Teoría Celular PDF

Universidad Nacional del Cajamarca Facultad de Ciencias de la Salud La Célula: Teoría Celular y la Membrana plasmática Blgo. Psq. Ronald F. Zelada Mázmela M.Sc.PhD  Teoría Celular 1665 Robert Hooke acuña el término ”célula” Le...

Universidad Nacional del Cajamarca Facultad de Ciencias de la Salud La Célula: Teoría Celular y la Membrana plasmática Blgo. Psq. Ronald F. Zelada Mázmela M.Sc.PhD  Teoría Celular 1665 Robert Hooke acuña el término ”célula” Leuwenhoek fue el primero en observar 1675 protozoarios vivos al microscopio Grew y Malpighi observan vegetales a los que Siglo XVII denominan utrículos o cavidades PC Mirbel: “Las plantas están formadas por un 1808 tejido membranoso celular” Lamarck “ningún cuerpo puede tener vida si 1809 sus partes constitutivas no son tejidos celulares” Schwann “Teoría celular”: las células son organismos y tanto los animales como las 1839 plantas son agregados de estos organismos, ordenados de acuerdo con leyes definidas  Teoría Celular 1) Todos los seres vivientes están constituidos por células. 2) Cada célula es capaz de mantenerse viva independientemente del resto. 3) Las células sólo pueden 1858 provenir de otras células “omnis cellula e cellula”  Teoría Celular 1. Las células constituyen las unidades morfológicas y fisiológicas de todos los organismos vivientes 2. Las propiedades de un organismo dado dependen de sus células individuales 3. Todas las células proceden de células preexistentes, su continuidad se mantiene a través de su material genético  Según la TEORÍA CELULAR:  La célula es UNIDAD ANATÓMICA: todo ser vivo está constituido por células  UNIDAD FISIOLÓGICA: su actividad es consecuencia de la actividad de sus células:  UNIDAD REPRODUCTORA. se reproduce a través de ellas: La TEORÍA CELULAR ha sido de gran importancia y supuso un gran avance en el campo de las Biología, pues sentó las bases para el estudio estructurado y lógico de los seres vivos.  LA CÉLULA: Definición y características: Las células son las unidades básicas y funcionales de los seres vivos. Las células son capaces de: Almacenar información genética Traducir la información genética en síntesis de moléculas que forman a las células. Reproducirse pasando a su progenie toda su información genética Algunas células viven en forma aislada Las Primeras Células Las proteínas sintetizadas podían ser compartidas con los competidores Todo ésto habría ocurrido hace 3,5 a 4 mil millones de años Nacería así la primera forma de vida que Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote antepasado común de todos los organismos Protobionte Arqueas Urcariotas Bacteria La evolución celular se produjo en estrecha relación con la evolución de la atmósfera y de los océanos. La teoría más aceptada es que: heterótrofas anaerobias, utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio Algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la fijación y reducción del CO2 liberación de oxígeno atmósfera reductora a oxidante  Aprendieron a utilizar el oxígeno para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia Estas formas celulares tienen organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, podría ser que evolucionaran las células eucariotas.  La Teoría Endosimbiótica Aparecieron entonces los eucariotas hace unos 1 500 millones de años. Lynn Margulis, propone que los eucariotas se originaron a partir de los urcariota célula procariota, primitiva que perdió su pared celular, lo que le permitió aumentar de tamaño. Esta célula en un momento dado, englobaría a otras células procarióticas, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte. Peroxisomas Mitocondrias Cloroplastos La incorporación de estos organismos procariotas a la primitiva célula urcariota, le proporcionó dos características fundamentales de las que carecía:  La capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia.  La posibilidad de realizar fotosíntesis y por lo tanto ser un organismo autótrofo capaz de utilizar el CO2 para producir moléculas orgánicas. La célula primitiva le proporcionaba a las procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia.  