PLAN + MEMBRANA PLASMÁTICA

Hola, somos Pablo y Carol y vamos a hacer un recorrido por las células de nuestro cuerpo. Nuestro objetivo es lograr entrar en una de nuestras células y poder observar su estructura y funcionamiento. Este será nuestro plan de VIAJE:

1) Nos reduciremos para conseguir ser microscópicos y poder entrar en nuestro cuerpo

2) Entraremos por la boca dentro de nuestra nave, hasta llegar a una de nuestras células

3) Una vez allí, atravesaremos la membrana plasmática por uno de sus poros, pudiendo observar alguna de las estructuras extracelulares

4) Una vez dentro, llegaremos al citoplasma donde esta contenido el citosol y los orgánulos, los cuales pueden ser membranosos o no membranosos

5) Más tarde analizaremos en profundidad los orgánulos no membranosos

6) Y por último, antes de salir de la célula y terminar nuestro viaje, nos adentraremos en los orgánulos celulares

Después de estar dos horas en la máquina de reducción, y de introducirnos en nuestras naves, entramos en el cuerpo de nuestro compañero Eustaquio. Una vez introducidos, nos dirigimos hacia la célula objetivo: una célula epitelial del brazo derecho. EMPIEZA NUESTRA AVENTURA

LA MEMBRANA CELULAR

Una vez localizada la célula, procedemos a entrar, por lo que tendremos que atravesar la membrana celular o plasmática.
La membrana plasmática es una fina película que delimita la célula y la separa del medio externo; la cual es modificables, lo que permite los movimientos  y deformaciones de la célula.
La membrana está constituida  por una doble capa de lípidos a la cual se asocian:

• Moléculas proteicas: las cuales pueden ser proteínas periféricas (adosadas a la bicapa) o proteínas integrales (total o parcialmente englobadas en la bicapa).
• Moléculas anfipáticas: como los fosfolípidos y glucolípidos (los cuales permiten la fluidez de la membrana) y el colesterol (disminuye la fluidez excesiva)

La membrana plasmática presenta dos propiedades: estructura dinámica (permite a la célula autorrepararse o fusionarse con otra célula) y estructura asimétrica (formada por el glucocálix - conjunto de cadenas  de oligosacáridos- que actúa como receptor de membrana).

Las funciones principales de la membrana celular son:

• aislar a la célula (separar los medios acuosos exterior e interior)
• regular entrada y salida de sustancias como moléculas e iones (endocitosis y exocitosis)
• intervenir en la transducción de señales
• realizar actividad enzimática
• posibilitar el reconocimiento celular

Hay dos tipos de transporte a través de la membrana:

1. Transporte pasivo: proceso espontáneo de difusión de sustancias de un lado a otro de la membrana, siempre a favor del gradiente, es decir, desde el medio donde hay más sustancias hacia el medio donde hay menos. Se puede realizar de dos formas distintas:
• Difusión simple: tránsito sin intervención de proteínas
• Difusión facilitada: tránsito gracias a la intervención de proteínas transmembranales específicas; según la acción de la proteínas hay 2 tipos:
• a través de canales (permiten el paso de los iones con carga por voltaje o por ligando)
• a través de proteínas transportadoras o permeasas (arrastran las moléculas para facilitar el tránsito)
2. Transporte activo: proceso realizado por determinadas proteínas de membrana, las bombas, las cuales tienen que consumir energía (en forma de ATP), ya que el transporte de sustancias es en contra de un gradiente. Hay tres tipos de bombas: bombas de calcio, bombas de protones y bombas de sodio y potasio.

Nosotros, obviamente, tendremos que entrar mediante el transporte activo, ya que hay un fuerte gradiente electro químico, por lo que tendremos que romper varias moléculas de ATP y así obtener la energía que guardaban sus enlaces para poder entrar.

