Tema 1-4 PDF - Evolución y Organización Celular

Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 VeCristina más alláYunta ...

Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 VeCristina más alláYunta  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Pregunta fundamental en biología à ¿Qué significa estar vivo? o ¿Cuáles son las propiedades fundamentales que caracterizan a todos los seres vivos y los distinguen de la materia inerte o no viva? © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 2  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Pregunta fundamental en biología à ¿Qué significa estar vivo? o ¿Cuáles son las propiedades fundamentales que caracterizan a todos los seres vivos y los distinguen de la materia inerte o no viva? o Estas son las preguntas que contesta la teoría celular o Hablamos de ser capaces de crecer, reproducirse, procesar información, comunicarse, responder a estímulos y llevar a cabo una asombrosa variedad de reacciones químicas o Estas habilidades definen la vida que puede vivir de una manera indepediente © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 3  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o TODOS los organismos vivos están formados por células, de tal manera que ningún organismo puede ser considerado un ser vivo si no está formado por, al menos, UNA CÉLULA o CÉLULA à Unidad fundamental para la organización y funcionamiento del cuerpo y, en última instancia, de la vida (unidad estructural, funcional y genética*) o BIOLOGÍA à Área de conocimiento que se encarga del estudio de la materia viva. o Abarca desde estudios de tipo descriptivos à Estudio de la estructura de seres vivos. o También estudios de tipo funcional à Estudio de los procesos vitales de los organismos. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 4  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o La continua proliferación celular, y su posterior diferenciación en distintos tipos de células dan lugar a cada tejido de nuestro cuerpo. o Una célula inicial resultante de la fecundación à Genera cientos de diversas clases de células, que difieren en contenido, forma, tamaño, color, movilidad y composición de la superficie. o Las células deben ORGANIZARSE à TEJIDOS > ÓRGANOS > APARATOS/SISTEMAS. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 5  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular Biología Celular Biología Tisular Imagen modificada de:. ElaineN. Anatomía y © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 6 fisiología humana. Pearson Education  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular ¿Qué es una célula? © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 7  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular *Destierro de la generación espontánea (Redi no lo logró- s. XVII) La célula es la unidad fisiológica de la vida. Todas las células proceden de células preexistentes. Rudolf Virchow Matthias Scheleiden Tercer principio Primer principio Microscopio La célula es la unidad estructural de la materia viva. electrónico: Theodor Schwann Estudio de los Segundo principio orgánulos Primer microscopio 1590 1665 1673 1831 1838 1839 1858 1860 1932 Louis Pasteur Aceptación rotunda y definitiva de la Robert Hooke Teoría Celular Acuña el término célula. Robert Brown Anton Van Leeuwenhoek Describe el núcleo celular. Pionero en la observación de organismos unicelulares y célula viva. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 8  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Todos los seres vivos están constituidos por células y sus productos de secreción. o La célula es la unidad estructural y funcional de la materia viva. o Toda célula proviene de otra célula preexistente. Conjunto de estructuras interrelacionadas morfológica y fisiológicamente que integran la menor unidad viva con garantía de supervivencia en su medio Unidad genética ambiente, conteniendo además toda la información necesaria para el control de su propio ciclo y desarrollo, así como la capacidad de transmitir esa información a la siguiente generación celular. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 9  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula Poseen vida à Tienen Presentan la capacidad la capacidad de morir de evolucionar Poseen un material genético (sujeto a Son capaces duplicarse cambios) y los medios para usarlo © Copyright Universidad Europea. 