BIOLOGIA CELULAR (guía resumen)
Juan Videla A.
Prof.Biología -Enfermero Magister en Educación Con fines didácticos , la célula puede dividirse en tres partes principales: A) membrana plasmática B) citoplasma C) núcleo La membrana plasmática , corresponde a una interfase entre el medio externo y el citoplasma . A través de esta membrana , pasan todos los nutrientes hacia la célula y todas las moléculas que deben ser excretadas abandonan la célula a través de ella. Este comportamiento es altamente selectivo dependiendo de las condiciones en las cuales la célula se encuentre. La membrana plasmática , también desempeña un rol clave en la comunicación entre las diferentes células , y entre las células y el ambiente externo. El citoplasma , corresponde al contenido de la célula que se ubica entre la membrana plasmática y el núcleo ; se subdivide a su vez en citosol y organelos . El citosol es la porción líquida formada principalmente por agua y partículas disueltas . Los organelos son las estructuras de la célula muy especializadas y que tienen una forma y función específica ( citoesqueleto , complejo de Golgi , lisosomas, peroxisomas , retículo endoplásmico , mitocondrias ). El núcleo es a su vez un organelo , pero por sus importantes funciones se analiza frecuentemente por separado . En el encontramos los genes , que controlan desde la estructura celular hasta la gran mayoría de las funciones de la célula MEMBRANA PLASMÁTICA Corresponde a una barrera flexible y resistente que envuelve y contiene al citoplasma . Su estructura está descrita gracias al Modelo de Mosaico Fluido de Singer y Nicolson . Este modelo señala que la membrana es una doble capa de lípidos , que se asemeja a un océano donde están contenidas una serie de proteínas de distinta naturaleza . Los lípidos son de tres tipos diferentes ( fosfolípidos , colesterol y glicolípidos ) . La bicapa lipídica tiene una porción central hidrofóbica ( que repele el agua ) , que esta formada por las colas de los lípidos y una porción hidrofílica ( que puede contactarse con el agua del intra y el extracelular ) , que está formada por las cabezas de los lípidos . De estos tres tipos de lípidos , los glicolípidos están solamente en la capa externa que se contacta con el medio extracelular ; esta capa de glicolípidos se conoce como Glicocalix y es una especie de carnet de identidad de cada célula y que diferencia a una célula de otra ( por ejemplo determina los grupos sanguíneos ) . Las proteínas , son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos , las proteinas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteinas de membrana se clasifican en: Proteinas integrales: Están unidas a los lípidos intímamente, suelen atravesar la bicapa lípidica una o varias veces, por esta razón se les llama proteinas transmembrana. Proteinas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas debilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteinas integrales por enlaces de hidrógeno. |
VIDEO DE LA MEMBRANA
CITOPLASMA
El citoplasma se divide en : A) citosol y B) organelos
El citosol , corresponde a la parte líquida que rodea a los organelos , está compuesto mayoritariamente por agua ( 75 a 90% ) y otros componentes como glucosa , iones , aminoácidos , acidos grasos , proteínas , lípidos y ATP .En el citosol ocurren reacciones químicas fundamentales para la vida de la célula .
Los Organelos , son estructuras especializadas de forma y funciones características especializadas , entre las cuales destacan : crecimiento celular, mantenimiento y reproducción .Esta formado por el citoesqueleto , complejo de Golgi , lisosomas, peroxisomas , retículo endoplásmico , mitocondrias
Citoesqueleto : La capacidad de las células eucarióticas para adoptar una variedad de formas y para realizar movimientos coordinados depende del Citoesqueleto. El citoequeleto es único a las células eucarióticas. Es una estructura tridimensional dinámica que llena el citoplasma. Esta estructura actúa como un músculo y como un esqueleto para el movimiento y la estabilidad. Las fibras largas del citoesqueleto son polímeros de subunidades. El tipo primario de fibras que componen el citoesqueleto son microfilamentos, microtubulos y filamentos intermedios
Las diversas actividades del citoesqueleto dependen de 3 tipos de filamentos proteicos :
a) Microfilamentos : Los microfilamentos son finas fibras de proteínas como un hilo de 3-6 nm de diámetro. Están compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina, la cual es la proteína celular más abundante. La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular. Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citocinesis.
b) Filamentos intermedios : Los filamentos intermedios tienen cerca de 10 nm en diámetro y proveen fuerza de tensión a la célula.
c) Microtúbulos : Los microtubulos son tubos cilíndricos de 20-25 nm en diámetro. Están compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta. Los microtubulos actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de pistas para que se muevan las organelas y vesículas. Los microtubulos también forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis. Cuando se disponen en forma geométrica dentro de flagelos y cilias, son usados para la locomoción.
