La membrana plasmática y la célula

• Las células eucariotas contienen un núcleo donde se guarda el material genético, rodeado y protegido por la envoltura nuclear.
• Las células eucariotas presentan un sistema de endomembranas.
• Las células eucariotas pueden formar organismos unicelulares o pluricelulares y son de mayor tamaño que las procariotas.
• Las células eucariotas forman el reino protoctista, fungí, vegetal y animal.

Membrana Citoplasmática

• La membrana plasmática rodea y delimita la célula.
• El modelo actual de membrana es el "mosaico fluido", propuesto por Singer y Nicolson, que explica su estructura y comportamiento.
• La composición de la membrana citoplasmática incluye fosfolípidos, glucolípidos, colesterol, proteínas y glucoproteínas.
• El modelo del mosaico fluido se basa en una bicapa lipídica, donde los fosfolípidos orientan sus cabezas polares hacia el exterior y sus colas apolares hacia el interior.
• Los glucolípidos insertan su parte apolar en la membrana y la parte glucídica hacia el exterior.
• En la bicapa lipídica se encuentran asociadas proteínas de dos tipos: integrales (asociadas a las colas de los fosfolípidos) y periféricas (asociadas a las cabezas de los fosfolípidos con unión más débil).
• El colesterol regula la fluidez de la membrana en células animales: a mayor colesterol, menor fluidez y mayor rigidez.
• La fluidez es vital para la adaptabilidad/movilidad de la célula, especialmente en procesos de endocitosis y exocitosis.
• La fluidez también depende de si los ácidos grasos son saturados (menos fluidos) o insaturados (más fluidos).

Funciones de la membrana plasmática

• Limita y da forma a la célula.
• Regula el intercambio de sustancias con el exterior.
• Produce y controla gradientes electroquímicos importantes para la contracción muscular y la transmisión del impulso nervioso.
• Permite la comunicación entre células, controla la división celular, permite el reconocimiento celular en procesos inmunológicos y genera procesos de endocitosis y exocitosis.

Transporte a través de membranas

• La membrana permite el transporte sustancias de alta y baja masa molecular, ya sean sustancias grandes o pequeñas.

Transporte de baja masa molecular

• Transporte activo: se realiza en contra del gradiente de concentración e implica un gasto energético. Un ejemplo es el transporte de Sodio Potasio (NaK), que permite la transmisión del impulso nervioso.
• Transporte pasivo: se realiza a favor del gradiente de concentración y no requiere gasto energético. Se divide en:
• Difusión simple: las moléculas atraviesan directamente la bicapa lipídica (ej: moléculas apolares y moléculas pequeñas como gases (CO2, oxígeno) y agua).
• Difusión facilitada: la molécula se transporta a través de una proteína de membrana, que puede ser:
  • Proteína de canal: no hay reconocimiento ni proceso selectivo.
  • Permeasa: es un transporte específico que permite el transporte de moléculas específicas. Es utilizada por moléculas polares grandes y moléculas con carga eléctrica.

Transporte de alta masa molecular

• Endocitosis: incorpora moléculas a la célula formando deformaciones en la membrana (seudópodos) que envuelven las moléculas y forman una vacuola en el interior. Tipos:
  • Fagocitosis: incorpora partículas sólidas (ej: microorganismos), generando una vesícula llamada fagosoma.
  • Pinocitosis: incorpora sustancias líquidas.
  • Mediada por receptores: requiere el reconocimiento molecular a través de una proteína llamada clatrina, generando una vesícula revestida.
• Exocitosis: expulsa moléculas del citoplasma contenidas en vesículas que se fusionan con la membrana plasmática. Se utiliza para expulsar desechos (ej: glucocálix).
• Transcitosis: Proceso encadenado de endocitosis y exocitosis.

Diferenciaciones de la membrana plasmática

• Estructuras asociadas con funciones muy específicas.
• Las microvellosidades son prolongaciones que aumentan la superficie de contacto.
• Invaginaciones: repliegues hacia el interior.
• Uniones intercelulares:
  • Desmosomas: unen células permitiendo el paso de sustancias entre ellas.
  • Impermeables: no permiten el paso de sustancias entre las células.
  • Comunicantes (gap): permiten el paso directo de sustancias entre las células.
• Glucocálix: orgánulo en la cara externa de la membrana plasmática formado por glucolípidos y glucoproteínas. Es exclusivo de células eucariotas animales y sirve para el reconocimiento celular y la adhesión a superficies.

Orgánulos membranosos

• Retículo endoplasmático (RE): una membrana que delimita un espacio interior (lumen) que se extiende desde el núcleo a través del citoplasma. Tipos:
• Rugoso: contiene ribosomas en su cara externa y está en contacto con el núcleo. Su función principal es la síntesis y glicosilación de proteínas (añade un glúcido a la proteína sintetizada).
• Liso: es la parte más externa del núcleo y continua con el RE rugoso. Su función principal es sintetizar lípidos. En células hepáticas, detoxifica sustancias tóxicas; en fibras musculares, acumula iones para la contracción muscular; y en glándulas endocrinas, produce hormonas.
• Aparato de Golgi: orgánulos membranosos formados por subunidades independientes llamadas cisternas. Varias cisternas apiladas forman un dictiosoma. El conjunto de dictiosomas forman el aparato de Golgi, que presenta dos caras con estructura y función diferentes. Partes:
  • Cara cis: orientada hacia el núcleo/RE, recibe las vesículas.
  • Zona de transición: transporta lípidos y proteínas del RE.
  • Cara trans: orientada hacia la membrana plasmática, forma vesículas para diversas funciones. Funciones del aparato de Golgi:
  • Modifica proteínas y lípidos del RE, como la glicosilación.
  • Genera vesículas para transportar sustancias en la célula o formar lisosomas primarios.
  • Aumenta el tamaño membrana plasmática, secreta sustancias exteriormente, incorpora moléculas (glucocálix), y expulsa celulosa para formar la pared celular.
  • Forma el fragmoplasto.
  • Existe una Relación entre el Retículo endoplasmático y el Aparato de Golgi.
• Lisosomas: orgánulos membranosos presentes en todas las células eucariotas. Están formados por una membrana con bombas de protones para generar un pH ácido en su interior, donde hay enzimas hidrolasas. Su función es la digestión celular. Tipos:
  • Primarios: no han intervenido en un proceso digestivo aun.
  • Secundarios: se producen cuando un lisosoma primario se fusiona con una vesícula e inicia la digestión. Tipos:
    • Heterofagia: digiere elementos del exterior de la célula (nutrientes o microorganismos), generando una vacuola digestiva que se llama fagosoma (si es inmunológica).
    • Autofagia: digiere elementos propios de la célula, que se rodean por una membrana y forman un autofagosoma.
• Vacuola: orgánulo membranoso que acumula sustancias de reserva (lípidos, proteínas, pigmentos). En células vegetales suelen ser pocas y grandes, y en células animales, muchas y pequeñas. En células vegetales, acumula distintas sales para impedir la turgencia celular.
• Peroxisomas: orgánulos membranosos presentes en todas las células. Contienen enzimas oxidativas (catalasas y oxidasas) que eliminan agua oxigenada y degradan ácidos grasos de cadena larga.

Orgánulos no membranosos

• Citoesqueleto: formado por filamentos proteicos. Tres tipos:
  • Microfilamentos de actina: formados por la proteína actina. Su extremo positivo es donde aparece el filamento, y el negativo por donde desaparece. Junto con la miosina, dirigen la contracción muscular, dan consistencia a prolongaciones celulares (microvellosidades, pseudópodos), forman el anillo contráctil en la citocinesis animal y mueven orgánulos de forma cíclica.
  • Filamentos intermedios: formados por proteínas con composición variable y función estructural. Tipos: - Filamentos de queratina: en células epiteliales (piel). - Neurofilamentos: mantienen la forma de las neuronas. - Filamentos de desmina: encontrados en fibras musculares.
  • Microtúbulos: formados por dímeros de tubulina (alfa y beta) que se unen formando un cilindro con 13 protofilamentos. Su extremo positivo es por donde crece el microtúbulo, y el negativo por donde termina.
• Microtúbulos: estructuras muy dinámicas que forman cilios, flagelos y centriolos.
• Los microtúbulos se forman en células vegetales en los MTOC (centros organizadores de microtúbulos) y en células animales en los centrosomas.
• Funciones:
  • Intervienen en el movimiento celular (pseudópodos, cilios, flagelos).
  • Transportan orgánulos en el interior celular.
  • Dan forma a la célula.
  • Forman el huso mitótico.
• Centriolos: orgánulos no membranosos exclusivos de células eucariotas animales. Formados por dos cilindros de microtúbulos dispuestos perpendicularmente (diplosoma). Alrededor de los centriolos se dispone el material Pericentriolar o áster, y en conjunto forman el centrosoma. Cada centriolo está formado por 9 tripletes de microtúbulos adosados entre sí, con un microtúbulo completo y dos incompletos (estructura 9+0), unidos por una proteína llamada nexina.
• Cilios y flagelos: apéndices externos de las células eucariotas cuya función es el movimiento (celular o extracelular). Partes:
  • Cuerpo basal: insertado en el citoplasma (estructura 9+0).
  • Zona de transición: conecta el corpúsculo basal con el axonema.
  • Axonema: prolongación recubierta por membrana plasmática (estructura 9+2, con 9 pares de microtúbulos y dos microtúbulos completos), unidos por nexina y dineína que permite el movimiento mediante gasto energético. - Los flagelos son más largos y menos numerosos que los cilios, y su movimiento es en forma de hélice (cilios: forma de látigo).
• Ribosomas: orgánulos no membranosos presentes en todas las células. Formados por dos subunidades (grande y pequeña), compuestas por ARN ribosómico y proteínas formadas en el nucleolo. Los ribosomas eucariotas son 80s (procariotas: 70s). Se encuentran libres en el citoplasma, asociados al RE rugoso, mitocondrias y cloroplastos.
  • Un polirribosoma es una estructura formada por varios ribosomas que traducen el mismo ARN mensajero realizando la síntesis de proteínas.

Inclusiones citoplasmáticas

• Acumulaciones su función puede ser no soluble en agua que pueden tener distintas funciones, pueden actuar como reserva de glucógeno (animal) o almidón (vegetal) y almacenar lípidos. Pueden acumular pigmentos como melanina (células epiteliales) o caroteno y xantofilas (células vegetales).

Pared Vegetal

• Orgánulo exclusivo de plantas, que se forma hacia el exterior de la membrana plasmática. Su principal componente son fibras de celulosa unidas por puentes de hidrógeno, inmersas en una matriz de pectina, hemicelulosa, sales minerales, agua y glucoproteínas. Estructura:
  • Lámina media: componente inicial compartido por células adyacentes (compuesta por pectina producida por el aparato de Golgi).
  • Pared primaria: formada por fibras de celulosa e inmersa en una matriz, surge bajo la lámina media y no es muy rígida.
  • Pared secundaria: ocurre cuando ha terminado el crecimiento celular, formada por celulosa y hemicelulosa, es muy rígida y se forma bajo la pared primaria.
  • Especializaciones:
    • Punteaduras: estrechamientos sin pared secundaria que permiten contacto entre células.
    • Plasmodesmos: regiones donde la pared se interrumpe completamente, permitiendo el contacto directo y el intercambio de sustancias/comunicación entre las células.
  • Funciones de la pared:
    • Da forma y rigidez a la célula y mantiene plantas.
    • Impide la turgencia celular y protege.
    • Permite el intercambio entre células gracias a plasmodesmos y punteaduras.

Orgánulos de doble membrana (mitocondrias, cloroplastos y núcleo)

• Mitocondrias: orgánulos formados por una doble membrana que aparecen en todas las células eucariotas donde ocurre la respiración celular. Partes:

  • Membrana mitocondrial externa: composición similar a la membrana plasmática.
  • Espacio perimitocondrial: contiene principalmente agua y un pH ácido debido a la acumulación de protones.
  • Membrana mitocondrial Interna: posee repliegues (crestas mitocondriales) donde se acumulan partículas F1 (ATP sintasas) y complejos I-IV.
  • Matriz mitocondrial: espacio interno donde se producen procesos metabólicos (ciclo de Krebs, β-oxidación de ácidos grasos), se encuentra ADN circular (ribosomas 70s), síntesis de proteínas.
  • Teoría de la endosimbiosis: describe que presenta características bacterianas como los ribosomas 70s o ADN circular.
  • La función principal es realizar la respiración celular (obtener energía/ATP a partir de glúcidos y lípidos), mediante fosforilación oxidativa.

• Cloroplastos: orgánulos de doble membrana exclusivos de células eucariotas vegetales donde ocurre la fotosíntesis. Partes:

  • Membrana plastidial externa: la membrana externa del cloroplasto.
  • Espacio intermembrana: similar al citoplasma.
  • Membrana plastidial interna: forma tilacoides (repliegues).
  • Tilacoides: estructuras donde se produce la fase lumínica de la fotosíntesis.
  • Membrana tilacoidal: contiene pigmentos que absorben la energía lumínica.
  • Espacio tilacoidal: posee pH ácido debido a la acumulación de protones.
  • Estroma: espacio interior donde se produce la fase oscura y el ciclo de Calvin. Contiene ADN circular, ribosomas 70s y plastoglóbulos (acumulaciones de almidón). Tiene origen endosimbiótico y varios tilacoides apilados forman un granum; el conjunto de grana se llama grana.

• Núcleo celular: orgánulo membranoso exclusivo de células eucariotas. Almacena y protege ADN, y dirige el funcionamiento celular.

  • Núcleo interfásico (célula no se divide):

    • Envoltura nuclear: rodea el núcleo y formada por una membrana externa (continua con el RE rugoso) y un espacio perinuclear
    • Membrana nuclear interna: orientada hacia el nucleoplasma y asociada a la lámina fibrosa (red de filamentos proteicos) que regula la condensación de la cromatina y recupera la envoltura tras la mitosis.
    • La envoltura nuclear está atravesada por poros nucleares (formados por 8 placas proteicas) que permiten el intercambio de moléculas entre el citoplasma y el nucleoplasma.
    • Nucleoplasma: espacio interior que contiene la cromatina y está compuesto por agua, iones, proteínas (histonas), enzimas (replicación y transcripción) y nucleótidos.
    • Nucleolo: estructura esférica donde se sintetiza el ARNr y se ensamblan las subunidades de los ribosomas.
    • Cromatina: molécula formada por ADN e histonas, dispersa en el nucleoplasma, de dos tipos:

  • Eucromatina: se encuentra en la zona centras del nucleoplasma y es la que más se transcribe/ la que más se expresa.

  • Heterocromatina: se encuentra más empaquetada hacia la envoltura nuclear, en contacto con la lámina fibrosa. Es la que menos se expresa.

  • Nucleosoma: estructura formada por ADN enrollado alrededor de histonas. Un conjunto de nucleosomas forma un "collar de perlas".

  • Nucleo mitótico: Cuando la célula se divide, la envoltura nuclear desaparece y se forman los cromosomas (nucleosomas empaquetados formando solenoides y bucles).

• Partes del cromosoma:

  • Cromátidas: dos partes en que se divide el cromosoma, unidas por el centrómero. Cada cromátida contiene la misma información genética (replicación del ADN).
  • Centrómero: punto de unión de las cromátidas.
  • Cinetocoro: placas proteicas en el centrómero donde se unen los microtúbulos del huso mitótico para separar las cromátidas en la división.
  • Brazos: prolongaciones del cromosoma. Telómeros: fragmentos ADN en los extremos del cromosoma que evitan pérdida de información tras la replicación e impiden que las moléculas ADN se unan. Satélites: no siempre existen, están en los extremos de los brazos y codifican ARNr. Tipos de cromosomas: se diferencian por la posición del centrómero y la longitud de los brazos:
  • Metacéntrico: centrómero en el medio (brazos iguales).
  • Submetacéntrico: centrómero desplazado hacia un extremo (brazos ligeramente desiguales).
  • Acrocéntrico: centrómero muy desplazado hacia un extremo (brazos muy desiguales).
  • Telocéntrico: centrómero completamente desplazado a un extremo (un solo brazo).
  • Cariotipo: representación de los cromosomas de un individuo emparejados.

Ciclo celular

• La vida de una célula desde que se forma hasta que se divide o muere.
• Consta de dos fases: Interfase y División.
• Interfase: periodo entre dos divisiones sucesivas. Consta de 3 subfases:
  • Fase G1: la célula se recupera aumentando su volumen y reparando el ADN; se sintetizan proteínas y cumple su función (es el periodo más largo). Si la célula no se divide, entra en la Fase G0 (células quiescentes: neuronas, glóbulos rojos...).
  • Fase S: se replica/duplica la información genética (las cadenas se condensan para formar los cromosomas ). La Fase G1 y se separan ambas fases en el punto R, quees un punto de regulación..
  • Fase G2: la célula se prepara para la división, aumentando su volumen y sintetizando proteínas (incluidas enzimas).
  • El ciclo celular debe estar regulado por enzimas llamadas quinasas, que dependen de proteínas llamadas ciclinas. Si esta regulación falla, puede generar cáncer.
  • Apoptosis: proceso de eliminación celular programada (suicidio celular).
  • División:
  • Cariocinesis: división del núcleo.
  • Citocinesis: división del citoplasma. Las bacterias se dividen por bipartición.

Mitosis *

• Se produce en organismos pluricelulares, células somáticas. A partir de una célula diploide se generan dos células diploides con la misma información. Crecimiento, regeneración y reparación de tejidos.
• En organismos unicelulares es la reproducción asexual (sin variabilidad genética).
• Tipos: Astral (en animales, el huso mitótico se forma a partir de los centriolos y el material pericentriolar) y Anastral (en vegetales, el huso mitótico se forma a partir de los MTOC).

Fases de la mitosis

• Profase: la cromatina se condensa para formar cromosomas. La envoltura nuclear y el nucleolo desaparecen. Los centriolos se duplican y migran a los polos, formando el huso mitótico (astral): microtúbulos desde centriolo a centriolo y desde centriolos a cinetocoros (se unen a los cinetocoros de los cromosomas y los llevan a la placa ecuatorial). Es el periodo más largo de la división.
• Metafase: los cromosomas se colocan en la placa ecuatorial (no se agrupan por homólogos).
• Anafase: los microtúbulos cinetocóricos se despolimerizan, llevando las cromátidas hermanas a polos opuestos.
• Telofase: los cromosomas se encuentran en los extremos, se descondensan, y la envoltura nuclear/nucleolo se repolimerizan. Desaparece el huso mitótico y se produce la citocinesis (diferente en células eucariotas animales y vegetales). Animal: se produce un anillo contráctil de actina que estrangula y separa la célula. Vegetal: el aparato de Golgi forma vesículas que se fusionan en la zona ecuatorial, formando el fragmoplasto hasta que tabica la célula.

Meiosis *

• Tipo de división en la que, a partir de una célula diploide, se generan 4 células haploides con diferente información (2 divisiones sucesivas sin replicación entre ellas).
• Las células que se dividen por meiosis son las germinales (en las gónadas) generando gametos (reproducción sexual).
• Se genera variabilidad genética porque hay combinaciones genéticas únicas, lo que conduce a Dotación Cromosómica:
  • la dotación cromosómica se mantenga constante -se produzca reproducción sexual

Meiosis I *

• División meiótica reduccional (reduce la dotación cromosómica en la Anafase I).
• Profase I: la fase más larga y compleja de la meiosis, donde:
• Leptoteno: los cromosomas se hacen visibles producto de la condensación de la cromátida.
• Zigoteno: los cromosomas homólogos se emparejan y se unen (sinapsis) formando tétradas o bivalentes . Genes para los mismos caracteres quedan emparejados.
• Paquiteno: se producen intercambios aleatorios de material génetico entre los cromomas.
• Diploteno: se generan sobrecruzamientos.
• Diacinesis: las cromátidas están muy condensadas, pero están unidas.
• Metafase I: las tétradas o bivalentes se sitúan en la placa metafásica.
• Anafase I: los cromosomas migran hacia sus repsectivos polos.
• Telofase I: los cromosomas se descondensan, se vuelven a formar las envolturas y el huso mitótico desaparece.

Meiosis II *

• Se produce a continuación de la meiosis I, y a partir de esas células haploides se van a generar 4 células haploides.
• Profase II: igual una profase mitótica.
• Metafase II: Los cromosomas recombinados se localizan en la placa ecuatorial.
• Anafase II: las cromátidas no hermanas se dirigen a polos opuestos.
• Telofase II: los cromosomas se descondensan, la envoltura nuclear y el nucleolo se recuperan.
  • Desaparece el huso mitótico y se produce la citocinesis.
• Dotación Cromosómica: es el número de cromosomas que tiene una especie o una célula y su relación entre ellos. "n" es el número de cromosomas que hay en un gameto. Cromosoma: ADN condensado ( si está condensado está en división). Cromosoma = molécula de ADN.

División y Cáncer *

• El cáncer es una división descontrolada que produce metástasis. Causas:
  • Componente genético: que deriva a la alteración del ADN.
  • Agentes mutagénicos: que alteran el ADN. Cuando las proteínas dejan de controlar el ciclo celular se generan células cancerígenas. Cuando un gen que regula la división se transforman en oncogén se generan células cancerígenas.

Explora las características de la célula, la membrana plasmática y sus funciones. Aprende sobre el mosaico fluido, el transporte celular y la importancia del colesterol en las células animales. Descubre cómo la membrana plasmática regula la división celular y su adaptabilidad.