Teoría Celular: Estructura y Función de las Células

Teoría Celular

• La célula es la unidad anatómica o morfológica:
• Todos los organismos están formados por células, procariotas o eucariotas.
• Todas las estructuras están formadas por células.
• Es la unidad fisiológica:
• Todas las células realizan las tres funciones vitales y contribuyen a que el organismo del que forman parte también las realice.
• Todas las reacciones químicas del metabolismo necesarias para un ser vivo son llevadas a cabo por sus células.
• Es la unidad reproductiva, es decir, toda la célula viene de otra anterior.
• Es la unidad genética:
• Toda célula contiene información genética sobre la síntesis de sus estructuras, la relación de sus funciones y su control.
• Toda célula tiene capacidad para transmitir su información genética a sus descendientes.
• Todas las células de un organismo poseen la misma información genética.

Teorías:

Hooke. Primeras células observadas son en realidad paredes celulósicas de células muertas.

Leevwenhoek. Microscopio simple, animáculos (=humúnculos), preformista (animaculista). Preformismo no es igual a epígenes.

Shleiden. Todos los vegetales están formados por células. El embrión vegetal procede de la división de una célula.

Scwann. Animales

Virchow. Toda célula procede de otra anterior.

Ramon y cajal. También el sistema nervioso está formado por células.

¿Cuál es el origen y evolución de la célula?

Redi. Huevos de Harvey.

Pasteur. Matraz de cuello de cisne.

Oparin y Halde. El CH4, el NH3, el N2 y el H2 son sometidos a compuestos orgánicos.

Miller y Urey. A través de la comprobación, el oro sintetizó bases nitrogenadas, el Fox polímeros de aminoácidos y a través de Humeros, obtuvo fumeroles hidrotermales. Estableció una teoría individual, la Panspermia, de origen externo, los meteoritos, también es llamada litopanspermia, radio panspermia y panspermia dirigida

Primero moléculas inorgánicas > moléculas orgánicas sencillas > moléculas orgánicas complejas a través de polimerización, para que se lleva a cabo debe producirse una deshidratación > moléculas celulares, coacervados de Haldane (polisacáridos) y microesporas de Fox (lípidos) se forman a partir de: aislamiento del exterior, concentración de reactivos, concentración de moléculas con capacidad catalítica y el aprovechamiento único de ventajas moleculares > moléculas con capacidad de autorreplicación (motor de la evolución) > ribozimas > el mundo de la ARN > el mundo del ADN > L.U.C.A. > célula procariota > célula eucariota, cuando se elabora la teoria endosimbiotica por Margulis: Las mitocondrias (ADN y proteínas propias, capacidad de división en dos membranas). Ej: pelonyxa palustris: ameba sin mitocondria, pero en simbiosis con bacterias aerobias. Los cloroplastos (ADN y proteínas propias, capacidad de división en dos membranas) Ej: Cyanophora paraduxa:  algas sin cloroplastos, pero en simbiosis con cianobacterias.

Organización celular:

Formas acelulares (virus, viroides y priones) > Formas celulares (procariotas y eucariotas, vegetales y animales) > tejidos de animales y plantas > órganos animales y plantas superiores > aparatos > sistemas >organismos.

Diferenciación y especialización:

primero cigoto > células madre embrionarias totipotentes > células madre pluripotentes > células madre multipotentes

ORGÁNULOS

-MEMBRANA PLASMATICA

Estructura

Modelo de mosaico fluido, se denomina mosaico porque está formada por una doble capa de lípidos; está formada por un conjunto de proteínas a ambos lados, y por último está formada por glúcidos en la capa exterior. Se denomina fluido porque presenta movimientos internos de lípidos y proteínas. Es fluido por el desplazamiento de los fosfolipidos que tiene una rotación sobre su eje, difusión lateralmente, flexión o inflexión del acido graso insaturado, y el efecto flip flop entre capa. La fluidez o rigidez de la membrana plasmática viene determinada por la cantidad de colesterol y de fosfolípidos.