RETICULO ENDOPLASMICO (RE)
Es un sistema continuo de membranas organizadas en una compleja red interconectada con un espacio central delimitado por membranas , que se extiende a través del citoplasma . El espacio central se denomina lumen o cisterna del RE.
Cumple un papel importante en la biosíntesis celular . Las proteínas transmembranas y lípidos del RE , complejo de Golgi ,lisosomas y membrana plasmática inician su síntesis en asociación con las membranas del RE.
El RE , es de dos tipos : RUGOSO (RER) o LISO (REL) , esto viene dado de acuerdo a si presenta o no presenta ribosomas unido a su superficie citoplasmática ( los ribosomas son el sitio de fabricación de proteínas ) .
Mitocondrias : constituyen la fuente energética de las células, ya que mediante el proceso de fosforilación oxidativa producen trifosfato de adenosina (ATP), que es la forma estable de almacenamiento de energía que puede utilizar la célula para llevar a cabo las actividades que la requieren.
El citoplasma se divide en : A) citosol y B) organelos
El citosol , corresponde a la parte líquida que rodea a los organelos , está compuesto mayoritariamente por agua ( 75 a 90% ) y otros componentes como glucosa , iones , aminoácidos , acidos grasos , proteínas , lípidos y ATP .En el citosol ocurren reacciones químicas fundamentales para la vida de la célula .
Los Organelos , son estructuras especializadas de forma y funciones características especializadas , entre las cuales destacan : crecimiento celular, mantenimiento y reproducción .Esta formado por el citoesqueleto , complejo de Golgi , lisosomas, peroxisomas , retículo endoplásmico , mitocondrias
Citoesqueleto : La capacidad de las células eucarióticas para adoptar una variedad de formas y para realizar movimientos coordinados depende del Citoesqueleto. El citoequeleto es único a las células eucarióticas. Es una estructura tridimensional dinámica que llena el citoplasma. Esta estructura actúa como un músculo y como un esqueleto para el movimiento y la estabilidad. Las fibras largas del citoesqueleto son polímeros de subunidades. El tipo primario de fibras que componen el citoesqueleto son microfilamentos, microtubulos y filamentos intermedios
Las diversas actividades del citoesqueleto dependen de 3 tipos de filamentos proteicos :
a) Microfilamentos : Los microfilamentos son finas fibras de proteínas como un hilo de 3-6 nm de diámetro. Están compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina, la cual es la proteína celular más abundante. La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular. Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citocinesis.
b) Filamentos intermedios : Los filamentos intermedios tienen cerca de 10 nm en diámetro y proveen fuerza de tensión a la célula.
c) Microtúbulos : Los microtubulos son tubos cilíndricos de 20-25 nm en diámetro. Están compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta. Los microtubulos actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de pistas para que se muevan las organelas y vesículas. Los microtubulos también forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis. Cuando se disponen en forma geométrica dentro de flagelos y cilias, son usados para la locomoción.
RETICULO ENDOPLASMICO (RE)
Es un sistema continuo de membranas organizadas en una compleja red interconectada con un espacio central delimitado por membranas , que se extiende a través del citoplasma . El espacio central se denomina lumen o cisterna del RE.
Cumple un papel importante en la biosíntesis celular . Las proteínas transmembranas y lípidos del RE , complejo de Golgi ,lisosomas y membrana plasmática inician su síntesis en asociación con las membranas del RE.
El RE , es de dos tipos : RUGOSO (RER) o LISO (REL) , esto viene dado de acuerdo a si presenta o no presenta ribosomas unido a su superficie citoplasmática ( los ribosomas son el sitio de fabricación de proteínas ) .
Mitocondrias : constituyen la fuente energética de las células, ya que mediante el proceso de fosforilación oxidativa producen trifosfato de adenosina (ATP), que es la forma estable de almacenamiento de energía que puede utilizar la célula para llevar a cabo las actividades que la requieren.
La mitocondria posee dos membranas , una externa lisa y una interna plegada formando las crestas mitocondriales .
