d'una nova estructura amb els processos de secreció cel·lular. L'estructura es va anomenar aparell de Golgi, tot i que és mèrit dels dos.