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Fisiología médica - Capítulo 2 Guyton
La celula y sus funciones
Organización de la célula
● El núcleo y el citoplasma están separados por una membrana nuclear
● Citoplasma está separado de los líquidos circundantes por una membrana celular
● La membrana celular también es llamada membrana plasmática
● Las sustancias que componen la célula se conocen como protoplasma
● Protoplasma: Agua, iones, proteínas, carbohidratos y lípidos
○
Agua:
■ Principal medio liquido de la célula
■ Componentes químicos disueltos
■ Algunos en suspensión (micropartículas sólidas)
■ Las reacciones químicas se dan entre los productos disueltos o superficies de las
partículas en suspensión
○
Iones:
■
Potasio, magnesio, fosfato, sulfato y bicarbonato
■ Pequeñas cantidades de
sodio, cloruro y calcio
■ Son necesarios para los mecanismos de control celular.
○
Proteínas:
constituyen del 10% al 20% de la masa.
■ Estructurales:
● Filamentos largos que son polímeros de moléculas proteicas individuales
● Microtúbulos
● Citoesqueletos
● Cilios y axones nerviosos
● Husos mitóticos, masas arremolinadas de tubos filamentosos finos
● Fibras de colágeno y elastina del tejido conjuntivo
● Paredes de vasos sanguíneos
● Tendones, ligamentos, etc.
■ Funcionales:
● Compuesto por combinaciones de moléculas
● Túbulo-globular
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● Enzimas de las células
● Son móviles dentro del líquido celular
● Están adheridas a las estructuras membranosas dentro de la célula
● Catalizan reacciones químicas intracelulares específicas
○
Lípidos:
■ Tipos de sustancias solubles en disolventes grasos
■ Fosfolípidos
■ Suponen el 2% de la masa total de la célula
■ Insolubles en agua
■ Forman las barreras de la membrana celular y de la membrana intracelular
■ Triglicéridos o grasas neutras.
■ En los adipocitos los triglicéridos suponen hasta el 95%
■ Principal almacén del organismo de nutrientes energéticos
○
Hidratos de carbono o carbohidratos
■ Escasas funciones estructurales
■ Forman parte de las glucoproteínas
■ Papel importante en la nutrición celular
■ 1% de masa total
■ Hasta el 3% en las células musculares
■ 6% en los hepatocitos
■ Siempre presentes como glucosa en el líquido extracelular
■ Accesible a la célula
■ Almacén en forma de glucógeno (polímero insoluble de glucosa) se puede
despolarizar y usar como energía.
Estructura física de la célula
● Estructuras físicas organizadas- orgánulos intracelulares
● La naturaleza física de cada organelo es importante
Estructuras membranosas de la célula
● Cubren a la mayoría de los orgánulos
● Compuestas principalmente por lípidos y proteínas
● Membrana celular
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● Membrana nuclear
● Membrana de la mitocondria
● Membrana del retículo endoplásmico
● Lisosomas
● Aparato de Golgi
● Los lípidos impiden el movimiento de agua y sustancias hidrosolubles
● Las moléculas proteicas de la membrana suelen atravesarlas
● Vías especializadas organizadas en poros para el paso de sustancias específicas
● Enzimas que catalizan reacciones químicas
Membrana celular
● También denominada membrana plasmática
● Cubre a la célula
● Estructura elástica, fina y flexible
● Grosor de 7.5 a 10 nm
● Formada por proteinas y lipidos
○ 55% proteínas
○ 25% fosfolípidos
○ 13% colesterol
○ 4% otros lípidos
○ 3% carbohidratos
● La barrera lipídica impide la penetración del agua
○ Doble capa de lípidos
○ Cada una tiene una sola molécula de grosor
○ Rodea toda la superficie celular
○ Se encuentran intercaladas moléculas proteicas globulares
○ Formada por fosfolípidos
○ Un extremo hidrófilo y otro hidrófobo
○ El extremo fosfato del fosfolípido es hidrófilo
○ Porción de ácido graso es hidrófoba
○ Porciones hidrófobas se atraen mutuamente entre sí
○ Está en contacto con el agua intracelular y la extracelular