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La célula - Clasificación celular o La clasificación más sencilla que podemos realizar es en base a su COMPLEJIDAD: Diferencias entre células procariotas y eucariotas Características PROCARIOTAS EUCARIOTAS Tamaño 1-10 µm 10-100 µm Membrana nuclear NO Sí Nucleolo NO Sí 70 S 80 S Ribosomas (50 S + 30 S) (60 S + 40 S) Sistema de NO Sí endomembranas Mitocondrias NO Sí Cloroplastos NO Sí Respiración Anaerobia / Aerobia Aerobia División Amitosis (Fisión binaria) Mitosis / Meiosis Material genético Proteínas no histonas Histonas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 15 nque no hay que descartar la posibilidad negativa en estos organismos porque, después de te- tras células cuyas necesidades bioquími- ñirlos con el colorante cristal violeta, son decolorados Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular res a las de las células que conocemos. por disolventes debido a que éstos pueden atravesar la pared celular. La pared celular de las bacterias grampo- sitivas es más gruesa, y consta de una única bicapa lipí- cas: Escherichia coli dica (no hay membrana externa), recubierta de una 2. La célula – Clasificación celular gruesa capa de peptidoglucanos que no pueden atrave- erias típicas más estudiadas por genetis- sar los disolventes. 01 PANIAGUA BIOLOGIA 3 01 29/11/06 12:40 Página 33 Célula procariota Célula eucariota os es la Escherichia coli, un bacilo que El DNA se encuentra mucho más centralizado que en n el tubo digestivo de los mamíferos. los micoplasmas. Es una doble cadena de unos 3 millo- CAPÍTULO 1: ESTUDIO GENERAL DE LA CÉLULA 33 Ribosomas Mesosoma Cápsula Vesícula de Centríolos Retículo Gota de endocitosis Microtúbulos endoplasmático Membrana Lisosoma lípido rugoso externa Peroxisoma Núcleo Complejo de Golgi Espacio Vesícula de periplásmico exocitosis UA BIOLOGIA 3 01 29/11/06 12:40 Página 31 Membrana interna (plasmática) Representa- ca de Esche- CAPÍTULO 1: ESTUDIO GENERAL DE LA CÉLULA 31 Inclusión Invaginación Nucleoide que separa ambas células hijas. (Micrografía de P. Johson. EMIF. University of o de Yáñez A. y colaboradores. Emerging Infectious Diseases, 1999; 5:1.) B: Es- as (flecha). X40 000. (Micrografía de W. Villiger.) C: Klebsiella oxytoca (bacteria de procariotas. A: Mycoplasma penetrans. No se observan orgánulos celulares M. Ivarte. Departamento de Histología, Universidad de Navarra.) D: Microsco- estra numerosas fimbrias (flecha). X20 000. (Micrografía de Indigo Instrumens.) I), el espacio periplásmico (P), la membrana externa (ME) y la cápsula de po- Cianosomas Ribosomas Gránulos Membrana de fosfato Interna Inclusión (plasmática) lipídica Espacio periplásmico Membrana Filamentos plasmática nosomas. X40 000. (Micrografía de Indigo Instrumens.) Mitocondria Ribosomas Retículo endoplasmático liso Glucógeno Figura 1.26. Representación esquemática tridimensional de una célula eucariota. Membrana externa Nucleoide Cápsula D Laminillas fotosintéticas Cloroplasto Retículo Microvellosidades endoplasmático Figura 1.24. Representación de una cianobacteria. Cilios Vacuola rugoso Centríolos Retículo endoplasmático liso Vesículas Lisosomas Zonula rior, es la existencia de un metabolismo fotosintético se- Las células eucariotas suelen ser hasta 1000 veces occludens mejante al de las plantas verdes. Además de la clorofila, más voluminosas que las procariotas (Fig. 1.25). El DNA contienen otro pigmento, la ficobilina, que comprende, a es también unas 1000 veces más abundante, va unido a F su vez, dos pigmentos: ficocianina (azul) y ficoeritrina (ro- unas proteínas denominadas histonas y está encerrado Zonula jo). Separando fracciones por centrifugación, se ha com- en una doble membrana. Ésta constituye una envoltura adherens probado que la clorofila está dentro de unos sáculos nuclear completa que forma parte del sistema de mem- membranosos (laminillas), mientras que la ficobilina se branas interno de la célula, con el que mantiene conexión encuentra en gránulos denominados cianosomas adosa- dos a las membranas. Cianosomas y laminillas pueden en las células recién formadas (Fig. 1.26). En el núcleo se encuentra el nucléolo que es la expresión morfológica de Macula 16 © Copyright realizar la fotosíntesis juntos,Universidad Europea. pero no por separado. Estos Todos los derechos la síntesis de ribosomas.reservados El