Se trata de organelos flexibles cuya morfología varía de unas células a otras: en las que tienen un elevado nivel de metabolismo oxidativo suelen ser grandes y serpenteantes, en forma de bastoncillo; en otras tienen un aspecto más redondeado. Una célula eucariótica típica puede contener del orden de unas 2000 mitocondrias, ocupando en torno a un 20% de todo el volúmen celular.
Son funciones de la mitocondria :
a) fabricación de ATP , la fuente de energía de la célula Se trata de organelos flexibles cuya morfología varía de unas células a otras: en las que tienen un elevado nivel de metabolismo oxidativo suelen ser grandes y serpenteantes, en forma de bastoncillo; en otras tienen un aspecto más redondeado. Una célula eucariótica típica puede contener del orden de unas 2000 mitocondrias, ocupando en torno a un 20% de todo el volúmen celular.
Son funciones de la mitocondria :
b) producción de precursores de diferentes sustancias
c) síntesis de proteínas
Complejo de Golgi : El Golgi es un organelo que interviene tanto en la síntesis de azúcares (especialmente polisacáridos) como en la ordenación de las proteínas elaboradas en el retículo endoplásmico rugoso
Las funciones más importantes del Golgi son :
-Procesamiento de macromoléculas sintetizadas en el RER
-Distribución intracelular de macromoléculas que llegan al Golgi
-Concentración de material de secreción
-Formación de gránulos de secreción
-Formación de prelisosomas
-Aumento de superficie celular
-Participa en procesos particulares en ciertos tipos celulares ( por ejemplo Formación del acrosoma del espermatozoide )
Lisosomas : Se trata de organelas especializadas de forma redondeada o polimorfa que contienen diferentes tipos de enzimas del tipo de hidrolasas ácidas (lipasas, nucleasas, proteasas, sulfatasas...).
Como todas estas enzimas necesitan de un ambiente ácido para su funcionamiento óptimo, las membranas de los lisosomas disponen de bombas de protones que transportan de manera activa H+ hacia el lisosoma, manteniendo así un pH de 5. Los lisosomas no sólo intervienen en la digestión de macromoléculas, microorganismos fagocitados, desechos celulares y células, sino que también digieren organelas en exceso o envejecidas como mitocondrias o restos de RER.
Peroxisomas : Organelos rodeados por solo una simple membrana , ellos no contienen DNA o ribosomas. Miden de 0.15 a 0.25 um . Se encuentran en grupos, adyacentes a las membranas del RE . Por ello todas las proteínas peroxisomales son codificadas por DNA nuclear sintetizadas en ribosomas libres en el citoplasma.
En células de hígado , son la fuente de 3 enzimas oxidativas:
D-aminooxidasa
Urato oxidasa
Catalasa
Las reacciones oxidativas que ocurren en los peroxisomas hacen de ellos importanteselementos de detoxificación dentro de la célula.Los peroxisomas contienen enzimas que utilizan el oxígeno para remover átomos de oxígeno
RH2 +O2 ---------> R + H2O2
Como el H2O2 es de alto riesgo para la integridad celular , debe existir un sistema eficiente de degradación de peroxido . Este proceso es catalizado por la enzima catalasa , con ello se evita la salida de H2O2 al citoplasma.
- Núcleo : Generalmente es único y esférico , ocupa una posición central . Al interior de este compartimento se encuentran contenidos el material hereditario (cromatina) , ribonucleoproteínas , uno o más nucleolos , múltiples proteínas-enzimas , agua y una matriz nuclear .
Envoltura nuclear : Encierra al DNA y define el compartimento nuclear .
Está formado por 2 membranas , una externa y una interna , separadas por un espacio llamado espacio perinuclear
La membrana externa tiene continuidad con las membranas del retículo endoplásmico rugoso (RER) , y al igual que este , tiene ribosomas pegados en su superficie , donde se fabrican proteínas , las que luego se trasladan a través del sistema de membranas de la célula.
En la cara interna de la membrana interna , se encuentra una gruesa agrupación de proteínas conocida como lámina nuclear . En los mamíferos , la lámina es compuesta por tres proteínas lámina de diferente naturaleza ( láminas A , B y C ).
Esta lámina participa en la forma nuclear , en la unión de la cromatina a la envoltura nuclear y en el desensamble y reorganización del núcleo durante la mitosis..
Complejo de poro: Conocido también como poro nuclear . Estas estructuras se encuentran en toda la superficie del núcleo , donde se encuentra en una cantidad entre 3.000 a 4.000 .