○ Capa lipídica de la zona media es impermeable a las sustancias hidrosolubles,
iones, glucosa y urea
○ Zona media penetran con facilidad
oxígeno, dióxido de carbono y alcohol
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○ Las moléculas de colesterol tienen naturaleza lipídica
○ Controla gran parte de la fluidez de la membrana
● Proteína de la membrana celular integrales y periféricas
○ Glucoproteínas en su mayoría
○
Proteínas integrales;
hacen protrusión por toda la membrana
○
Proteína periférica:
solo a una superficie de la membrana, no penetra
○ Proteínas integrales componen canales estructurales o poros
○
Poros,
pasan
iones, agua y sustancias hidrosolubles
, son selectivos
○
Proteínas transportadoras
■ Dirección contraria al gradiente electroquímico -
transporte activo
○ Otras
actúan como enzimas
○
Receptores
de los productos químicos hidrosolubles - hormonas peptídicas
○ Interacción de receptores con ligandos específicos provoca cambios
conformacionales de la proteína receptor y activa enzimáticamente la parte interna
de la proteína
○ Actúan como
segundo mensajeros
, se transmite la señal desde extracelular del
receptor al interior
● Carbohidratos de la membrana:
glucocaliz celular
○ Combinados con proteínas o lípidos en forma de
glucoproteínas o glucolípidos
○ Proteínas integrales son glucoproteínas
○ La décima parte son glucolípidos
○
Porción gluco
- hacia el exterior de la célula
○
Proteoglicanos:
hidratos de carbono unidos a núcleos de proteínas pequeñas,
unión laxa a la pared externa
○ Superficie externa tiene un recubrimiento débil que se conoce como glucocaliz
○ Funciones
■ Carga eléctrica negativa en toda la superficie, para repeler objetos
■ Glucocaliz se une al glucocáliz de otra célula
■ Actúan como componentes del receptor para unión de proteínas
■ Participan en reacciones inmunitarias
Citoplasma y sus organelos
● Lleno de partículas diminutas y grandes, y orgánulos dispersos
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● Liquido -
citosol -
proteínas, electrolitos y glucosa disueltos
● Glóbulos de grasa neutra, gránulos de glucógeno, ribosomas, vesículas secretoras
Reticulo endoplasmatico
● Red de estructuras vesiculares tubulares y planas
● Conectadas entre sí
● Paredes formadas por membranas de bicapa lipídica y proteínas
● Superficie total- 30 o 40 veces la superficie de la membrana celular
● Espacio dentro de los túbulos -
matriz endoplasmica
- medio acuoso
● Espacio está conectado con el espacio de la membrana nuclear
● Constituyen la maquinaria responsable de funciones metabólicas
Ribosomas y reticulo endoplasmatico rugoso
● Partículas granulares diminutas - ribosomas
● Ribosomas -
mezcla de ARN y proteínas
● Sintetizar nuevas moléculas proteicas
Reticulo endoplasmatico agranular
● No tiene ribosomas
● Actúan en la síntesis de sustancias lipídicas y otros procesos
● Enzimas intrarreticulares
Aparato de Golgi
● Íntimamente relacionado con el retículo endoplásmico
● Formado por cuatro o más capas apiladas de vesículas cerradas, finas y planas
● Se alinean cerca del núcleo
● Prominente en las células secretoras
● Vesículas de transporte o vesículas RE
● Las sustancias transportadas se procesan para formar lisosomas y vesículas secretoras
Lisosomas
● Organelos vesiculares - ruptura del aparato de golgi
● Se dispersan por todo el citoplasma
● Constituyen el aparato digestivo intracelular
● Digiere:
○ Estructuras celulares dañadas
○ Partículas de alimento ingerido
○ Sustancias no deseadas, bacterias
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● Diámetro de 250 a 750 nm
● Bicapa lipídica, con gránulos de 5 a 8 nm
● Agregados de proteínas de hasta 40 tipos de enzimas digestivas - hidrolasa
● A veces la célula rompe el lisosoma y se liberan las enzimas
Peroxisomas
● Similares físicamente a los lisosomas
