CITOPLASMA
Citoplasma o matriz citoplasmática, incluye orgánulos al citosol, que es una sustancia fluida
parecida a un gel. Este mismo está compuesto por agua, iones, metabolitos de bajo peso
molecular y macromoléculas,
principalmente proteínas. Aquí se dan
reacciones como la síntesis de
proteínas, de lípidos y las etapas
iníciales en la obtención de energía
partiendo desde los azucares.
Se considera una materia no amorfa,
atravesada por una red
tridimensional de filamentos y
túbulos proteicos interconectados,
formando el citoesqueleto. Exclusivo
de las eucariotas y se extiende por
todo el citosol, desde el núcleo hasta
la cara interna de la membrana
plasmática, determina la forma de la
célula y organización estructural del
citoplasma. Este mismo es una
estructura dinámica, sus componentes proteicos se acoplan y desacoplan de acuerdo al
movimiento y a los cambios de forma de la célula.
El citoesqueleto cumple funciones básicas en él la célula:
- Proporciona soporte estructural.
- Brinda organización interna
- Contribuye a la forma de la célula
- Participa en el movimiento y división celular
- Facilita el transporte de orgánulos
- Se asocia a las uniones celulares.
Los componentes principales en el citoesquesqueleto
son: Microfilamentos, Filamentos intermedios y
Microtubulos.
Los Microfilamentos presentan funciones dinámicas, los filamentos intermedios soportan la
envoltura nuclear, la membrana plasmática y participan en la relación entre las células, mientras
que los microtubulos radian desde el centrosoma y están presentes en el centriolo, cilos y flagelos,
sirven como transporte de vesículas y otros orgánanulos que se desplazan por la acción de
proteínas motoras especificas.
Con respecto a lo estructural, a los microtubulos se les asigna la resistencia a la distorsión cuando
la célula se comprime, a los filamentos el funcionamiento contráctil para generar tensión y a los
filamentos intermedios la elasticidad y resistencia a las fuerzas de tensión.
La integración mecánica de estos tres, se da por la acción de las proteínas de unión que los
conectan entre sí, constituyendo un andamiaje que integra los componentes del citoesqueleto y
organiza la estructura interna de la célula.
Microfilamentos:
Son estructuras polarizadas e inestables, tienen forma de fibras largas, delgadas y flexibles. Se
distribuyen cerca de la membrana plasmática, los mismos están formados por Actina, se
disponen de forma adyacente a la membrana formando la corteza celular. Se extienden sobre las
prolongaciones de la membrana, constituyendo porciones que facilitan el movimiento. Esta trama
interconectada permite la rápida difusión de líquidos y metabolitos por todo el citoplasma.
Las funciones son:
- Contracción celular: Requiere una proteína llamada miosina, al interaccionar se provoca la
contracción muscular.
- Formación de mircovellosidades (forman parte de la citocinesis)
- División celular: contracción.
- Movimiento ameboide: en células animales
- Corriente citoplasmática: en células vegetales.
Filamentos Intermedios
Se distribuyen dando una estructura proteica al citoplasma. Son más gruesos que los
Microfilamentos, están formados por diferentes proteínas, las cuales constituyen fibras que
se enrollan formando diversos tejidos como: Queratinas, Vimetinas, Neurofilamentosos.
Son más estables, insolubles y resistentes a temperaturas extremas.
Las funciones que cumplen:
- Asociado al soporte estructural: del citoesqueleto y de la membrana plasmática.
- Soporte mecánico de las grandes tensiones, en las células epidérmicas (queratinas).
- Estructural: Lamina nuclear, Armazón denso debajo de la membrana.
Se lo considera completo cuando está
formado por ocho protofilamentosos.
Microtúbulos
Son los componentes de mayor tamaño en las células eucariotas. Se clasifican en dos grande
grupos:
- Microtubulos del axonema: están altamente organizados y estables relacionados al movimiento
celular: cilos y flagelos.
- Microtubulos citoplasmáticos: están distribuidos en el citosol e intervienen en la migración de
cromosomas a través de las fibras del huso mitótico, en el transporte de vesículas, regulación de
los depósitos de celulosa (paredes vegetales) y en la localización del retículo endoplasmatico y
complejo de golgi. Esta es una red laxa y dinámica.
En general los microtubulos son más rígidos y son producidos en una zona muy cercana al núcleo y
se expanden por todo el citoplasma. Se enlazan y desenlazan con facilidad.