Una vez dentro de la célula, nos introducimos en el citoplasma, es decir, el espacio celular comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, constituido por:

• Citosol o hialoplasma: medio interno líquido del citoplasma que ocupa el espacio entre la membrana plasmática, la envoltura nuclear y las membranas de los orgánulos. Está formado por un 85% de agua con moléculas disueltas e inclusiones (macromoléculas con función de reserva energética). Su función es mantener el pH constante, emitir pseudópodos y realizar reacciones metabólicas debido a la gran cantidad de enzimas.
• Citoesqueleto: red de filamentos proteicos  que constituyen un andamio interno con función esquelética que se encuentran en todas las células eucariotas. Sus funciones son mantener la forma de la célula, posibilitar su movimiento y movilizar los cromosomas en la mitosis (división del núcleo)
• Orgánulos: diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células que tienen una forma y una determinada. Hay dos tipos: no membranosos y membranosos.

CÉLULA HUMANA

Antes de comenzar a hablar sobre como ha sido nuestro viaje y obre los datos que hemos obtenido, os dejo un link de una entrada de un blog que nos cuanta qué es la teoría celular, es decir, qué son las células: TEORÍA CELULAR

ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS

ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS

Aquellos que no estan rodeados por membrana.
Hay tres tipos:

• CENTROSOMA: es la zona del citoplasma donde se encuentra el centro organizador de microtúbulos. El centrosoma es el centro dinámico de la célula, ya que, al generar los microtúbulos, es el responsable de los movimientos internos  y externos, como el movimiento interno de los cromosomas. El centrosoma es también responsable del citoesqueleto, puesto que los microtúbulos son la base de su estructura. Hay dos tipos de centrosomas:
• Con centriolos: se encuentra en las células de las algas, de la mayoría de los protozoos y de los animales. Está formado por:
• Material pericentriolar: es el centro organizador de microtúbulos.
• Áster: es el conjunto de microtúbulos radiales que parten del material pericentriolar. Sus fibras pueden servir para fijar el centrosoma a la membrana
• Diplosoma: es el conjunto de dos centriolos dispuestos de forma perpendicular entre sí. Está inmerso en el material pericentriolar. Cada centriolo consta de nueve grupos de tres microtúbulos
• Sin centriolos: se encuentras en las células de los hongos, las plantas angiospermas y de algunos protozoos. Son zonas del citoplasma sin límites  bien definidos. Aunque no contienen centriolos, a partir de ellos se forman los microtúbulos del huso acromático. Cuando participan en la repartición de los cromosomas, reciben el nombre de casquetes polares.

• CILIOS Y FLAGELOS: son prolongaciones del citoplasma móviles, situadas en la superficie celular. Presentan una estructura interna formada por nueve dobletes de microtúbulos y dos microtúbulos centrales. Tienen cuatro partes principales:

• Tallo: presenta un eje interno llamado axonema, que esta formado por dos microtúbulos centrales, una vaina que los rodea, un sistema de nueve pares de microtúbulos periféricos, el medio interno y una membrana plasmática que lo recubre.
• Zona de transición: está formada por dobletes como los del tallo, pero no tiene microtúbulos centrales.
• Corpúsculo basal: formado por tripletes de microtúbulos y en él se distinguen dos partes:
• Zona superior o distal: tiene la misma estructura que un centriolo
• Zona inferior o proximal: consta de un eje central proteico del que salen láminas radiales hacia los nueve tripletes de la periferia. Esta estructura se denomina rueda de carro.
• Raíz: es un conjunto de microfilamentos con función contráctil. En el caso de los cilios, los mircofilamentos de la raíz permiten coordinar el movimiento del resto.

• RIBOSOMAS: son unas estructuras globulares sin membrana, constituidas por varios tipos de proteínas asociadas a ácidos ribonucleicos ribosómicos (ARNr) que proceden del nucleólo. Los ribosomas son las estructuras responsables de la biosíntesis de las proteínas Son corpúsculos esféricos de textura porosa. Están constituidos por dos subunidades:

• Subunidad pequeña
• Subunidad grande

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS I

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Es un sistema membranoso formado por una red de sáculos aplanados, por sáculos globulosos y por túbulos sinuosos; esparcido por el citoplasma de las células eucariotas (comunicado con la membrana nuclear externa). El espacio interno se denomina luz de lumen.