● Formados por autorreplicación
● Contienen oxidasas
● Oxígeno + iones hidrogeno = peroxido de hidrogeno
● Peróxido de hidrógeno + catalasa = oxida sustancias venenosas
Vesiculas secretoras
● Se liberan desde el aparato de golgi
● Vesículas de almacenamiento - vesículas secretoras o gránulos secretores
● Almacenan proenzimas proteicas
Mitocondrias
● Centros neurálgicos
● Se encuentran en todas las zonas del citoplasma
● Extrae energía de los nutrientes
● La cantidad depende del requerimiento de energía
● Forma y tamaño variables
● Dos membranas de bicapa lipídica- proteínas
○ Membrana externa
○ Membrana interna
● Compartimientos se unen las enzimas oxidativas
● Cavidad interna llena con matriz, enzimas disueltas
● Enzimas + enzimas oxidativas = dióxido de carbono y agua
● Producción de ATP
● El ATP se transporta fuera de la mitocondria
● Se reproducen por sí solas
● ADN similar al del núcleo
Citoesqueleto
● Tipo especial de filamento rígido de tubulina
● Estructuras tubulares fuertes - microtúbulos
● Función principal, actuar como citoesqueleto
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Núcleo
● Centro de control de la célula
● Grandes cantidades de ADN
● Genes determinan las características de la proteínas celulares
● Controlan y promueven la reproducción de la célula
● Cromatina
● Durante la mitosis se organiza en forma de cromosomas
Membrana nuclear
● Cubierta nuclear
● Dos membranas bicapa separadas
● Membrana externa es continuación del retículo endoplásmico
● Espacio intermembrana es continuación del espacio interior del RE
● Poros nucleares atraviesan la membrana nuclear
● Borde de poros - complejo de moléculas proteínas
● Zona central del poro - 9 nm diametro
● Permite que moléculas atraviesen con facilidad
Nucleolos y formación de ribosomas
● No tienen una membrana limitante
● Acumulacion simple de grandes cantidades de ARN y proteinas
● Aumenta de tamaño cuando la célula está sintetizando proteínas
● La formación del nucléolo y de los ribosomas comienza en el núcleo
Notas de clase
● Todos los organismos vivos están compuestos por células (una o billones de ellas)
● Una célula se divide continuamente, dando lugar a los tejidos complejos y a los órganos,
y sistemas de un organismo desarrollado
● La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las
actividades necesarias para el mantenimiento de la vida
● Tiene todos los componentes fisicos y quimicos necesarios para su propio
mantenimiento, crecimiento y división
● Cuando cuentan con los nutrientes necesarios y un medio adecuado, algunas células son
capaces de seguir vivas en un recipiente de laboratorio por años
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● Ningún componente celular es capaz de sobrevivir fuera de la célula
● Unidad más pequeña indivisible -
átomo
● Unidad funcional del organismo -
célula
Definición
● Las células son las unidades funcionales de todos los organismos vivos, contienen una
organización molecular y sistemas bioquímicos que son capaces de:
○ Almacenar información genética
○ Traducir esa información en la síntesis de las moléculas que forman las células
○ Producir la energía para llevar a cabo esta actividad a partir de los nutrientes que
le llegan
○ Reproducirse pasando a su progenie toda su información genética
Teoria celular
● La idea de que las células son las unidades fundamentales de la vida es parte de la
llamada teoría celular
● Las ideas previas: Leeuwenhoek y R. Hooke en el siglo XVII
● En 1838, Schleiden y Schwann; plantas y animales están compuestos de grupos de
células y que estas son las unidad básica de los organismos vivos
● En 1855, Rudolph Virchow establece que solo se forman células nuevas a partir de una
célula preexistente (no se forman por generación espontánea)
● En 1880, August Weismann; todas las células actuales tienen sus orígenes en células