Están formados por unidades de tubulina Alfa y Beta.
Estas mismas tienen una dirección
de síntesis y de desenlace, de esta
manera cumplen su función en la
división celular, para poder
arrastrar los cromosomas hacia los
extremos polares.
El montaje de los microtúbulos a partir de la tubulina es un proceso programado y orientado en
centros organizadores de microtúbulos. Es el lugar donde se inicia el ensamblaje de los
microtúbulos llamados: Centrosomas y se ubican cerca del núcleo. Estos centros están implicados
en la formación de los cuerpos basales de los cilios y flagelos. Facilitan el movimiento de energía
de las moléculas de ATP. A lo largo del microtúbulos puede desplazarse un orgánulo o una
vesícula, mediante proteínas como la dineína y kinesina.
Las funciones que cumplen los microtúbulos son:
- Ubicación y movimiento de los orgánulos: organización dada por el centrosoma, ubicación y
movimiento de los orgánulos citoplasmáticos. Actúan como un soporte que transporta diversas
estructuras
. Participan en el proceso de división celular, cuando en la anafase los cromosomas
se movilizan hacia los polos.
- Motilidad celular: constituyen cilos y flagelos.
- Orientación de microfibrillas: determinan la orientación de las microfibrillas de celulosa en la
pared celular.
- Morfogénesis: Adquisición de la forma durante la diferenciación celular, vinculado al crecimiento
polar que poseen.
Centrosoma
Centro organizador de microtubulos en células
animales. Se localiza junto al núcleo, cerca del
área central en células interfásicas, que no
están en proceso de división. Está formado por
un par de centriolos, que son cilindros huecos
constituidos por nueve tripletes de
microtubulos.
Cilos y Flagelos
Son prolongaciones de la membrana plasmática,
sostenidos por microtúbulos, responsables del
movimiento de varios tipos de células eucariotas.
Los cilos determinan que las células se desplacen en
el líquido o viceversa. En los animales la función es
el movimiento de los fluidos y mucus sobre la
superficie de las capas epiteliales.
Los flagelos producen movimientos ondulatorios. Las células presentan un flagelo
(espermatozoides) o dos flagelos (algas unicelulares fotosintéticas).
La estructura fundamental es el axonema, constituido por microtubulos y proteínas asociadas.
Formado por microtubulos centrales, rodeados por microtubulos exteriores y se conectan entre si
por proteínas llamadas nexinas. La daneína dirige el movimiento de los cilos y flagelos.
Tiene una estructura similar al centriolo denominada cuerpo basal en el axonema.
MEMBRANA PLASMATICA
Es el límite entre el medio extracelular y el intracelular, actúa como barrera selectiva, por ello
determina la composición del citosol. Esto define la identidad de la célula, motivo por el cual se ha
establecido que es la estructura más importante de la evolución celular.
Todas las membranas están formadas por lípidos y proteínas, y en menor proporción por glúcidos.
- LÍPIDOS: están formados por lípidos complejos y
esteroles.
-Lípidos complejos: los más abundantes son los
fosfolipidos. La distribución y características de los
fosfolipidos determinan la función de la membrana.
Constituyen verdaderas micelas.
Entre los glicolípidos, se forman al incorporar
carbohidratos a los lípidos, se encuentran como
constituyentes de la membrana glicerofosfolípidos y
esfingofosfolipidos.
La estructura de estos lípidos son determinantes en la
funcionalidad de la membrana. Los ácidos grasos
insaturados, son de menor punto de fusión y brindan mayor fluidez a las membranas. Poseen una
porción hidrofílica y otra hidrofóbica, que al estar en la misma molécula se la define como
anfipática.
En el interior hidrófobo, los lípidos se asocian entre sí a través de las fuerzas de Van der Waals.
La distribución de los fosfolipidos en bicapa, resulta determinante en su función, de esta manera la
posición de las cadenas hidrofóbicas hacia el interior hace que las membranas sean impermeables
a sustancias hidrosolubles. Esta bicapa se encuentra en estado fluido viscoso, por lo que las largas
cadenas de ácidos grasos se mueven libremente en el interior de la membrana, haciendo que ésta
resulte ligera y flexible, facilitando los mecanismos de transporte y permitiendo la actividad de las
enzimas.