Tipos de Células PROCARIOTA Existen dos tipos fundamentales de células, según su origen evolutivo EUCARIOTA  La forma de la célula es variada y relacionada a la función que realizan en los diferentes tejidos.  Algunas tienen formas típica, como las neuronas, hay mas largas que anchas y otras, como las del parénquima y eritrocitos, son equidimensionales; otras, como los leucocitos, son de forma cambiante.  Muchas células cuando se encuentran en medio líquido tienden a tomar la forma esférica y, cuando están agrupadas en grandes masas forma poliédrica.  El tamaño oscila entre amplios límites, algunas células animales y vegetales pueden ser observadas a simple vista, pero la mayoría son microscópicas Por lo general el tamaño resulta constante para cada tipo celular independiente del tamaño del organismo, es decir una célula del corazón de una ballena es del mismo orden que la de un ratón. La diferencia en el tamaño del órgano se debe al Estructura Celular Todas las células eucariotas comparten una misma estructura general: Una MEMBRANA: que determina su individualidad Un NÚCLEO: Que contiene el material genético y ejerce el control de la célula Un CITOPLASMA: Lleno de organelos, dónde se ejecutan prácticamente todas las funciones vitales. Las células vegetales presentan además una pared celular que le da la rigidez necesaria. MEMBRANA CELULAR La membrana plasmática limita la extensión de la célula y mantiene las diferencias entre el contenido celular, líquido intracelular, y su entorno, líquido extracelular. Es un filtro altamente selectivo, permeabilidad celular, que mantiene la desigual concentración de iones a ambos lados y permite que los nutrientes penetren y los productos residuales salgan de la célula. Todas las membranas plasmáticas son estructuras fluidas, dinámicas. La mayoría de sus moléculas lipídicas y proteicas pueden desplazarse con rapidez por el plano de la membrana. COMPOSICIÓN QUÍMICA: Todas la membranas celulares son una asociación lipo – proteica, donde los componentes se mantienen juntos por medio de enlaces no covalentes. La proporción de lípidos / proteínas varía de acuerdo a tipo de membrana, el tipo de organismo y el tipo de célula. Además, las membranas poseen carbohidratos. LÍPIDOS: Son insolubles en agua y constituyen, aproximadamente, el 50% de la masa de la mayoría de membranas plasmáticas. Los tipos principales de lípidos son los fosfolípidos (más abundantes), el colesterol y los glucolípidos. Todos ellos son moléculas anfipáticas , es decir, tienen un extremo hidrofílico (“cabeza hidrofílica”) que tiene afinidad con el agua o polar, y un extremo hidrofóbico (“cola hidrofóbica”) que rehuye el agua o no polar. Las moléculas están dispuestas en forma de doble capa continua de 4 – 5 nm de grosor. Existe, aproximadamente, 109 (mil millones) de moléculas lipídicas en la membrana plasmática de una célula animal pequeña. Micela fosfolipídica Bicapa fosfolipídica  DIFUSIÓN LATERAL FLIP – FLOP (rara vez) FLEXIÓN ROTACIÓN Colesterol en la membrana La presencia del colesterol en la membrana plasmática regula su fluidez y le da más estabilidad mecánica a la bicapa, debido a que las moléculas de colesterol se orientan en la bicapa con sus grupos hidroxilo próximos a las cabezas polares de los fosfolípidos en donde sus anillos esteroides planos interactúan, e inmovilizan en parte, las partes cercanas a las cabezas hidrofílicas, permitiendo que la parte hidrocarbonada (“cola”) sea más flexible. Además, impide que las cadenas hidrocarbonadas se junten y se cristalicen, impidiendo de esta manera el descenso de la fluidez de la membrana que en caso contrario se daría a bajas temperaturas. Las membranas plasmáticas bacterianas poseen un tipo principal de fosfolípido y carecen de colesterol, mientras, la mayoría de células eucarióticas poseen diferentes tipos de fosfolípidos y gran cantidad de colesterol. Al poseer diferentes fosfolípidos, con grupos variables que difieren en tamaño y forma carga eléctrica hace posible que las proteínas se inserten en la membrana al reaccionar con ciertos fosfolípidos específicos. Grupo polar (cabeza hidrofílica) Grupos Polares de la cabeza Región Más rígida por la presencia de Colesterol Región más flexible PROTEÍNAS DE MEMBRANA La estructura básica de las membranas está determinada por la bicapa lipídica, pero la mayor parte de sus funciones específicas están desempeñadas por proteínas. Por lo tanto, la cantidad y el tipo de proteínas de una membrana reflejan su función: la vaina de mielina, que aísla las fibras nerviosas, posee menos del 25% de la masa de membrana; en las membranas dedicadas a la transducción energética (membranas internas de mitocondria y cloroplastos) un 75% es proteína; la membrana plasmática normal poseen entre 50 – 52%. Muchas proteínas de membrana son anfipáticas, esto permite que la región hidrofóbica interactúe con las colas de las moléculas lipídicas. Existen 02 tipos, principales, de proteínas de membrana: Proteínas integrales o intrínsecas: Proteínas que penetran la bicapa lipídica, son proteínas transmembranales, que forman asociaciones hidrofóbicas con los lípidos y poseen residuos de aminoácidos hidrofílicas que sobresalen más allá de la bicapa lípidos. Estas proteínas tienen la capacidad de moverse dentro de la membrana y son transportadores de sustancias e información de un lado de la membrana al otro. Representan más del 70% del total de las proteínas membranales. Ejemplo: Glucoforina.  Proteínas periféricas o extrínsecas: Representan el 30% del total de las proteínas de la membrana. Pueden ser aisladas mediante procedimientos suaves (mediante soluciones salinas). Poseen un extremo hidrofóbico que se encuentran embebidas sólo en forma parcial dentro de la membrana. Ejemplo: Espectrina, actina. Adicional, pueden existir las proteínas superficiales que son completamente hidrofílicas y sólo se les ubica en la superficie de la membrana, sin penetrar en absoluto en la región hidrofóbica Las proteínas de las membrana realizan una gran variedad de funciones que permite a la célula que interactúe con su medio y con otras células. Las proteínas integrales, principalmente, de acuerdo a sus funciones de les puede diferenciar en tres categorías: Proteínas de transporte que regulan el movimiento de las moléculas solubles en agua a través de canales proteicos o al poseer sitios de unión que permite que ciertas moléculas específicas se adhieran y luego la proteína sufre modificaciones permitiendo el ingreso o salida de solutos (bomba de sodio / potasio); Proteínas receptoras que desencadenan respuestas celulares cuando sustancias como hormonas o nutrientes se unen a ellas, generando aumento en la velocidad metabólica, división celular, secreción, etc. Por ejemplo en el sistema nervioso la acetilcolina es recepcionado por estos tipos de proteínas permitiendo que la información fluya de neurona en neurona, también, las células aceleran la degradación de la glucosa cuando la Insulina estimula estos tipos de proteínas; Proteínas de reconocimiento y el glucocáliz permiten la identificación y sitios de fijación en la superficie celular. Por ejemplo, las células del sistema inmune reconocen a la bacteria Salmonella como un invasor y la detectan para su destrucción. CARBOHIDRATOS Oscilan entre 2 a 10% del peso de la membrana. De los más de 100 monosacáridos diferentes que se encuentran en la naturaleza, sólo 9 forman parte de las glucoproteínas y glucolípidos. ESTRUCTURA: Mosaico Fluido (S. J. Singer y G. L. Nicolson en 1972) Proteína Glucoproteína Proteína Glucolípido Proteína superficial Periférica Integral LEC Glucocáliz Región hidrofílica Región Bicapa de hidrofóbica Fosfolípidos Región hidrofílica LIC FUNCIÓN: 1. Compartimentalización 2. Regulación del movimiento de sustancias 3. Transferencia de información 4. Interacción intercelular 5. Otras funciones: Proporcionan fuerza mecánica, participa en el movimiento y secreción celular, actúa como aislante eléctrico, etc. Algunas membranas de organelos citoplasmáticos realizan funciones específicas como: Son sitios para las funciones bioquímicas, transducción de energía, que se refiere a que participan en la conversión de un tipo de energía a otro.