sistema de membranas celu- adherens pigmentos permiten que estas algas puedan desarrollar- lares alcanza un notable desarrollo y es en él donde se re- B se en condiciones ambientales extremas de temperatura alizan gran parte de las reacciones vitales. Todas las sus-  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula – Clasificación celular Célula animal Célula vegetal X Cloroplastos ü Cloroplastos X Pared celular ü Pared celular Pequeñas vacuolas ü Gran vacuola ü Lisosomas X Lisosomas ü ü Centrosoma X Centrosoma 18 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula – Clasificación celular 2. La célula – Organización estructural de la célula animal o Membrana plasmática. o Sistema de endomembranas: o Retículo endoplasmático rugoso (RER). o Retículo endoplasmático liso (REL). o Aparato de Golgi. o Vesículas/lisosomas. o Ribosomas. o Mitocondrias. o Citoesqueleto. o Núcleo. o Citosol. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 19  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula ¿Cuál es el origen de la vida y cuándo sucedió? ¿Cómo surgió la célula eucariota? millones de años © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 20  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula Se acepta que su origen fue un fenómeno físico-químico ? (Oparin y Haldane) 1. FORMACIÓN DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS Simulación de las condiciones primitivas Miller y Urey No confirma pero demuestra la posibilidad © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 21  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 2. FORMACIÓN DE POLÍMEROS Las moléculas orgánicas más importantes para la célula suelen aparecer en forma de polímeros complejos Ejemplo: proteínas y los polinucleótidos (ADN y ARN ) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 22  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 3. FORMACIÓN DE UNA MEMBRANA CELULAR Modelos de la vida: la membrana como elemento clave Desarrollo de una envuelta que aislara un medio interno de otro externo. Esto tiene muchas ventajas: a) favorece la proximidad de los componentes de las reacciones metabólicas y la eficiencia de la replicación b) promueve el “egoísmo evolutivo” c) se gana independencia respecto a las alteraciones del medio externo favoreciendo la homeostasis interna Las membranas lipídicas se producen fácilmente de forma espontánea a partir de ácidos grasos anfipáticos © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 23  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 4. APARICIÓN DE AUTORREPLICACIÓN Mundo ARN vs Mundo metabólico a) una molécula con capacidad para replicarse- ARN b) sistemas de reacciones químicas/moléculas 5. INTERACCIONES ENTRE MOLÉCULAS/POLÍMEROS Coperación entre moléculas diferentes (proteínas, ADN, ARN, lípidos y azúcares): formación de complejos y reacciones heterogéneas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 24  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 6. CÓDIGO GENÉTICO Secuencia de nucleótidos aminoácido determinado parece arbitrario y es prácticamente universal LUCA (Last Universal Common Ancestor): protocélulas de las que parten todas las células que conocemos hoy © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 25  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula Teoría de la endosimbiosis Ø Las procariotas son las células más antiguas Ø Existen dos grupos de procariotas Ø Aparición de eucariotas: transición evolutiva, aumenta la complejidad Imagen modificada de: recursostic.education.es ¿cómo y a partir de cual procariota se formó la célula colaboración Bacterias eucariota? LECA Arqueas Last eukaryotic common ancestor Modelos de la formación de LECA Imagen modificada de: mmegias.webs.uvigo.es 26 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Cel. Vegetal, 2ª endosimbiosis: cianobacterias> cloroplastos  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno El entramado de moléculas en el espacio intercelular, sintetizadas y secretadas por las células, en las que estas se embeben, se denomina matriz extracelular La célula es altamente dependiente de la presencia, composición y estabilidad de esa matriz La matriz extracelular y los líquidos extracelulares en el organismo se conocen como medio interno © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 27  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno ¿Qué es el LIQUIDO EXTRACELULAR (LEC) del organismo? o Es el entorno acuoso que rodea a las células. Líquido intersticial Plasma o Sólo está presente en organismos pluricelulares. o Compuesto mayoritariamente de agua (aprox. 