ancestrales
● El carácter universal de la teoría celular se demostró gracias a la aportación de Ramón y
Cajal en sus estudios sobre el tejido nervioso, utilizando las técnicas de tinción de Camilo
Golgi. En estos estudios pudo observar la individualidad de las neuronas
La teoría celular de nuestra época incluye las ideas expuestas por los mencionados
investigadores:
1. Todos los seres vivos están compuestos por células
2. La célula es la unidad anatomica, fisiologica y patologica de los seres vivos
3. Todas las células actuales son descendientes de células ancestrales
4. El material hereditario que contiene las características genéticas de cada célula, pasa de
las células madre a las hijas
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Descubrimiento de la célula
+ Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos
aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar
este término
Evidencia de las células descienden de células ancestrales
- Similitudes entre las proteínas que se observan en todas las células
- Ejemplo: los citocromos de todas las células son iguales en estructura, y además
desempeñan funciones casi idénticas en células de especies completamente distintas
- Ejemplo: Las clorofilas son básicamente iguales en bacterias fotosintéticas,
cianobacterias, algas, musgos, helechos, coníferas y plantas con flores
- El hecho de que todas las células tengan moléculas similares de tal complejidad es un
indicio de que las células “modernas” se han originado de un pequeño grupo de células
ancestrales
Forma de la célula
- Célula de forma variable o irregular - leucocito
- Células de forma estable, regular o típica
-
Isodiamétrica
(3 dimensiones iguales o casi iguales)
-
Esféricas
- óvulo
-
Ovoides
- levaduras
-
Cúbicas -
foliculo tiroides
-
Aplanadas
- células epiteliales, revestimiento
-
Alargadas -
musculares
-
Estrelladas
- neuronas, hepatocitos
- Eritrocitos tienen forma
discoide
Tamaño de célula
- Células
macroscópicas
(se aprecian a simple vista)- óvulo
- Células
microscópicas
(se pueden ver con el microscopio) - hepatocito
- Células
ultramicroscópicas
(se ven con el microscopio electrónico) -
Tipos celulares
+ Procariotas
+ El material genético
ADN está libremente
en el citoplasma
+ Solo posee unos orgánulos llamados
ribosomas
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+ Es el tipo de célula que presentan las bacterias
+ Membrana plasmática
+ Citoplasma
+ Nucleoide
+ Cápsula
+ Pared celular
+ Flagelos
+ Pili
+ Ribosomas
+ Mesosoma
+ Eucariotas
+ Material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo
+ Posee un gran número de orgánulos
+ Es el tipo de célula que presentan el resto de seres vivos
+ Animal
+ Membrana plasmática
+ Citoplasma
+ Nucleolo
+ Cilios
+ Aparato Golgi
+ Mitocondria
+ Lisosomas
+ Citoesqueleto
+ Centriolos
+ Vacuolas
+ Flagelos
+ Retículo E rugoso
+ Retículo E liso
+ Ribosomas
+ Vegetal
+ Membrana plasmática
+ Citoplasma
+ Núcleo
+ Nucleolo
+ Cilios
+ Aparato Golgi
+ Mitocondria
+ Vacuola central
+ Retículo E rugoso
+ Retículo E liso
+ Plastos
Estructura de las células
La estructura común a todas las células es: membrana plasmática, citoplasma y el material
genético o ADN
Membrana plasmática
- Envoltura celular consta siempre de una membrana plasmática
- Cara externa pueden aparecer el glucocálix o las paredes celulares
- Doble capa lipídica con proteínas
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- Las proteínas permiten la entrada y salida de sustancias (y muchas otras funciones)
- Los lípidos forman una barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso
externo
- Delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula
- Funciones:
- Transporte
- Reconocimiento y comunicación
Citoplasma
- Consta de dos fracciones:
- Citosol o hialoplasma
- Morfoplasma
