ORGANIZACIN Y ENVOLTURAS CELULARES PRIMERAS OBSERVACIONES Utiliz por

ORGANIZACIÓN Y ENVOLTURAS CELULARES

PRIMERAS OBSERVACIONES • Utilizó por primera vez el término célula Perfeccionó el microscopio y observó células vivas por primera vez Descubre el núcleo

TEORÍA CELULAR Hertwig, sintetizó la teoría celular y Ramón y Cajal le dio carácter universal al extenderla al tejido nervioso, neuronas independientes (teoría neuronal) , frente a la teoría reticulista (G. Golgi). Schwann (zoólogo) Schleiden (botánico) Virchow (médico) Postulados: 1. Unidad estructural: todos los seres vivos están formados por una o más células. 2. Unidad fisiológica: la célula es la unidad más pequeña de un ser vivo capaz de realizar las tres funciones vitales, las reacciones químicas tienen lugar en su interior. 3. Unidad genética: toda célula se origina a partir de otra y contiene la información hereditaria del organismo que pasa de célula a célula.

COMPARACIÓN CÉLULA PROCARIOTA-EUCARIOTA PROCARIOTA EUCARIOTA 1. Moneras 1. protoctistas, hongos, animales, vegetales 2. Menor tamaño 1 -10 µm 2. Mayor tamaño 10 -100 µm 3. No membrana nuclear, no núcleo si nucleoide, plásmidos y episomas 3. Núcleo verdadero rodeado de membrana nuclear 4. ADN circular y no asociado a histonas 4. ADN lineal, asociado a histonas 5. No mitosis 5. Si mitosis 6. No citoesqueleto ni estructuras derivadas (centriolos, huso mitótico. . ) 6. Si esqueleto y estructuras derivadas 7. No sistema de endomembranas, no orgánulos membranosos. Clorosomas, carboxisomas y vacuolas de gas 7. Sistemas de endomembranas, orgánulos membranosos, mitocondrias, cloroplastos, ret. endoplásmico, ap. Golgi, vacuolas, lisosomas, peroxisomas 8. Ribosomas menores (70 s) 8. Ribosomas mayores (80 s) 9. Pared celular de mureína 9. Pared celular vegetal de celulosa, hongos de quitina 10. Enzimas respiratorios y fotosintéticos en membrana plasmática (mesosomas) 10. Enzimas respiratorios en mitocondrias y fotosintéticos en cloroplastos 11. Flagelos de flagelina, movimiento hélice 11. Flagelos de tubulina, movimiento onda 12. Origen anterior 12. Origen posterior

REINO MONERA: ESTRUCTURA BACTERIANA Vacuolas de gas Clorosomas Material genético Carboxisoma Plasmidio Ribosomas Fimbrias Membrana plasmática Flagelo Cápsula Pared celular

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL (I) VEGETAL ANIMAL 1. Tamaño mayor 1. Tamaño menor 2. Forma más poliédrica 2. Forma más redondeadas 3. Pared celular de celulosa, pectina y hemicelulosa 3. Sin pared 4. Citocinesis por fragmoplasto (1)* 4. Citocinesis por estrangulamiento (1)* 5. Polisacárido reserva energética el almidón 5. Polisacárido reserva energética el glucógeno 6. Cloroplastos, autótrofas fotosintéticas 6. No cloroplastos, heterótrofas 7. Vacuolas mayores 7. Vacuolas menores 8. Núcleo excéntrico 8. Núcleo más centrado 9. No centriolos 9. Si centriolos 10. No capacidad para desplazarse 10. Si movimientos por cilios, flagelos y pseudópodos 11. Mitosis anastral huso mitótico a partir de una zona no diferenciada del citoplasma 11. Mitosis astral, huso mitótico a partir de centriolos.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL (II)

(1*) CITOCINESIS ANIMAL Y VEGETAL Fragmoplasto, tabique crecimiento centrífugo. Anillo contráctil de actina y miosina, Crecimiento centrípeto.