Partes:

lípidos de membrana: son los que contribuyen a la estructura. Fosfolípidos (pueden ser de tipo polar (hidrófila) formados por glicerina, más un grupo fosfato, más un radical hacia fuera en contacto con el medio interior y el medio externo. La Polar es hidrófoba y está formada por ácido grasos inmersos dentro de la membrana plasmática (ácidos grasos saturados o ácidos grasos insaturados). En algunos casos son esfingolípidos. El colesterol (son los que mantienen el equilibrio entre rigidez y fluidez).

Factores de la fluidez: depende de la saturación y extensión de los ácidos grasos, de la temperatura y el colesterol.  Es fluido si los ácidos grasos son de cadena corta e insaturados, si la temperatura es alta y si el porcentaje colesterol es bajo. Es rígida silos ácidos grasos son saturados de cadena larga a temperatura baja y con un porcentaje colesterol alto.

proteínas de membrana: tienen funciones biológicas de la membrana plasmática.

Se dividen en: integrales o intrinsecas (son proteinas hidrófobas que se encuentran fuertemente unidas a la parte a polar de los fosfolípidos; proteinas transmembrana (parte hidrófila y parte hidrófoba, se encuentran a ambos lados de la membrana plasmática); Periféricas (hidrofílicas que se encuentra unidas débilmente por un enlace iónico a la parte polar de los fosfolípidos.

Las proteínas pueden sufrir los mismos desplazamientos que los fosfolípidos, a excepción del flip flop. Pueden llamarse glucoproteinas que se localizan en la cara externa, forman el glucocálix.

glúcidos de membrana: se dividen en glucolípidos (menos importante que las glucoproteínas, pero también forman el glucocálix).

Función

Instalación selectiva de sustancias (transporte) unión de células, comunicación celular, reconocimiento celular, sitios de anclaje de componentes celulares, transducción de señales y actividad enzimática.

Transporte sin modificación de MP:

• transporte pasivo (no requiere energía ni actividad ATP, está a favor de gradiente: concentración, eléctrico y electroquímico.
• difusión simple (directamente):
• apolares: gases O2 y N2, hormonas esteroideas y los lípidos.
• polares sin carga: el agua, el alcohol, la glicerina, la urea y el CO2
• difusión facilitada por proteínas transmembranales:
• iones: proteínas canales o canales iónicos dependientes de ligandos (hormonas nervio transmisoras) y también son dependientes del voltaje (variaciones en el potencial iónico de la membrana plasmática).
• moléculas grandes: permeasas, carriers o transportadoras (cambio conformacional reversible de solo proteínas).
• Agua: acuapurinas.
• Transporte activo (requiere energía, es decir, actividad ATP-asa, y está en contra de gradiente)
• Bamba Na+/k+: Salen 3Na+ y entran 2k+.

transporte con modificación de membrana plasmática (macromoléculas, bacterias, virus, sustancias que se transportan con modificación de MP).

• Endocitosis: entrada de partículas mediante vesículas formadas por membrana.
• Fagocitosis: mediante pseudopodos o fagosomas, vacuolas digestivas (partículas muy grandes, bacterias, virus o células dañadas o envejecidas.
• Pinocitosis: mediante caveolas, vesículas líquidas.
• endocitosis: mediante depresiones de la membrana plasmática cubierta por un receptor. Son moléculas específicas como por ejemplo el colesterol.
• Exocitosis: la salida de partículas mediante vesículas formadas por membranas procedentes del retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. son sustancias para regenerar la MP y la matriz, sustancias secretoras (hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivas) y deshechos.

uniones entre células:

• por su forma o extensión:
• zónulas: bandas por toda la célula.
• Maculas: zonas concretas
• por su función:
• Uniones ocluyentes (zonas íntimas, uniones estrechas, uniones herméticas, uniones de oclusión): impiden el paso de sustancias por el espacio intercelular como los epitelios. La unión se produce entre bandas de proteína transmembrana, ocludinas y claudinas, y entre células adyacentes, que impiden el paso de sustancias por el espacio interno.
• Uniones comunicantes (uniones GAP, uniones comunicantes): permiten el paso de sustancias entre células adyacentes, células musculares y células nerviosas. Entre células adyacentes, a través de conexiones, conexinas. Se produce un intercambio de sustancias entre células adyacentes, comunicación celular.
• Uniones de anclaje:  que permite la unión de anclaje entre células adyacentes, células y la matriz extracelular, pueden ser epitelios y tejido conjuntivo.
• Desmosomas: anclaje de filamentos intermedios del citoesqueleto de células adyacentes, a través de proteínas transmembrales reforzada por placa densa. Es una unión de anclaje de células adyacentes de tejidos sometidos a más tensión.
• Hemidesmosomas: anclaje de filamentos intermedios del citoesqueleto de una célula y una matriz extracelular a través de proteínas transmembrana, integrinas, reforzada por una placa densa.
• Zonas adherens (uniones adherentes): anclaje de microfilamentos de actina de citoesqueleto de células adyacentes a través de proteínas transmembrales, adherinas. No esta reforzada por placa densa.

-MATRIZ EXTRACELULAR

Estructura

Es un complejo entramado de proteinas y polisacaridos que rodea las células en tejidos animales, está sintetizada en el interior de la célula y luego secretado en la propia membrana plasmática, es poco abundante y está formada por tejido epitelial o tejido muscular, es muy abundante el tejido conectivo.

• sustancia amorfa (sustancia fundamental):
• glucosaminoglucanos (ósidos>holósidos>heteropolísacaridos): presenta carga negativa y sirven para hidratación.
• Ácido hialurónico. Piel.
• Condroitina. Cartílago.
• Proteoglucanos (glucosaminoglucano + proteínas).
• fibras proteicas:
• colágeno. Resistencia.
• elastinas. Elasticidad.
• Fibronectina. mantiene unidos los diferentes componentes de la matriz y estos a las células
• Interines. mantienen unidas las células de la matriz

Funciones

Aporte estructural de tejidos y células, hidratación resistencia a la comprensión, difusión, control y filtro de sustancias, migraciones y organización de las células, y reserva de nutrientes hormonas etcétera.

-CITOPLASMA

Estructura

• Están formadas por citosol o hialoplasma con un 85% de agua, moléculas diversas (aa, proteínas estructurales y enzimas) e inclusiones citoplasmáticas (gránulos de glucógeno, célula muscular e hígado, gotas de triglicéridos).
• Citoesqueleto.

Sí la glucosa estuviera disuelta sería más fácil habría más fenómenos osmóticos si tengo glucosa más glucosa habría glucogeno que no soluble y por lo tanto no afecta a los fenomenos osmoticos si la cosa entra en la célula explota otra parte de la estructura es el citoesqueleto.

Función

Son disoluciones tampón lo que provoca un equilibrio del pH, son un emirión de pseudópodos, interconversiones sol y gel, almacén de sustancias, y de metabolismo: realizan glucolisis-fermentación la gluconeogénesis y la glucogenólisis, lipogénesis, hidrolisis de grasas y también hacen una síntesis y activación del ARNT y una síntesis (ribosomas), plegamiento y degradación(proteosomas) de proteínas.

-CITOESQUELETO

Estructura

Es un armazón complejo de fibras proteicas. es dinámico, es decir, se ensambla y organiza en función de las necesidades.

Función

Tienen forma celular, organización y desplazamiento de orgánulos, desplazamiento celular de pseudópodos cilios y flagelos, división celular y contracción muscular.