El material genetico esta constituido por una o varias moléculas de ADN, según el tipo de
célula distinguimos
1. Celula eucariotas
a. Animal
b. Vegetal
2. Células procariotas
a. Eubacterias
b. Arqueobacterias
Células procariotas
- Presentan membrana plasmática, citoplasma y material genético
- La membrana plasmática similar a la de las eucariotas
- Además, disponen de pared celular, una cubierta gruesa y rígida por fuera de la membrana
plasmática. Por encima de ella pueden tener una capa (vaina gelatinosa)
- Interiormente muy sencillas: solo tienen ribosomas y mesosomas
- El material genético está más o menos condensado en una región denominada nucleoide,
no hay nucleolo ni membrana
- Amplia diversidad morfológica
- Pueden presentar flagelos
- Otras estructuras:
- Fimbrias: Adherencia a sustratos
- Pilis: intercambio de ADN
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Células eucariotas
- Presentan una membrana plasmática similar en todas, solo difieren entre sí el tipo de
proteína asociada a su cara externa, en relación con la función propia de cada tipo de
célula
- Tres tipos de estructura:
- El sistema endomembranoso
- Es el conjunto de estructuras membranosas intercomunicadas y de las
vesículas aisladas derivadas de ellas, que pueden ocupar la casi totalidad del
citoplasma
- Cada tipo de estructura membranosa desempeña una función distinta
- Organelos transductores de energía
- Son las mitocondrias y los cloroplastos
- Son orgánulos que poseen una doble membrana
- Su función es la producción de energía
- Estructuras carentes de membrana
- Se encuentran en el citoplasma
- Son los ribosomas, centriolos, microtúbulos y microfilamentos
- Forman el citoesqueleto
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Repaso sobre diferencias entre celula vegetal
● Pared celular
● Plastos
● Vacuola central
● Forma poliédrica
● Lisosomas primitivos
● No tiene centriolos
● Célula vegetal es más grande, hasta +
100 micras
Núcleo
- Es una cubierta membranosa doble, la envoltura nuclear, que presenta abundantes poros,
por lo que solo separa parcialmente su medio interno, el nucleoplasma, del citoplasma
- En el nucleoplasma se distinguen la cromatina y uno más nucleolos
- Núcleo es un corpúsculo, normalmente en posición central pero puede hallarse
desplazado
- Componentes internos:
- Cromatina - líquido de la célula, está el material genético
- Nucleoplasma - cuerpo del núcleo
- Nucleolo
- Envoltura nuclear (se agrega para tener la conformación completa)
- Tamaño del núcleo varía de 5 a 13 micras
- Forma casi esférica
- Volumen del núcleo y volumen citoplasma = relación citoplasmática
- Numero de nucleos
- Uninucleadas
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- Plurinucleadas
- Sincitio: por fusión de varias células uninucleadas
- Plasmodio: por división repetida del núcleo sin división del citoplasma
- Ejemplo de células
- Sincitio - sincitiotrofoblasto
- Plasmido - globulos blancos
Nucleo interfasico = núcleo estático = núcleo normal
Núcleo mitótico = núcleo en división
Envoltura nuclear
- Son dos membranas, externa e interna
- De 70-90 A de grosor
- Espacio perinuclear o intermembranoso de 200 a 300 A
- Se continua con el Reticulo Endoplasmatico
- No es interna, es un componente
- Lámina fibrosa = lámina nuclear, tiene proteínas fibrilares (filamentos intermedios)
- Tiene la función del reordenamiento de las membranas
Poros nucleares
- La envoltura nuclear separa el contenido nuclear del citoplasma
- Las dos membranas de la envoltura se interrumpen en algunos puntos formando poros
nucleares, que comunican el interior del núcleo con el citoplasma celular
- Permiten el paso de sustancias del interior de núcleo hacia el citoplasma, y viceversa, pero
el proceso es muy selectivo, solo pasa libremente las moléculas hidrosolubles
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