MEMBRANA CELULAR Membrana unitaria: en células eucariotas, sistema de endomembranas que delimitan diferentes orgánulos, de composición y estructura similar a la membrana plasmática con la que puede estar conectada. Propiedades: 1. Autoensamblado. 2. Autosellado. 3. Fluidez. 4. Asimetría. 5. Semipermeabilidad. Composición: 1. Lípidos (40 %) 2. Proteínas (50%) 3. Glúcidos (10%)

BICAPA FOSFOLIPÍDICA (40 %) Destacamos: 1. Fosfolípidos, anfipáticos, región polar hacia el medio y la apolar hacia el interior de la bicapa: • Glicerolípidos • Esfingolípidos 2. Colesterol, entre los fosfolípidos de las membranas de las células animales.

PROTEÍNAS (50 %) Y GLÚCIDOS (10 %) Proteínas, por su carácter anfipático pueden integrarse más o menos: 1. Integrales o intrínsecas, unidas por enlaces covalentes a lípidos, pueden ser transmembrana y periféricas. Para separarlas hay que romper la bicapa. 2. Extrínsecas, unidas mediante enlaces no covalentes a otras proteínas, son periféricas. Para aislarlas no es necesaria romper la bicapa. Glucocálix, unión de oligosacáridos (fundamentalemnte) a lípidos (glucolípidos) y proteínas (glucoproteínas) en la parte externa de la membrana.

MODELO ESTRUCTURAL MEMBRANA CELULAR: MOSAICO FLUIDO Propuesto por Singer y Nicolson: 1. Lípidos, proteínas y glúcidos dispuestos en forma de mosaico. 2. Membrana asimétrica pues la distribución de sus componentes es distinta en las dos caras: a. Glucocalix en cara extracelular. b. Córtex o corteza (filamentos protéicos) en cara interna. c. Diferente reparto de fosfolípidos y colesterol. 2. Fluida, por el movimiento lípidos (difusión lateral (1), rotación (2), flip-flop (3)), depende de: a. Longitud cadenas hidrocarbonadas: ↑ longitud, ↓ fluidez. b. Presencia insaturaciones: ↑ % insaturaciones, ↑ fluidez. c. Colesterol: ↑ % colesterol, ↓ fluidez. d. Temperatura, ↓ temperatura, ↓fluidez, aunque el colesterol aporta estabilidad manteniéndola. (2) (3) (1)

FUNCIONES MEMBRANA PLASMÁTICA SUBESTRUCTURA RESPONSABLE FUNCIÓN Bicapa lipídida 1. Barrera semipermeable, selectiva, separa el medio intracelular del extracelular. 2. Transporte de moléculas e iones en ambos sentidos. Proteínas 3. Transducción: actúan de receptores de señales químicas, el receptor se une al ligando y genera una respuesta intracelular. 4. Protección. Glúcidos 5. Lubricación. 6. Reconocimiento. 7. Unión a otras células, sustancias y partículas.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA (III) DIFUSION SIMPLE PASIVO (1*) Finalidad: 1. Ingestión, entrada de sustancias necesarias para la propia célula. 2. Excreción, salida de desechos. 3. Secreción, salida de sustancias necesarias en otros lugares. PERMEASAS DIFUSIÓN FACILITADA SIN DEFORMACIÓN MEMBRANA PROTEÍNAS CANAL ACTIVO (2*) BOMBAS FAGOCITOSIS TRANSPORTE CON DEFORMACIÓN MEMBRANA ENDOCITOSIS (3*) PINOCITOSIS EXOCITOSIS (4*) MEDIADA POR RECEPTORES TRANSCITOSIS (5*)

(1*) TRANSPORTE PASIVO Transporte pasivo: • No gasto energético. • A favor de gradiente de concentración, eléctrico o electroquímico. Tipos: 1. Difusión simple: atravesando la membrana sin transportador. Moléculas de pequeño tamaño, sin carga, hidrofóbicas (O 2, CO 2, H 2 O…) 2. Difusión facilitada por proteinas transmembrana como: a. Permeasas, experimentan cambio conformacional al unirse a la molécula a transportar, muy selectivo, específicas, depende de su saturación. b. Proteínas canal, forman un canal que se abre al unirse a un ligando o por un cambio en la carga, son más rápidas y menos selectivas que las permeasas.