En el se puede reconocer :
una apertura de aprox. 70 nm , que se origina por la unión de la membrana externa con la membrana interna de la envoltura nuclear y que es el PORO NUCLEAR y un conjunto de proteínas que se distribuyen en todo el rededor del poro , y que dejan un canal central de 10 nm.
Nucleolo : Sitios de síntesis , acumulación , procesamiento y maduración del RNA ribosomal. Por ello entonces , están constituídos por RNAr y proteínas y obviamente por el DNA molde necesario para sintetizar RNAr. Se les observa en una ubicación central en el núcleo y estarían compuestos por fibrillas y gránulos de RNP , cromatina descondesada que contiene rDNA y todo rodeado por cromatina condensada .
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•Alberts, B. Molecular Biology of the Cell . Second edition
Garland Publishing 1989
•Avers , Ch. Biología Celular. Editorial Iberoamericana 1983
•Spotorno, A. Elementos de Biología Celular y genética .
Segunda edición. Departamento Biología Celular
y genética . U.de Chile . 1983
• Darnell , J. Molecular Cell Biology . Second edition
Scientific American Books .1990
•Tortora, G., Grabowsky, S. Principios de Anatomía y Fisiologia. 7ª edición
Harcourt . 2000 - Evans, W.H. Graham , J. Membrane structure and function
IRL Press , Oxford 1989
VIDEO DE LA CELULA EUCARIONTE
Video "VIDA INTERIOR DE LA CELULA " (FUENTE : HARVARD UNIVERSITY)
Como Funcionan las Células
FUNCIONAMIENTO CELULA EUCARIOTA
SOBRE EL ORIGEN DEL COSMOS :visita la pagina http://videlajuan11.blogspot.com, encontrarás un video completo del origen del Cosmos
Como se suicidan las células
( Publicado en Revista Creces, Octubre 1996 )
Las células de nuestros tejidos no son perennes. Cada una de ellas tiene un período de vida, que parece estar perfectamente determinado. Todas ellas están en un constante proceso de renovación. Nacen, se multiplican, cumplen su función según el órgano del cual forman parte, y luego se mueren.
A lo largo de nuestras vidas, las células están constantemente naciendo y muriendo, renovándose así los tejidos en forma constante. En algunos tejidos su vida es muy corta, como por ejemplo las células sanguíneas, cuya vida media fluctúa entre una y tres semanas.
En otras, como es el caso de las neuronas del cerebro nos acompañan durante toda la vida y si fallecen no se renuevan. Entre estos dos extremos, las células de los demás tejidos tienen períodos de vida variables.
Durante los últimos años ha comenzado a interesar a los investigadores cuál es el mecanismo del proceso de muerte de las células. Cómo y por qué, en un momento determinado, algo sucede en su interior que las lleva al suicidio, mientras sus vecinas continúan viviendo hasta que les llega igual momento. Necesariamente debe existir un equilibrio entre el ritmo de proliferación y muerte de las células, de modo que el número total de ellas se mantenga constantemente. Si este equilibrio se rompe, se puede llegar a una situación crítica, ya sea por aumento o disminución de ellas.
No es por simple curiosidad que los investigadores tratan de esclarecer el proceso de muerte por suicidio celular. Si se conociera su mecanismo, tal vez se podría encontrar un tratamiento para enfermedades tan importantes como el cáncer, el SIDA, el Parkinson o el Alzheimer. Por otra parte, las enfermedades por autoinmunidad, son el resultante de una anomalía del proceso en que las células, por alguna razón, deciden suicidarse fuera de programa. Tal es el caso de la diabetes insulino-dependiente, la esclerosis múltiple, el lupus eritematoso y muchas otras en que las células propias deciden el suicidio porque les llega una orden externa.
Apoptosis
Lo que sucede con nuestras células, sucede también a todas las células de los animales e incluso a las células de los invertebrados. Es decir, el proceso regulatorio de la muerte celular, se ha mantenido durante toda la escala de la evolución de las especies.
Este proceso de suicidio celular, ha sido llamado por los investigadores «Apoptosis», ya que al observar las células que deciden morir, estas presentan en su interior condensaciones apoptósicas y segmentaciones, que afectan tanto al núcleo como al citoplasma. Paralelamente a ello, se fragmenta el DNA de su núcleo y se destruyen también las mitocondrias que son las estructuras citoplasmáticas que producen la energía de las células.
Este proceso debe diferenciarse de la necrosis celular (muerte celular), que se produce por una injuria directa al tejido, ya sea a consecuencia de una infección, una quemadura o una falta de irrigación sanguínea. En este último proceso, las células afectadas se hinchan y se destruye su membrana, liberando material del citoplasma, lo que despierta una reacción inflamatoria a su alrededor.
En cambio, el proceso de apoptosis es más limpio y en el se van eliminando las células muertas en forma rápida y sin que exista reacción a su alrededor. Pareciera que todas aceptan que se vayan muriendo sus vecinas.
Como se inicia el proceso
Las investigaciones parecen estar dando buenos resultados. Recientemente dos grupos independientes de investigadores, uno de Israel y otro conjunto de USA y Alemania, creen haber identificado independientemente una enzima clave que le permite a las células destruir su propia maquinaria vital. David Wallach del Instituto Weizman de Israel, ha llamado MACH a la enzima identificada por ellos. El otro grupo de USA, liderado por Vishva Dixit de la Universidad de Michigan y Marcus Peter del Centro de Investigación de Cáncer de Heidelberg, Alemania, ha llamado FLICE a la enzima por ello identificada.
Esta enzima que llamaremos en adelante MACH-FLICE, para que nadie se sienta postergado, sería la que gatilla el proceso de suicidio celular (Cell, vol. 85, pág. 803 y pág. 817 respectivamente, 1996).
Enfermedades inmunes
Desde hace ya varios años, que los científicos saben que en algunas enfermedades llamada por autoinmunidad, las células reciben una orden externa de destruirse a sí misma. Esta orden llega desde afuera, a receptores que están en su membrana. Estos receptores son dos. Uno de ellos es una proteína conocida con el nombre de «Factor de Necrosis Tumoral» (TNF) y el otro llamado receptor Fas/Apo-1. Quien trae este tráfico mensaje, que es captado por los receptores de la pared celular, son los linfocitos T asesinos de la sangre (ver esquema).
Esto es lo que se sabía hasta ahora, pero no se conocía qué sucedía dentro de la célula que había recibido este fatal mensaje. Los dos grupos de investigadores antes mencionados afirman que la enzima MACH-FLICE, dentro de la célula, es el próximo eslabón de la cadena, que en definitiva causa el caos en el interior de la misma y finalmente su muerte al destruirse las proteínas y estructuras vitales.
Ambos equipos de investigadores creen posible llegar a bloquear este proceso y así impedir la muerte de las propias células, como sucede en las enfermedades por autoinmunidad ¡ojalá así sea!.
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Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl
DIFERENCIA ENTRE VIRUS Y BACTERIA
¿Virus o bacteria?Nuestro desafío: determinar los aspectos que diferencian los virus y las bacterias.Porque las bacterias y los virus causan muchas de las enfermedades que nos son familiares, la gente a menudo confunde éstos dos microorganismos. Pero los virus se diferencian de las bacteria tanto como los peces de las jirafas.Si en algo se diferencian es en su tamaño. Los virus más grandes apenas llegan al tamaño de la bacteria más pequeña.Otra diferencia está en su estructura. La bacteria es más compleja que el virus.Una bacteria típica posee una pared celular rígida que rodea el fluido o citoplasma dentro de la célula. Una bacteria contiene toda la información genética necesaria para hacer copias de ella misma—su ADN—en una estructura llamada cromosoma. Adicionalmente, puede tener fragmentos sueltos de ADN que flotan en el citoplasma llamados plásmidos. Las bacterias también tienen ribosomas, instrumentos necesarios para replicar el ADN, así las bacterias pueden reproducirse. Algunas tienen estructuras filamentosas llamados flagelos que usan para moverse.Un virus puede o no tener una capa exterior espinosa llamada envoltura. Todo virus tiene una cubierta proteica y un “corazón” de material genético que puede ser ADN o ARN. Y eso es todo. Punto final.Lo cual nos trae a la diferencia fundamental—su forma de reproducción.Reproducción bacteriana Vs. reproducción viralLas bacterias contienen un plano genético (ADN) y todos los instrumentos (ribosomas, proteínas, etc.) que necesitan para reproducirse por ellas mismas.Los virus, sólo contienen un plano genético limitado y no tienen las herramientas constitutivas necesarias. Tienen que invadir otras células y secuestrar su maquinaria celular para reproducirse. Los virus invaden adhiriéndose a una célula e inyectando sus genes o permiten que las células se los trague.Eventualmente, tantos virus nuevos se producen dentro de la bacteria, qué esta explota y muere liberando así a esos nuevos virus que infectan más células!