14 L). o Sirve de transición entre el medio externo y el líquido intracelular (LIC) o Se subdivide en à PLASMA - [prot] - y LÍQUIDO INSTERSTICIAL - [prot] - concentration -() Imagen modificada de:. Silverthon. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Fisiología Humana.Panamericana 28  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno ¿Qué es el LÍQUIDO INTRACELULAR (LIC) del organismo? o Líquido acuoso presente en el interior de las células (citosol). o Formado por à agua (principalmente), proteínas, iones, macromoléculas, etc. o La cantidad es variable dependiendo del tipo celular. o Es de gran importancia para el mantenimiento de la vida celular y mantenimiento del pH, temperatura, osmolaridad, etc. Imagen modificada de:. Silverthon. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Fisiología Humana.Panamericana 29  DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE ELECTROLITOS Y PROTEÍNAS Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno K+ Na + Na + Na+ K+ K+ Esta diferencia en la concentración de iones es de vital importancia para el correcto funcionamiento del © Ganongmuscular, organismo, contracción Fisiología Médica 2016 by McGraw-Hill conducción de la señalGlobal Education nerviosa, Holdings LLC celular, etc. comunicación 30 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE ELECTROLITOS Y PROTEÍNAS 3. Citosol – Medio interno Cambios en osmolaridad del LEC causa un K+ efecto en las células Na+ Na+ Na+ K+ K+ © Ganong Fisiología Médica 2016 by McGraw-Hill Global Education Holdings LLC 6 Internal use OSMOSIS: movimiento de agua tratando de igualar las concentraciones LEC y LIC Crenación Equilibrio Citólisis 32 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados dinámico  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Medio interno y medio celular Agua Componentes químicos del MEDIO CELULAR o Es el componente común a todos los entornos Orgánicos Inorgánicos celulares à extracelular, intracelular e interior de orgánulos. Agua Hidratos de Carbono, proteínas, lípidos o Disolvente donde están disueltas o suspendidas Iones las sustancias necesarias para la existencia de la célula. Sales minerales o La viabilidad celular/organismo depende de las propiedades físico-químicas del agua. 33 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Medio interno y medio celular Agua o Compuesto inorgánico más abundante en el organismo. o Es una molécula POLAR. o FUNCIONES: o Solvente universal. HIDRÖLISIS: la adición de agua provoca la o Transporte de nutrientes. ruptura de los enlaces o Medio para las reacciones bioquímicas o Mantenimiento de la estructura celular. o Regulación de la temperatura. o Lubricación y amortiguación. o Participación en reacciones metabólicas: HIDRÓLISIS, HIDRATACIONES o Su disociación determinará el pH 34 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno o El agua à Componente mayoritario del A menor valor de pH, mayor número de H+ organismo. o El agua, en estado acuoso, presenta una pequeña parte de sus moléculas disociadas. H2O ↔ H3O+ + OH- o El equilibrio de esta disociación à La cantidad de H+ que exista en la solución, nos va a determinar la escala del pH. o Esto va condicionado por el resto de moléculas (ácidos y bases) que se encuentren disueltos en el A mayor valor de pH, menor número de H+ agua. 35 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno o Una disminución del pH en el organismo (acidosis), o aumento (alcalosis) puede acarrear serios problemas de salud, incluso la muerte. o La regulación del pH en el organismo es posible gracias a la capacidad amortiguadora de diferentes sales presentes en el organismo. o MOLÉCULA TAMPÓN à Moléculas capaces de aceptar o donar H+. o Los amortiguadores fisiológicos principales o moléculas tampón son bicarbonato, ortofosfato y las proteínas 36 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  eja de sus- H+ NH2 NH3 tiene capa- Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular r que cual- Cualquier molécula capaz de aceptar un ion hidrógeno se ás que un define como una base. Los ácidos y las bases existen en 3. Citosol – Medio interno estructura pares, o parejas. Cuando