(2*)TRANSPORTE ACTIVO: BOMBA DE SODIO-POTASIO Na+ Pi Bomba Na-K ATP ADP + Int K+ Al desfosforilarse se produce un cambio conformacional y se bombean dos iones de potasio hacia el interior (contra gradiente de concentración) Int Ext Transporte activo: • Si gasto energético. • En contra de gradiente. • Funciones: 1. Propagación impulso nervioso. 2. Transporte activo secundario, bomba de glucosa. 3. Mantener equilibrio osmótico y volumen celular. • Lo llevan a cabo proteínas denominadas bombas: 1. Bomba de sodio-potasio. 2. Bomba de protones (mantiene p. H ácido en lisosomas) 3. Bomba de calcio (contracción muscular) Al fosforilarse se produce un cambio conformacional de la proteína y se bombean tres iones de sodio hacia el exterior (contra gradiente electroquímico)

(3*) ENDOCITOSIS Entrada de partículas al interior celular, con deformación de la membrana por invaginación (hacia el interior) o proyección (hacia exterior), inducidas ambas por la proteína clatrina. Se forma una vesícula (fagosoma, pinocito, vesícula endocítica) que se separa y queda en el interior celular. Tipos: 1. Fagocitosis. 2. Pinocitosis. 3. Endocitosis mediada por receptores. Clatrina Fagosoma 1. Fagocitosis: introducción de partículas grandes como restos celulares e incluso células enteras como bacterias. En protozoos y glóbulos blancos. Vesícula pinocítica o pinocito 2. Pinocitosis: introducción de partículas disueltas, células eucariotas en general. 3. Endocitosis por receptor: entrada selectiva de moléculas como el colesterol (ligandos) mediante receptores acumulados en zonas denominadas depresiones revestidas con clatrina, que forman una vesícula. Clatrina Ligando Receptor Complejo receptorligando Vesícula endocítica

(4*) EXOCITOSIS Expulsión de sustancias en vesículas procedentes por gemación del aparato de Golgi y que se fusionan con la membrana plasmática liberando al exterior la sustancia. Existe un equilibrio entre endocitosis y exocitosis que mantiene el volumen celular y la longitud de la membrana pues las pérdidas por endocitosis son compensadas por el aporte por endocitosis.

(5*) TRANSCITOSIS Medio sanguíneo Tejidos Transcitosis: • Doble proceso: endocitosis-exocitosis. • Transporte a través del citoplasma, la sustancia lo atraviesa en vesículas formadas por endocitosis, que se dirigen al polo opuesto de la célula fusionándose con la membrana por exocitosis. • Característico de células endoteliales de los capilares sanguíneos, que transportan así sustancias desde la sangre a los tejidos.

DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA Adaptaciones específicas Microvellosidades (1*) Bandas de adhesión (a*) DIFERENCIACIONES Uniones intercelulares Adhesiones mecánicas (2*) Desmosomas (b*) Uniones estrechas (3*) Hemidesmosomas (c*) Uniones tipo GAP (4*)

(1*) MICROVELLOSIDADES Evaginaciones digitiformes mantenidas por un eje de actina. Función: aumentar la superficie celular, abundantes en células de tejido epitelial intestinal de absorción.

(2*) ADHESIONES MECÁNICAS Aportan resistencia a tejidos sometidos a fuertes tensiones. Son: 1. Bandas de adhesión, unión en extremo apical de células epiteliales, mediante proteínas transmembrana (cadherina) unidas a filamentos de actina. 2. Desmosoma, unión puntual a distintos niveles, mediante proteínas transmembrana (cadherinas) y filamentos de queratina. 3. Hemidesmosoma, medio desmosoma, entre la base de células epiteliales y la matriz extracelular.