- ESTEROLES:
El Colesterol sólo se encuentra presente en las células eucariotas animales. Se encuentra entre las
colas apolares. Sus funciones son, contribuir al carácter de semipermeabilidad, regula la fluidez de
la membrana y brinda rigidez a la porción.
En las células eucariotas vegételas el esterol presente se denomina Fitoesterol, su función es
medir la fluidez de las membranas ante cambios de temperatura.
Se incorporan nuevas sustancias a la célula mediante la endocitosis.
- PROTEÍNAS:
Son elementos estructurales fundamentales, están constituidos por una secuencia de aminoácidos
unidos por enlaces peptidicos. Tiene cuatro fases, en la primera se forma por la alfa hélice y al
llegar a la cuarta la estructura ya esta formada.
Existen diferentes tipos de proteínas, la cuales pueden ser:
Periféricas: Se unen a un glúcido y facilita la funcionalidad de la bicapa.
Integrales: Intercala la bicapa y su función es transportadora.
Ancladas: Se localiza fuera de la bicapa, conectada a los lípidos mediante enlaces covalentes.
FUNCIONES QUE DEBEN CUMPLIR:
-
Transporte
- Enzimática
- Recepción
- Señalización
- Comunicación celular
- Anclaje al citoesqueleto
- GLÚCIDOS:
Compuesto por Hidratos de Carbono,
generalmente son oligosacaridos. Los
mismos se ubican por encima de la
membrana plasmática (exterior de la
membrana).
Las Funciones que cumplen son:
- Regula el microambiente en la
superficie.
- Aumenta la concentración de
enzimas.
- Reconocimiento celular.
- Protección celular.
Los componentes se encuentran ligados o asociados al colesterol:
- Base lipídica: áreas más espesas, menos fluidas que en el resto de la membrana.
- Cáveolas: Invaginaciones de la membrana.
Las funciones de estos componentes son la detección y dar respuestas a señales químicas que
recibe la célula.
Dentro de las Propiedades de las membranas, encontramos tres que son de mayor importancia:
-
Permeabilidad Selectiva: mantiene el medio intracelular diferenciado del entorno. Permite el
funcionamiento celular y regula el movimiento de sustancias, referido al ingreso de sustancias
para mantener los procesos vitales y la síntesis de sustancias, y a la salida de productos de
desecho que deben ser eliminados.
- Fluidez de la membrana: Brinda flexibilidad a la estructura, permite la adaptación homeoviscosa.
Regula el aumento de temperaturas, de insaturaciones en los lípidos, el aumento a lo largo de
lípidos y en concentraciones de colesterol.
Es decir, los cambios de los lípidos impiden efectos directos de la temperatura sobre la fluidez de
la membrana para que pueda cumplir con sus funciones.
- Autoensamblaje y Autosellado:
Permite, gracias a la fluidez de la membrana, formar vesículas y al acercarse a la membrana puede
incluir o excluís sustancias.
TRANSPORTE
Puede ser Pasivo o Activo: Intercambio de sustancias a través de la membrana plasmática por
diversos mecanismos de transporte.
Transporte Pasivo:
Permite el pasaje de las moléculas a través de las
membranas biológicas a favor de un gradiente de
concentración, Sin Gasto de Energía, estos mecanismos
pueden ser:
-Difusión Simple: Movimiento a favor de un gradiente no
asistido. Ocurre en moléculas polares (gases, sustancias
liposolubles, benceno) y pequeñas, no hay gasto de energía.
La velocidad del transporte es siempre proporcional a la
diferencia entre las concentraciones a ambos lados de la
membrana.
-Difusión Facilitada: Movimiento a favor de un gradiente asistido por proteínas. Sin gasto de
energía y con la participación de proteínas transportadoras: canales iónicos (las proteínas
constituyen conductos hidrofilicos que recorren el espesor de la membrana y permiten del flujo
pasivo de iones. Hay otros que siempre están abiertos para reacciones químicas, eléctricas o
mecánicas) y permeasas (son especificas y la molécula transportada debe unirse a un sitio
especifico de la proteína).
- Canal de agua: Acuaporinas: se disponen de manera intrínseca en la bicapalipídica y Hemiporo
formando un canal por donde pasan las moléculas de agua.
Transporte Activo:
Transporte de solutos en contra de un gradiente de concentración Con gasto de energía. Es
primario, secundario y en
masa.