Tipos

• Microfilamentos: dos protofilamentos de actina (proteína globular) que se enrollan de forma dextrógira. existe polaridad por un extremo se da polimerización, y por otro extremo, despolimerización. A excepción de los microfilamentos de actina de los sarcómeros. tienen forma celular (córtex). tienen contracción muscular (sarcómeros). división celular (anillo contractil de citocinesis) desplazamiento célula (pseudópodos). absorción de nutrientes (microvellosidades) y unión de células (zonulas adherens).
• filamentos intermedios: son una asociación de proteínas fibrosas donde no existe polaridad, es muy estable y resistente. Forma estructuras:
• tonofilamentos (filamentos internos de queratina de células epiteliales).
• neurofilamentos (filamentos de los axones neuronales).
• filamentos de desmina (filamentos de células musculares).
• filamentos de vimentina (filamentos del tejido conjuntivo).
• microtúbulos: que son 13 protofilamentos cada uno formado por dimeros de tubulina alfa y beta de proteinas globulares los 13 protofilamentos se disponen en forma de cilindro hueco existe polaridad, pueden ser centriolos, cilios y flagelos, forman el hueso mitotico y desplazamiento de orgánulos y formas celulares.

-CENTROSOMA. centro organizador de microtubulos.

Estructura

No está rodeado por membrana, se sitúan generalmente cerca del núcleo y normalmente por debajo del aparato de Golgi.

• diplosoma (par de centriolos dispuestos perpendicularmente).
• Centriolo: cilindro hueco constituido por 9 tripletes de microtúbulos A, B y C y proteínas accesorias
• MT A: completo (13 protofilamentos de tubulina alfa y beta, es el más próximo al eje)
• MT B y C: incompletos (10 protofilamentos de tubulina alfa o beta, es el más alejado del eje.
• Proteínas accesorias: filamentos de nexina que une MT C y MT A de tripletes adyacentes.
• material pericentriolar: sustancia densa que rodea los centriolos.
• fibras del Aster: microtúbulos que irradian del material pericentriolar.

en animales, algas y la mayoría de protozoos existen centriolos y aster, y en aves, hongos y algunos protozoos no existen centriolos y no existe el Aster.

Función

Formacion organizacion de los microtubulos del citoesqueleto, formación y organización del hueso mitótico, y formación y organización de los cilios y flagelos

-CILIOS Y FLAGELOS

Estructura

Son prolongaciones de la célula (citoplasma+MT). están formados por microtúbulos y proteínas asociadas. Cilios: cortos y abundantes con movimiento vibrátil. Flagelos: largos y escasos y movimiento ondulatorio están formados por cuerpo basal por debajo de la membrana plasmática, y el axonema por encima de la membrana plasmática, un par de microtubulos centrales rodeados por una vaina a pares de microtúbulos (A completo y B incompleto) periféricos. filamentos de nexina que conectan los pares adyacentes y los brazos de dineína de un microtúbulo A hacia MT B. filamentos radiales desde el MT a hacia la vaina

-RETICULO ENDOPLASMATICO

Estructura

Constituido por membrana, similar a la membrana plasmática, constituido por saculos y túbulos, tiene una cara citosolica y un interior igual al lumen.

• RER (ribosomas y proteínas): ribosomas de cara citosólica donde la unidad grande del ribosoma se une a proteínas de anclaje (riboforina) y se relaciona con la envoltura nuclear. Está en toda célula, a excepción de los espermatozoides.
• REL (lípidos): no tiene ribosomas y es escaso en muchas células vegetales, pero es abundante en células musculares de reticulo sarcoplásmico, células intersticiales de ovario testículo, y en los hepatocitos.

Función

• RER: síntesis de proteínas secretadas al exterior o de la membrana plasmática. algunas de estas proteínas pueden comenzar a sintetizar en ribosomas libres no anclados.

glucosilación de proteínas glucoproteinas inicio retículo endoplasmático rugoso finalización en aparato de Golgi.

• REL: síntesis de lípidos y derivados
• Lípidos de MP: fosfolípidos, colesterol y glucolípidos.
• hormonas esteroideas: hormonas sexuales, células intersticiales de ovarios y testículos.
• ácidos biliares: hepatocitos.
• detoxificación (transformación de sustancias tóxicas en otras). sustancias liposolubles tóxicas sustancias hidrosolubles (pulmón, riñón, intestino y piel).
• Almacén y regulación de niveles de Ca2+ intracelular.
• secreción de C2+ al exterior.
• proliferación celular
• contracción muscular.

