Biología Celular: Membrana y Transporte

Biología Celular

• La biología celular es una disciplina donde convergen diferentes tipos de biología, en la célula, con carácter dinámico.
• Se basa en 4 principios clave:
  • 1838: Schleiden propuso que todos los organismos vivos están formados por células.
  • 1839: Schwann dijo que la célula es la unidad morfológica y funcional.
  • 1855: Virchow indicó que toda célula proviene de otra preexistente.
  • 1888: Cajal mencionó que el tejido nervioso está formado por células (neuronas).
• El origen evolutivo de las células eucariotas se debe a la invaginación de la membrana plasmática, creando un sistema de endomembranas.
  • Esto relaciona el núcleo con el retículo endoplasmático, lisosomas, aparato de Golgi y endosomas.
• El origen evolutivo de las mitocondrias se produjo mediante endosimbiosis entre una célula procariota aerobia y una eucariota.
• Hay diferentes compartimentos celulares (núcleo y citosol), interconectados por poros nucleares.
  • Otras partes de la célula son: mitocondrias, plastos y peroxisomas.
• Los compartimentos celulares están totalmente separados y se relacionan funcionalmente entre sí.
  • El sistema de endomembranas conecta con el retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, endosomas y envoltura nuclear.
• Existen diferentes mecanismos de transporte intracelular de proteínas:
  • Transporte regulado o gated transport.
  • Transporte transmembrana.
  • Transporte vesicular.
• Las proteínas tienen una secuencia señal de destino que indica su ubicación en la célula.
  • La región señal no es una secuencia de aminoácidos específica, sino una estructura tridimensional.
• Las membranas celulares delimitan los compartimentos celulares.
• Tienen una estructura de bicapa lipídica compuesta por fosfolípidos, proteínas y carbohidratos.
  • Los fosfolípidos forman una bicapa lipídica (2).
  • Se pueden encontrar unidos en membranas, pero sin ser parte de una capa (proteínas insertadas).
  • Los carbohidratos pueden estar asociados a los lípidos o proteínas, es el glucocálix.
• Las proteínas de membrana son responsables de la funcionalidad de la membrana.
  • Existen proteínas intrínsecas (integrales), que atraviesan la bicapa, y proteínas extrínsecas (periféricas).
• Existen diferentes tipos de transporte a través de la membrana:
  • Difusión simple.
  • Difusión facilitada (transporte pasivo).
  • Transporte activo. Las proteínas transportadoras pueden moverse a través de la membrana.
• El movimiento de membrana.
  • Difusión lateral.
  • Rotación.
  • Flexión.
  • Flip-flop (poco frecuente).
• Las uniones intercelulares.
  • Uniones oclusivas o estrechas (tight).
  • Uniones de anclaje.
  • Uniones comunicantes.
  • Uniones entre célula y matriz.
• En la célula vegetal, la membrana plasmática se divide en 2 zonas.
  • La zona apical.
  • La zona basolateral.
• Otras especializaciones de la membrana plasmática son:
  • Microvellosidades.
  • Uniones intercelulares.
• El transporte de materiales a través de las membranas.
• Hay 3 grandes tipos de proteínas: receptores de canales, canales de iones y proteínas G.
• La cromatina se puede dividir en eucromatina y heterocromatina.
• Las proteínas histonas interaccionan con el ADN.
• Existen diferentes niveles de empaquetamiento del ADN: fibra de 10 nm, fibra de 30 nm, bucles de 300 nm.
• Los cromosomas y las cromátidas son componentes del material genético.

Tráfico Vesicular

• La existencia de plasmodesmos define dos partes en los tejidos vegetales:
  • El simplástico (interior celular)
  • El apoplástico (espacio de la pared celular).
• Los plasmodesmos comunican los citoplasmas y los plasmodesmos están presentes en los campos de poro primario.
• Las punteaduras areolada son otro mecanismo de comunicación entre células, especialmente en coníferas.

Matriz extracelular

• La matriz extracelular está compuesta por tres componentes que provienen de una secreción local:
  • Componente fundamental.
  • Componentes fibrosos: colágeno, elastina.
  • Proteínas multiadhesivas.
• Los glicosaminoglucanos (GAGs-sulfatados) forman una sustancia fundamental hidratada que proporciona resistencia, pero no es flexible.
• Otros GAGs como Condroitin sulfato y Dermatán sulfato son de mayor tamaño que el ácido hialurónico.
• Tipo de colágeno. Categorías:
  • Fibrilares: tipo 1, 2 y 3.
  • Tipo 4 (redes): parte de la lámina basal.
• Elastina. Proporciona elasticidad a la matriz.
• Fibronectina y laminina. En la lámina basal.