- Primario: Bomba de
sodio/Potasio: puede
intercambiar y permitir una
concentración dentro de la
célula. Equilibrio se genera
cuando hay un intercambio,
se está moviendo el gradiente
en gran concentración. Se
genera un gradiente
electroquímico. Este traspaso
por la bomba (en la imagen es la rosa y los puntos verdes son los que fluyen de la membrana) se
da en tres espacios:
- para vincularse con el sodio.
- para vincularse con el potasio
- transporte activo que requiere de energía.
- Secundario: Se usa la energía generada por el transporte de sustancias y la fuerza generada le
permite al soluto ingresar o egresar. Aquí actúan los transportadores acoplados, son proteínas en
las que la transferencia de un soluto depende de la transferencia simultanea de un segundo
soluto, en la misma dirección transporte unidireccional o semiporte, y en dirección opuesta
conocido como transporte de intercambio o antiporte.
- En Masa: Transporte de macromoléculas y partículas supramolares, que requiere gasto de
energía. Estos mecanismos incluyen procesos como la endocitosis (ingresar al interior celular)
puede ser fagocitosis (sólidos) o pinocitosis (líquidos) y procesos como la exocitosis (permite la
salida de la sustancia)
En la membrana se encuentran microvellosidades que son estructuras presentes en linfocitos,
hepatocitos, ovocitos y células del epitelio intestinal entre otros. Son extensiones digitiformes de
la membrana plasmática, abundantes en especial en las células implicadas en la absorción. Las
funciones más importantes son: reforzar la cohesión entre las células, proporcionar una reserva de
la membrana que facilitará rápidos cambios en la forma celular, aumentar la superficie y la
velocidad de transporte.
NÚCLEO CELULAR
Se define como la porción celular delimitada por una doble membrana, que contiene información
genética de la célula y los mecanismos de control para la expresión de la misma. La función
principal es el transporte de sustancias en forma selectiva, pasan a través de los poros (estructuras
proteicas).
Los componentes mas importantes del núcleo son:
- Nucleoplasma: agua, iones, proteínas (sintetizados en el citosol)
- ADN: En forma filamentosa: cromatina ADN asociado a proteínas
-ARNs: son diversos y cumplen diversas funciones
- Nucléolo: Síntesis y procesamiento de ARNr
La envoltura nuclear: es una estructura compleja y está formada por:
- LA ENVOLTURA NUCLEAR: Protege el material genético de la acción de las enzimas del citoplasma
y de los movimientos del citoesqueleto, que podrían dañar el ADN. Permite un mejor control de
los procesos que se realizan entre el núcleo y el citoplasma, regulando el tráfico bidireccional de
sustancias a través de los poros.
- MEMBRANA NUCLEAR EXTERNA: se continúa del retículo endoplasmatico, proporcionando
continuidad entre el espacio perinuclear y el lumen del RE.
- MEMBRANA NULEAR INTERNA: Tiene proteínas únicas y específicas para el núcleo y se halla
sostenida por la lámina nuclear, es una red de filamentos intermedios dispuestos en diferentes
direcciones formando una estructura bidimensional. La función de la lámina es proporcionar un
soporte estructural a la envoltura nuclear y ofrecer posibles puntos de anclaje a la cromatina.
Los POROS, son las únicas vías entre el
núcleo y el citoplasma, pueden pasar
pequeñas moléculas polares, iones y
macromoléculas como proteínas, ARNs y
partículas como las ribosomas que se
producen en el nucléolo. Estos se
encuentran en gran cantidad y se forman por
la fusión de las membranas nucleares
externa e interna, rodeados por una
complicada estructura proteica que se
denomina complejo del poro constituido por
ocho subunidades proteicas.
El extremo citosólico de dichas columnas
proteicas, constituyen un anillo nuclear que
las mantiene unidas. Dentro de ambos
anillos se encuentra el canal central, el cual
contiene una estructura llamada transportador central. En el anillo citoplasmático hay filamentos
de proteínas hacia el citoplasma y desde el anillo nuclear los filamentos se extienden formando
una cesta.
Este mismo actúa como un diafragma de acuerdo al tamaño de las partículas que lo atraviesan, el
paso es por difusión pasiva, ARNs o subunidades ribosomales y se requiere gasto de energía en
forma de ATP.