-APARATO DE GOLGI

Estructura

Está constituido por membrana similar a la membrana plasmática está muy desarrollada en celulas secretoras es la unidad anatomica y fisiologica está formada por el discosoma que son sáculos aplanados o vesículas.

Función

Glucosilación de proteínas iniciada en el retículo endoplasmático, síntesis de lípidos de membrana plasmática (glucolípidos y esfingomielina), renovación de membrana plasmática, formacion de lisosomas, formacion de vesiculas secretoras, formacion de polisacaridos complejos de la pared celular vegetal (hemicelulosa pectina) y formación de polisacaridos complejos de Matriz extracelular (proteoglucanos)

-MITOCONDRIAS

Estructura

Tamaño similar a las células procariotas, tienen ADN mitocondrial, tienen ribosomas mitocondriales, tienen doble membrana, externa similar a la membrana plasmática de las células eucariotas e internas similar a la membrana plasmática de las células procariotas, conjunto de mitocondrias (condrioma)

• la membrana externa es Lisa tiene un 40% de lipidos y 60% de proteínas tiene alto colesterol y baja cardialipina son purinas, es muy permeable.
• membrana interna hay crestas mitocondriales, un 20% de lípidos y un 80% de proteínas, un bajo colesterol y alto nivel de cardiolipina, no son purinas es decir poco permeable son proteínas de la c.t.e. y proteínas de la ATP asa o ATP sintetasa.
• espacio intermembranoso similar citosol.
• matriz mitocondrial que está formada por ADN mitocondrial, ribozimas mitocondriales y proteínas. la enzima de la respiración celular. metabolitos intermediarios de metabolismo oxidativo.

Función

Respiración celular

• matriz: descarboxilación oxidativa del piruvato acetil coenzima A. beta oxidación de ácidos grasos y el ciclo de Krebs.
• membrana interna: cadena transportadora de electrones CTE y una fosforilacion oxidativa, es decir, sintetización de ATP.
• membrana externa: activación de ácidos grasos y un transporte selectivo

-CLOROPLASTOS, también llamado protoplastos, se pueden dividir en cloroplastos (clorofila) cromoplastos (carotenoides xaintofila, licopeno) y leucoplastos (almidón y proteínas).

Estructura

Tiene 3 sistemas de membrana, tiene ADN cloroplasto, tienen ribosomas de cloroplasto, la membrana externa es lisa y purina, es decir, muy permeable,  la membrana interna es lisa y no purina pero si tiene proteínas transmembrana, es decir,  permeabilidad selectiva, el espacio intermembranoso es una composición similar al citosol, la membrana del tilacoides es la más importante, formado por el tilacoides de la Grana (CTE y ATP asa) y luego está el tilacoides del estroma (fotosistemas), el espacio intratilacoidal (lumen) y por último, el estroma, formado por ADN, ribosomas y coenzimas del ciclo de Calvin.

Función

Tiene una fase lumínica que necesita E. lumínica. se obtiene energía química, es decir, ATP a partir de la energia luminica y poder reductor (NADPH) de la membrana del tilacoides, y tiene una fase oscura que no necesita energía lumínica, pero se obtiene glucosa a partir de la energía ATP y poder reductor NADPH generando energía lumínica y fijando el carbono del CO2.

-PARED CELULAR

Estructura

Tiene tres capas: 1 lámina media, la más externa compuesta por células vecinas y constituida por proteínas y pectina. 2 pared primaria, es la más interna la más delgada está constituida por microfibrillas de celulosa y hemicelulosa y 3 pared secundaria, es una tercera capa dispuesta entre las otras anteriores es la más gruesa de las 3 y está constituida por microfibrillas de celulosa dispuestas a capas perpendiculares luego están las impregnaciones de lignina y suberina y cutina.

Función

Soporte mecánico (exoesqueleto), soporte frente a fenomenos osmóticos, resistencia frente a parásitos y comunicación entre células (punteaduras y plasmodesmos) y orienta el crecimiento vegetal.