La lamina basal

• Es una capa de matriz extracelular que se encuentra bajo todos los epitelios.
• Está constituida fundamentalmente por colágeno tipo IV.

El núcleo

• Está rodeado por una doble membrana: membrana externa e interna.
• Contiene el nucleoplasma, que incluye ARN y proteínas (ribosomas).
• Existen dos tipos de cromatina: eucromatina y heterocromatina.
• Los cromosomas son el máximo grado de empaquetamiento de la cromatina.
• La envoltura nuclear está constituida de dos membranas, la externa y la interna, con poros nucleares.
• En el nucleolo se producen los ribosomas.

El citosol

• Es un medio acuoso que contiene diversas moléculas y iones.
• Contiene ribosomas que sintetizan proteínas.
• Contiene distintas inclusiones citoplasmáticas.
  • Glucógeno
  • Gotas lipídicas.

Ribosomas

• Están compuestos por ARN y proteínas.
• Tienen dos subunidades: pequeña y grande.
• Su función es la síntesis proteica.

Peroxisomas

• Delimitados por una membrana única.
• Contienen enzimas que utilizan oxígeno para oxidar diversos sustratos, como ácidos grasos, generando peróxido de hidrógeno (H2O2).
• Contiene enzimas que usan H2O2 para diversas reacciones.
• Los peroxisomas se dividen por gemación y crecen vía fusión.

El Retículo Endoplasmático

• Es un orgánulo compuesto por una red de túbulos y cisternas membranosas.
• Se clasifica en rugoso (RER) y liso (REL).
• El RER tiene ribosomas adheridos, sintetiza proteínas de secreción y de membrana.
• El REL está implicado en el metabolismo de lípidos.
• Las proteínas de membrana tienen una señal inicial en su N-terminal.

El Aparato de Golgi

• Es un orgánulo que procesa y clasifica proteínas y lípidos.
• Tiene una estructura con cisternas apiladas, que definen una cara cis y una cara trans.
• Mediante la modificación de los productos entrantes, los clasifica y envía mediante transporte vesicular hacia su destino.

Lisosomas

• Es un orgánulo relacionado con la digestión intracelular.
• Contiene diversas enzimas digestivas (hidrolasas ácidas).
• Puede digerir materiales ingeridos por endocitosis o autofagia.
• Los lisosomas pueden enviar y recibir vesículas con otras organelas.

Vacuolas

• Se encuentran en células vegetales.
• Se pueden encontrar pequeñas 0 muy grandes, ocupando mucho espacio.
• Tienen funciones relacionadas con almacenamiento, crecimiento y turgencia.

El citoesqueleto

• Es un entramado de proteínas filamentosas.
• Se compone de actina, filamentos intermedios y microtúbulos.
• Actina: forma microfilamentos que proporcionan estabilidad mecánica.
• Filamentos intermedios: mayor estabilidad mecánica.
• Microtúbulos: función estructural en la mayoría de las células eucariotas.

Señalización celular

• La señalización celular implica una comunicación entre células.
• Se clasifica en diferentes vías (paracrina, sináptica, endocrina.)
• Señales de tipo paracrina y autocrina: una molécula señal se produce cerca de otra célula o la misma, respectivamente.
• señales de tipo endocrina: las señales viaja por medio del torrente sanguíneo.
• receptores de membrana/de canales. Receptores intracelulares.
• Una célula que lanza la señal se conoce como célula señalizadora.

Ciclo celular

• El ciclo celular se divide en interfase y fase M (mitosis).
• La interfase incluye G1 (crecimiento y síntesis proteica), S (duplicación del ADN), y G2 (preparación para la mitosis).
• La fase M incluye mitosis (división nuclear) y citocinesis (división citoplasmática).

Muerte celular

• La necrosis es una forma accidental de muerte celular.
• La apoptosis es una forma programada, necesaria para el funcionamiento del organismo.
• La membrana celular no se rompe en la apoptosis hasta el final, manteniendo su integridad.

Meiosis

• La meiosis es un tipo de división celular que reduce el número de cromosomas a la mitad.
• Se lleva a cabo en las células germinales.
• Genera cuatro células hijas haploides.
• La meiosis I separa los cromosomas homólogos.
• La meiosis II separa las cromátidas.

Desarrollo embrionario

• La segmentación, blastulación y gastrulación son fases iniciales.
• La organogénesis se refiere a la formación de órganos.

Este cuestionario explora conceptos clave sobre la membrana celular y el transporte de moléculas. Se abordan temas como el glucocálix, la difusión simple y las funciones de la membrana. Ideal para estudiantes de biología que quieran profundizar en la dinámica celular.