Las proteínas atraviesan el complejo del poro plegadas y ayudadas por otras proteínas llamadas
importinas. Todo este proceso también ocurre con la salida de las proteínas o ARNr del núcleo al
citoplasma.
Composición interna del núcleo interfásico
- Nucleoplasma: gel formado por agua, iones, proteínas que se sintetizan en el citosol e ingresan
por por los poros nucleares y ARNs. Estructura denominada matriz nuclear. Se encuentra inmersa
la cromatina, se lleva a cabo la replicación del ADN y los procesos de síntesis de ARN.
- Cromatina: se halla constituida por moléculas de ADN en forma fibrosa, asociada a proteínas
llamadas histonas. Se presentan en diferentes niveles de enrollamiento, lo que permite la
compactación de grandes cantidades de ADN. Durante la interfase la cromatina no está
compactada, en esta etapa es la que permite al ADN estar disponible para cumplir con los
procesos de replicación y transcripción.
Existen dos tipos de cromatinas:
- Heterocromatina: presenta mayor grado de empaquetamiento con el fin de que el ADN que
contiene no se transcriba y permanezca funcionalmente inactivo, dicho ADN se localiza en la
periferia del núcleo.
- Eurocromatina: Es la cromatina descondensada y laxa con el fin de que el ADN este
suficientemente distendido para que pueda llevarse a cabo la transcripción. Se encuentra dispersa
por el núcleo.
Enrollamiento del ADN
- Nucleosoma: unidades básicas de
enrollamiento. Cada uno está separado
por un tramo corto de ADN.
- Selenoide: los nucleosomas dispuestos
en fibras enrollados lo constituyen.
- Superselenoide: la cromatina forma
lazos que se apoyan sobre un eje
proteico no histonica.
- Cromosoma: La estructura gira sobre sí
misma varias veces para dar lugar a los
cromosomas.
Al iniciarse la división celular se inicia cada molécula de ADN ya duplicado, por lo que en cada
cromosoma hay dos moléculas idénticas de ADN, lo que se denomina CROMATIDAS HERMANAS
que permanecen unidas en el CENTROMERO.
La constitución del cromosoma dependerá de la fase de la división en la que se encuentre la
célula.
El centromero es un estrechamiento que
separa cada cromátida del cromosoma en dos
brazos. Es un una región especializada del
cromosoma que participa en la correcta
distribución del material genético en las
células hijas originadas durante la división
celular.
Los Cinetocoros son discos proteicos situados a
ambos lados del centromero y es donde se
anclan los microtúbulos del huso mitótico
durante la división celular.
Los telómeros corresponden a los extremos de
los cromosomas y son secuencias repetidas de
ADN y su función es la protección del extremo
del cromosoma.
Los cromosomas de acuerdo a su morfología pueden ser:
- Metacéntricos: cuando el centromero se localiza a la mitad del cromosoma y los brazos tienen
igual longitud.
- Submetacéntricos: la longitud de un brazo es algo mayor que el otro
- Acrocéntricos: un brazo muy corto respecto al otro.
- Telocéntricos: Sólo presenta un brazo cromosómico, quedando el centromero expuesto en el
extremo.
Cromosoma HOMOLOGO: Cada par de cromosomas viene un progenitor. Xy : Macho – XX
Hembra. Cada par contiene los mismos genes, si son idénticos se llama a la condición homocigosis
y si tienen algunas diferencias entre si la condición pasa a llamarse heterocigocis.
- Los organismos que presentan dos complementos cromosómicos se llaman diploides, se
representa 2n (ejemplo en bovinos 2n=60 cromosomas en las células).
- Las células con un solo complemento cromosómico se llaman haploides, estas se simbolizan con
n (en bovinos con n=30 cromosomas en los gametos sexuales).
NUCLEOLO
Se identifica como la fabrica de ribosomas de la célula, ya que en el ocurren la síntesis y
procesamiento de ARNr. Este esta rodeado por dos zonas de distinta densidad:
- ZONA FIBRILAR: región organizadora del nucléolo, contiene ADN que siendo transcripto en ARNr.
- ZONA GRANULAR: contiene moléculas de ARNr empaquetadas con proteínas para formar las
subunidades ribosomales que deberán ser transportadas al citoplasma donde serán ensambladas.
Al nucléolo solamente se lo observa en la interfase de la célula, ya que durante la división celular
se dispersa en el procesa de desagregación nuclear.
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