Sus funciones son:

•  síntesis de proteínas y lípidos
•  adición de glúcidos a lípidos y a  proteínas
•  detoxificación

Se pueden distinguir dos tipos de retículo endoplasmático:

• RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER): formado por cisternas, comunicadas entre si, y por vesículas de transporte. Su membrana presenta una cara externa con ribosomas y dos tipos de proteínas: riboforinas y aquellas que constituyen canales (entrada de proteínas). Se comunica con el retículo endoplasmático liso (REL) y el espacio perinuclear. Su función es: síntesis de proteínas: de secreción y las que forman las membranas.

• RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL): formado por una red de túbulos, unidos al RER, que se expande por todo el citoplasma. Su membrana no tiene ribosomas, pero si enzimas (que sintetizan lípidos). Sus funciones son: síntesis, almacén y transporte de lípidos, y procesos de detoxificación. 

RETÍCULO ENDOPLASÁTICO AL MICROSCOPIO

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS II

APARATO DE GOLGI

Orgánulo membranoso formado por uno o varios dictiosomas (agrupaciones en paralelo de 4 a 8 sáculos discoidales o cisternas) y por vesículas de secreción. Próximo al núcleo (rodea a los centriolos en las células animales). El dictiosoma tiene dos caras (por eso está polarizado):

• Cara CIS o de formación: próximo al RER, del que recibe vesículas de transición, y de forma plana o convexa
• Cara TRANS o de maduración: orientada hacia la membrana plasmática, cóncava y con cisternas muy grandes; de ellas  salen vesículas de secreción y lisosomas. 

Funcionamiento:
1) La cara CIS recibe vesículas, denominadas vesículas de transición, procedentes de la envoltura nuclear y del retículo endoplasmático.
2) Su contenido molecular se incorpora, así, al dictiosoma.
3) A continuación, este contenido es trasladado hacia la cara TRANS. Esta progresión se hace de cisterna a cisterna mediante pequeñas vesículas, las llamadas vesículas intercisternas. Una vez que llegan a la cara TRANS, el contenido molecular se concentra y se acumula en el interior de vesículas de dos tipos: vesículas de secreción y lisosomas, pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas.
4) Las vesículas de secreción son vesículas grandes que se dirigen hacia la membrana plasmática y se fusionan con ella
5) Esta fusión hace crecer la membrana y provoca que viertan su contenido al medio externo (exocitosis). Como las membranas del aparato del Golgi son ricas en enzimas, pueden transformar las sustancias iniciales durante su recorrido, proceso llamado maduración molecular.

Sus funciones son:

• Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del RER
• Glucosilación de lípidos y proteínas
• Síntesis de polisacáridos como proteoglucanos

APARATO DE GOLGI AL MICROSCOPIO

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS III

LISOSOMAS

Los lisosomas son vesículas membranosas originadas en el Aparato de Golgi  que contienen enzimas digestivas; su principal función es digerir la materia orgánica. Las enzimas digestivas más destacables son: las hidrolasas ácidas (formadas en el Retículo Endoplasmático Rugoso) y las fosfatas ácidas (rompen enlaces esterfosfóricos y liberan así grupos fosfatos). Para el buen funcionamiento de dichas enzimas, los lisosomas deben mantener el pH entre 3 y 6 (para ello introducen protones mediante el consumo de ATP gracias al transporte activo).

Según su contenido, hay dos tipos de lisosomas:

• Lisosomas primarios: lisosomas que solo contienen enzimas digestivas 
• Lisosomas secundarios: lisosomas primarios que se han unido a vacuolas con materia orgánica en su interior, por eso también se llaman vacuolas digestivas, las cuales contienen tanto enzimas digestivas como materia orgánica fagocitada. Hay dos tipos:
• Vacuolas digestivas heterofágicas: el sustrato procede del exterior por fagocitosis o pinocitosis
• Vacuolas digestivas autofágicas: el sustrato procede del interior, como moléculas u orgánulos propios

Según su funcionamiento, se pueden distinguir en los organismos pluricelulares dos tipo de digestión:

1. Digestión extracelular: cuando los lisosomas vierten sus enzimas a la luz del tubo digestivo
2. Digestión intracelular: cuando los lisosomas se unen a una vacuola que previamente ha fagocitado las partículas alimetarias

Además, hay dos tipos de lisosomas especiales:

• Acrosoma de los espermatozoides: es un lisosoma primario, presente en los espermatozoides, en el que almacenan enzimas capaces de digerir las membranas del óvulo. Gracias a ello, el espermatozoide puede penetrar en él y fecundarlo.
• Granos de aleurona de las semillas: son lisosomas secundarios en los que se almacenan proteínas. Debido a la pérdida de agua,las proteínas se mantienen en estado cristalino hasta qe las semillas caen e tierra húmeda y los grano de aleurona absorben agua. Las enzimas se activan, realizan la digestión y se inicia la germinación.