el ácido pierde un protón (como eracciones cuando el ácido acético dona un ion hidrógeno), se forma uido matriz una base (en este caso, ion acetato), denominada la base con- oluble de la jugada del ácido. De manera similar, cuando una base (como materiales o En un base grupoa— esta NH2) capacidad acepta un de ceder protón, se o captar forma un ácido (en a célula; es protones, este caso — NH3+), el cual se denomina ácido conjugado de distinguimos: ares; prote- dicha base. Así, el ácido siempre contiene una carga positi- frío o de la va o másÁCIDOS queàsuMolécula base conjugada. capaz de CEDEREl agua es ejemplo de una un protón. molécula anfotérica, o sea, aquella que puede servir como n la célula o BASES ácido o como à Molécula base.* capaz de CAPTAR un protón. nes a vida débiles cos. Recor- H3O — H+ + H2O ^ OH- + H+ agua, con un átomo Acido de hidrógeno pierde un electrón. Molécula Base Consideremos an una capa el ácido acético, ingrediente característico del vinagre, que anfotérica puede sufrir la siguiente reacción descrita como disocia- De manera ción. hidrógeno En la página 51 analizaremos otro importante grupo de ácidos, que moléculas anfotéricas, H.-Q: los aminoácidos. H capacidad Los ácidosH:CC:varían muchoorespecto+ de la H+ facilidad con la H ':0: H el agua, las cual la moléculaHcede un protón. Cuanto más fácil se pierda crementan- el protón, o sea, Acidocuanto menor Ionsea la fuerzaProtón de atracción de la base conjugada acético por su protón, (ion hidrógeno) acetato más fuerte es el ácido. El 37 cloruro © Copyright Universidad de loshidrógeno Europea. Todos Una molécula es un ácido muy fuerte que transfiere derechos reservados capaz de liberar (donar) un ion hidrógeno se con rapidez su protón a las moléculas de agua cuando se Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 Ve másYunta Cristina allá Yanes Tema 2: La membrana plasmática y la matriz extracelular Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 Imagen modificada de: Flaticon Ve másYunta Cristina allá Yanes  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Generalidades 116 CAPITULO 4 Estructura y función de la membrana plasmática na, discusión que llegó al punto medular del tema referente bio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo a la estructura y función de la membrana. Más adelante proporcionan el medio para comunicar un espacio con otro. Envoltura continua que rodea y establece los límites de la célula y que retornaremos a la estructura de la membrana, pero primero examinaremos algunas de las principales funciones de la La membrana plasmática debe garantizar que las sustancias apropiadas penetren al citoplasma desde el espacio externo mantiene las diferencias esenciales entre el medio intracelular y el medio membrana en una célula viva (fig. 4-2). y las sustancias ínapropiadas salgan de la célula. En esta función, la membrana plasmática actúa como barrera selec- extracelular. tivamente permeable. 4-1 Resumen de las funciones 3. Transporte de solutos. La membrana plasmática con- de la membrana tiene los mecanismos para transportar físicamente sustan- cias de un lado al otro de la membrana, con frecuencia.de 1. Compartamentalización. Las membranas son hojas una región donde un soluto se encuentra en baja concentra- continuas, sin aberturas, como las que encierran los com- ción a otra donde dicho soluto muestra concentración más partimientos intracelulares. La membrana plasmática ro- alta. Los mecanismos de transporte de la membrana permi- o Membrana plasmática, plasmalema o membrana celular. dea todo el contenido de la célula, en tanto que las membra- nas nuclear y citoplásmica incluyen varios espacios celulares ten que la célula acumule azúcares y aminoácidos, necesa- rios como energéticos de su metabolismo y para construir internos en los cuates tienen lugar actividades especiali- sus macromoléculas. La membrana plasmática tiene otra zadas. Igual que el espacio dentro de un edificio debe divi- función relacionada con el transporte de solutos, que consis- o Al microscopio electrónico presenta una estructura trilaminar. dirse para tener actividades de diferente tipo en sus com- partimientos con un mínimo de interferencia externa, así te en separar iones con carga opuesta y establecer gradientes iónicos. Esta capacidad es crucial para las células nerviosas también debe dividirse la célula. En la célula, la comparta- y musculares, pero también puede desempeñar un pape! en mentalización es particularmente importante debido a que la respuesta de cualquier célula a su ambiente. o Lípidos + Proteínas + Hidratos de carbono. los diferentes espacios están llenos de líquido, y si estos líquidos se mezclaran sería desastroso. 4. Respuesta a señales externas. La membrana plas- mática tiene una función rnuy importante en la respuesta 2. Las membranas constituyen barreras selectivamen- de una célula a los estímulos externos, proceso conocido te permeables. Las membranas impiden el libre intercam- como transducción de señales. Las membranas poseen re- o Los orgánulos celulares presentan también una membrana lipídica que los delimita (excepción- los ribosomas) FIGURA 4-1. Aspecto trilaminar de las membranas, a) Micrografía electrónica que muestra la estructura en tres capas (trilaminar) de la membrana plasmática de un eritrocito. Las flechas indican los bordes interno y externo, b) Borde externo de una célula muscular diferenciada desarrollada en un cultivo que muestra la estructura trilaminar similar a la de la membrana plasmática (MP) y la membrana del retículo endoplás- © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados mico liso (REL). (a: Cortesía de /.D, Robertson; b: según Ancirew R. Murks y 2 cois. J. Cell Biol. 114:307, 1991; con autorización de RockefeHer Univers'üy Press.)  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Generalidades o PROPIEDADES: o Asimetría o Fluidez o Flexibilidad o Resellado o Fusión o Permeabilidad (semipermeable) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 3  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Generalidades o FUNCIONES: o Compartimentalización. o Andamiaje para actividades bioquímicas. o Barrera de permeabilidad selectiva. o Transporte de moléculas. o Respuesta a señales del medio extracelular. o Interacción intercelular. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 4  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Estructura Los lípidos forman una bicapa lipídica que sirve como base estructural y en la que se disponen las proteínas. Estas establecen interacciones con las moléculas que las rodean. 02 PANIAGUA BIOLOGIA 3 02 29/11/06 12:42 Página 43 Los hidratos de carbono se disponen hacia la cara exterior de la célula y se encuentran unidos a lípidos y proteínas. CAPÍTULO 2: MEMBRANA PLASMÁTICA Y MEMBRANAS CITOPLÁSMICAS 43 Singer y Nicolson, 1972. Oligosacárido Oligosacárido Proteína periférica unida Proteína integral unido a un lípido unido a a un oligosacárido trasmembranosa una proteína CARA E Lípido CARA P Proteína integral Proteína periférica Proteína periférica parcialmente embebida unida a una proteína integral unida a un lípido © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 5  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Estructura Balsas lipídicas – Lipids Rafts o Microdominios que presenta menor fluidez que la membrana adyacente debido a una acumulación de colesterol, fosfolípidos saturados, glucolípidos y proteínas. o Existe gran diversidad en relación al tamaño, composición y dinámica de generación y dependiendo de las proteínas de membrana presentan diversas funciones. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 6  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes LÍPIDOS Liposoma Micela o Constituyen la base estructural de las membranas. o 98% son lípidos anfipáticos à extremo polar y extremo apolar. o Responsables de la fluidez. Bicapa lipídica o Barrera de permeabilidad selectiva. o Lugar de anclaje de proteínas de membrana. o Adhesión célula – célula. o Unión a elementos de la matriz extracelular. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 7  CH 3 - CH - CH -..... - COOH Grasas Ácido graso Módulo neutras I – TEMA 1: Evolución y organización Ácido celular Glucolípidos simples fosfatídico 1. La membrana plasmática - Componentes CH 2 OH - CH 2 - N - (CH3 )3 Colina CH 2 OH - CH 2 - NH 2 Etanolamina OH OH H OH CH 2 OH - CHNH 2 - COOH Serina H H LÍPIDOS OH OH H H Inositol Ácido graso H OH Inositol Colina Etanolamina Serina PO4 PO4 PO4 PO 4 Glicerol Glicerol Glicerol Glicerol Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil colina inositol etanolamina serina Triglicérido Lípidos derivados - Colesterol Ceramida Glicerol Glicerol CH2 OH - CHNH 2 - CHOH - CH = CH - (CH 2 ) 12 - CH PO4 PO4 PO4 Esfingosina Esfingosina Glicerol Glicerol Glicerol © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Ceramida 8 Fosfatidil Difosfatidil glicerol glicerol PANIAGUA BIOLOGIA 3 02 29/11/06 12:42 Página 44 Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular Fosfatidil colina 44 BIOLOGÍA CELULAR 1. La membrana plasmática - Componentes Glicerol G PO4 PO Glicerol Glicerol Monosacárido PO 4 CH 2 OH- CHOH - CH 2 OH Glicerol Glicerol Glicerol Glicerol Fosfatidil Difo Fosfolípidos CH - CH - CH -..... - COOH 3 Grasas Fosfoesfingolípidos glicerol glic Ácido graso neutras Ácido Glucolípidos simples fosfatídico o Lípido que presenta un fosfato en su composición. Colina M PO4 o Los más abundantes. Esfingosina E CH 2 OH - CH 2 - N - (CH3 )3 Colina Etanolamina CH 2 OH - CH 2 - NH 2 Esfingomielina C OH OH H OH CH 2 OH - CHNH 2 - COOH Serina Figura 2.6. H H Inositol Representación esquemát OH H OH H H OH Fosfoglicérido Inositol Colina Etanolamina Serina PO4 PO4 PO4 PO 4 Glicerol Glicerol Glicerol Glicerol Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil colina inositol etanolamina serina GlicerolEuropea. Todos Glicerol © Copyright Universidad CH2 OH - CHNH 2 - CHOH - CH = CH - (CH 2 ) 12 - CH los derechos reservados 9 PO PO PO  H H CH 2 OH - CHNH 2 - COOH OH H Inositol OH H H OH Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil Fosfatidil colina Colina inositol Inositol etanolaminaEtanolamina serina Serina PO4 PO4 PO4 PO 4 Glicerol 1. La membrana plasmática - Componentes Glicerol Glicerol Glicerol Glicerol Glicerol CH OH - CHNH 2 - CHOH - CH = CH - (CH 2 ) 12 - CH Fosfatidil Fosfatidil 2 Fosfatidil Fosfatidil colina inositol etanolamina serina PO4 Glucolípidos PO4 PO4 Esfingosina Colesterol Esfingosina Glicerol Glicerol Glicerol o Lípido que presenta un hidrato de carbono o Regulación de la fluidez. Glicerol Glicerol CH2 OH - CHNH 2 - CHOH - CH = CH - (CH 2 ) 12 - CH en su composición. PO4 PO PO 4 4 Ceramida Esfingosina Formación balsas lipídicas. oEsfingosina Fosfatidil Glicerol Difosfatidil Glicerol Glicerol glicerol glicerol Glucoesfingolípidos o Afecta a la permeabilidad. Ceramida Fosfatidil Difosfatidil Galactosa glicerol glicerol Ácido siálico Cadena alifática Colina Galactosamina Monosacárido CH 3 Galactosa Galactosa POColina Ácido siálico Cadena alifática 4 Galactosamina Monosacárido Glucosa CH 3 CH 3 Galactosa PO4 Esfingosina Esfingosina Esfingosina Glucosa CH 3 Esfingosina Esfingosina Esfingosina OH OH Esfingomielina Cerebrósido Gangliósido Gangliósido Colesterol Colesterol Esfingomielina Cerebrósido Representación Representación esquemática esquemática de la de la composición composición de los de de los lípidos lípidos de la membrana la membrana plasmática. plasmática. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 10  Módulo I – TEMA 1: Evolución y deorganización Figura 2.5. Modelo celular membrana plasmática basado en el modelo proteínas integrales aparecen embebidas en la bicapa lipídica forma atraviesan totalmente la membrana (proteínas transmembranosas); o riféricas están adosadas a una hemimembrana, uniéndose a una pro vez, está unido a un lípido. Los oligosacáridos quedan sobre la hem unidos a una proteína integral o a un lípido. 1. La membrana plasmática - Componentes TABLA 2.1. Diferencias en la composición de lípidos celulares en el hígad LÍPIDOS MP MP RER eritr hep hep o No todas las membranas lipídicas presentan Proteínas 60 58 70 Lípidos totales 40 42 30 la misma proporción de tipo de lípidos. Ácido fosfatídico 1 Fosfatidil colina 31 24 55 o No todos los tipos celulares presentan la Fosfatidil etanolamina 15 11 19 Fosfatidil serina 7 9 3 misma composición en sus membranas Fosfatidil inositol 2 4 8 Fosfatidil glicerol plasmáticas. Cardiolipina (difosfatidil glicerol) Ceramida y esfingomielina 13 14 3 Glucolípidos 3 7 Colesterol 24 25 9 No detallados 5 5 3 MP: membrana plasmática. RER: retículo endoplasmático rugoso. REL: retículo gi. Lis: lisosoma. Mi ex: menbrana mitocondrial externa. Mi in: menbrana mito © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 11  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes LÍPIDOS o La membrana plasmática presenta ASIMETRÍA. o GLUCOLÍPIDOS à Sólo hemi-membrana externa. Esfingomielina, Fosfatidilcolina o Hemi – membrana interna más fluida à Mayor Medio extracelular presencia de ácidos grasos insaturados o COLESTEROL à proporciona asimetría y rigidez o Diferencia de cargas entre hemi – membranas. Medio intracelular Fosfatidilserina, Fosfatidilinositol, Fosfatidiletanolamina © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 12  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes PROTEÍNAS o Biomoléculas formadas por una secuencias de aminoácidos. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 13  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes PROTEÍNAS o Componente mayoritario en porcentaje. o TIPOS: o INTEGRALES à Transmembrana y parcialmente embebida. o PERIFÉRICAS à Pueden estar unidas a proteínas o a lípidos. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 14  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes PROTEÍNAS Proteínas glucosiladas Puentes disulfuro Proteínas no glucosiladas Grupos sulfhidrilos o También existe asimetría en las proteínas de la membrana plasmática. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 15  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes PROTEÍNAS o Componente mayoritario en porcentaje. o TIPOS: o INTEGRALES à Transmembrana y parcialmente embebida. o PERIFÉRICAS à Pueden estar unidas a proteínas o a lípidos. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 16  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes PROTEÍNAS o Las proteínas presentan funciones concretas y específicas, siendo las principales responsables de la funcionalidad de la membrana. o Las principales funciones que pueden llevar a cabo son: © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 17  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes HIDRATOS DE CARBONO o Biomoléculas formadas por un esqueleto de mínimo 3 carbonos, al cual se encuentran unidos oxígenos e hidrógenos. o Su función está determinada por: o Número de carbonos. o Disposición de los átomos. o Cierre del anillo. o Grupo químico. o Unidades que forman la molécula. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 18  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes HIDRATOS DE CARBONO o Sólo presentes en la cara externa. o Siempre están unidos a proteínas (la gran mayoría) o lípidos. o Forman el llamado GLUCOCÁLIX (zona rica en hidratos de carbono). © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 19  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes HIDRATOS DE CARBONO o FUNCIONES: o Reconocimiento y fijación de partículas à Posteriormente serán incorporados por endocitosis. o Participa en uniones célula – célula y célula – matriz extracelular. o Propiedades inmunológicas (Ej. Grupos sanguíneos). o Anclaje de enzimas. o Adhesividad celular à Fija a las células en los tejidos (implicación en metástasis). o Desarrollo embrionario à Reconocimiento entre células permitiendo la agrupación correcta à TEJIDOS. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 20  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Componentes HIDRATOS DE CARBONO © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 21  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Funciones Funciones generales Funciones específicas o Delimita y protege las células. o Barrera semi – permeable à Impide el libre paso de moléculas pero permite el paso de manera o Unión con otras células y con elementos de la selectiva. matriz extracelular. o Presencia de receptores à Recepción de señales o Lugar de anclaje de elementos del citoesqueleto. que dan lugar a una respuesta celular. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 22  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. La membrana plasmática - Funciones Control del paso de sustancias Recepción de mensajes Moléculas pequeñas Macromoléculas y Emisor y Emisor y receptor partículas receptor lejanos próximos Transporte pasivo Moléculas Transporte activo informativas Sistemas de Difusión simple Directa acoplamiento Secundario Moléculas Hidrófilas Receptor en membrana Primario Sinapsis química Difusión facilitada Proteínas de Canal Endocitosis, pinocitosis Moléculas Hidrófobas Canales Regulados y exocitosis Receptor intracelular Proteínas de transporte © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 23  a favor de gradiente de concentración, aumentando li- ulares rígidas (bacterias, células vegetales), de orgánu- nealmente CAPÍTULO 2: MEMBRANA PLASMÁTICA Y MEMBRANAS CITOPLÁSMICAS con el 53valor del gradiente, lo que se denomi- diferentes estrategias, como la presencia de paredes ce-