(3*) UNIONES ESTRECHAS Unión celular mediante proteínas transmembrana (claudinas), que a modo de cremallera crean una capa continua que actúa como barrera al paso de sustancias, características de células epiteliales que recubren cavidades corporales.

(4*) UNIONES TIPO GAP Las proteínas transmembrana o conexinas dejan un canal o conexón, que junto al de la célula vecina permite el paso de iones y pequeñas moléculas solubles en agua, aunque no macromoléculas.

MATRIZ EXTRACELULAR En tejidos animales, medio en el que se encuentran sus células, sintetizada por la propia célula. Compuesta por: 1. Proteínas que a su vez pueden ser: a. Adhesivas, unen la matriz a la célula: fibronectina, laminina. b. Estructurales, proporcionan resistencia: colágeno, y elasticidad: elastina. 2. Polisacáridos, forman un gel de glucosaminoglucanos (GAGS) como el ácido hialurónico (heteropolisacárido que al unirse al agua adopta aspecto gelatinoso) Funciones: 1. Soporte estructural a los tejidos. 2. Difundir e intercambiar sustancias. 3. Reconocimiento celular.

PARED VEGETAL (I) En células meristemáticas (en crecimiento), células secretoras y fotosintetizadoras solo posee dos capas, de fuera hacia dentro: lámina media y pared primaria. En el resto de células aparece una tercera capa, la pared secundaria. Origen: durante la citocinesis, por fusión de vesículas del aparato de Golgi con microtúbulos del huso acromático, se forma un fragmoplasto de crecimiento centrífugo que crece hasta alcanzar la pared de la célula madre. El contenido de las vesículas forma la lámina media de las hijas que, después, depositarán su pared primaria. Funciones: 1. Dar forma, protección, rigidez e inmovilidad 2. Impedir fenómenos osmòticos desfavorables. 3. Porte erguido de la planta. 4. Unir células y conectarlas mediante punteaduras y plasmodesmos.

PARED VEGETAL (II) Estructura y composición: 1. Lámina media, primera capa que se forma, queda entre las paredes de las células vecinas uniendo y cementando, abunda la pectina. 2. Pared primaria: - Delgada y semirrígida. - Permite el crecimiento celular. - Fibras de celulosa (1*): red inmersa en matriz formada por agua (90%), polisacáridos como hemicelulosa y pectina, monosacáridos y proteínas estructurales. - Presente en todas las células. 3. Pared secundaria: - Gruesa y rígida. - impide el crecimiento. - Celulosa dispuesta en capas con diferente orientación inmersa en una matriz con menor contenido en agua (30%), reforzada por lignina (madera), sales minerales, cutina (corcho), que aporta resistencia (perdura tras la muerte celular)

(1*) FIBRAS DE CELULOSA • Moléculas de glucosa agrupadas en líneas paralelas formando fibrillas elementales (a) que se entrelazan en microfibrillas (b) que se enrollan helicoidalmente formando macrofibrillas (c) que se agrupan en fibras de celulosa (d). • (a) y (b) se observan al microscopio óptico, mientras que (c) y (d) a la lupa. Microfibrillas Fibrillas elementales

ESPECIALIZACIONES DE LA PARED: Punteaduras Simples Areoladas Punteaduras: adelgazamientos de la pared que aparece formada solo por lámina media y una fina pared primaria. Normalmente bilaterales. Tipos: 1. Areolada, sobre la punteadura crece a modo de “visera” la pared secundaria, reduciendo su abertura. 2. Simple, en caso contrario.

ESPECIALIZACIONES DE LA PARED: Plasmodesmos: comunicaciones citoplasmáticas, en las que las membranas plasmáticas de una célula se continúa con la de la célula vecina. Atravesados por túbulos del retículo endoplasmático, llamados desmotúbulos. Se suelen situar en las zonas de punteaduras.