LISOSOMAS AL MICROSCOPIO

Funcionamiento de los lisosomas y composición, más detallado:

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS IV

VACUOLAS

Las vacuolas son vesículas constituidas por una membrana similar a la plasmática y un interior de naturaleza, en especial, acuosa.

Tienen su origen en el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi o en invaginaciones de la membrana plasmática.

Hay dos tipos de vacuolas:

• Vacuolas de las células vegetales: suelen ser muy grandes y, en general solo hay una o dos en cada célula. Su membrana recibe el nombre de tonoplasto. A la única vacuola final de la célula se le denomina vacuoma
• Vacuolas de las células animales: suelen ser pequeñas y se las denomina vesículas. Además en en las células animales se diferencian dos tipos especiales de vacuolas:
• Vacuolas con función nutritiva: que son tanto las vacuolas fagocíticas como las vacuolas pinocíticas.
• Vacuolas con función reguladora de la presión osmótica: estas expulsan agua al exterior de una manera rápida, cuando la diferencia de presión osmótica es grande, y de forma lenta, si el medio es isotónico.

Sus funciones son:

• Acumular gran cantidad de agua: permitiendo aumentar el volumen de la célula vegetal sin camiar la salinidad y el pH de la célula
• Almacenar sustancias específicas:
• Reservas energéticas
• Productos de rechazo, que serían dañinos si se acumulasen en el citosol
• Sustancias con funciones muy específicas
• Sustancias con función esquelética, como los cristales de carbonato cálcico.
• Transportar sustancias entre orgánulos del sistema membranoso, y entre estos y el medio externo

http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/La%20Vacuola.htm#Funciones

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS V

PEROXISOMAS Y GLIOXISOMAS

Funcionamiento de los peroxisomas (detoxificación)

Los peroxisomas y glioxisomas son vesículas membranosas que contienen enzimas oxidativas.

• PEROXISOMAS: puede proceder tanto del Retículo Endoplasmático como de peroxisomas (si aumentan mucho de tamaño se dividen en 2). Sus enzimas oxidativas más importantes son la oxidasa y la catalasa o peroxidasa. La energía producida en las reacciones de oxidación se disipa en forma de calor, en vez de utilizarse en la síntesis de ATP (como en las mitocondrias). Sus funciones son: detoxificación y degradación de los ácidos grasos en moléculas más pequeñas. Funcionamiento: gracias a la enzima oxidasa se producen reacciones de oxidación de sustancia orgánicas que, en exceso, pueden resultar perjudiciales, como aminoácidos, ácido úrico y ácido láctico. Emplea para ello oxígeno molecular y desprende peróxido de hidrógeno, es decir, agua oxigenada; este es muy oxidante y, por ello, resulta tóxico para la célula. Para eliminarlo actúa la enzima catalasa, de dos maneras posibles:
• Cuando hay sustancias tóxicas que s epueden eliminar por oxidación (etanol, metanol, fenoles, ácido fórmico,...), las hace reaccionar con el agua oxigenada y, así, se eliminan ambos.
• Cuando no hay sustancias tóxicas que se deben oxidar, la catalasa descompone el agua oxigenada en una molécula de agua y en otra de oxígeno molecular; evita así que el agua oxigenada salga del peroxisoma. 

• GLIOXISOMAS: son un tipo de peroxisomas que solo existen en las células de las plantas y de algunos hongos. Contienen enzimas del ciclo del ácido glioxílico, que permite sintetizar glúcidos a partir de lípidos.

PEROXISOMAS AL MICROSCOPIO

Vídeo explicativo de una manera muy práctica del funcionamiento de los peroxisomas: