Capítulo 2: La Célula y Sus Funciones PDF

CAPITULO 2 LA CÉLULA Y SUS FUNCIONES Las células son los elementos básicos que conforman el organismo; aportan la estructura de los tejidos y los órganos del cuerpo, ingieren los nutrientes y los convierten en energía, y realizan funciones especializadas. ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA Las partes mas i...

CAPITULO 2 LA CÉLULA Y SUS FUNCIONES Las células son los elementos básicos que conforman el organismo; aportan la estructura de los tejidos y los órganos del cuerpo, ingieren los nutrientes y los convierten en energía, y realizan funciones especializadas. ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA Las partes mas importantes son núcleo y citoplasma estos están separados por la membrana nuclear y la membrana celular separa el medio interno del externo. AGUA La mayoría de las células, excepto los adipocitos, están formadas principalmente por agua en una concentración del 70-85%. Muchos de los componentes químicos de las células están disueltos en el agua, mientras que otros están en suspensión como micropartículas sólidas. IONES Los iones importantes de la célula son el potasio, magnesio, el fosfato, bicarbonato y cantidades pequeñas de sodio, cloruro y calcio. Los iones son productos químicos inorgánicos de las reacciones celulares y son necesarias para el funcionamiento de algunos mecanismos de control celulares. PROTEÍNAS Después del agua, las sustancias más abundantes en la mayoría de las células son las proteínas que normalmente constituyen entre el 10 y 20% de la masa celular. Las proteínas estructurales están presentes en la célula principalmente en forma de filamentos largos que son polímeros de muchas moléculas proteicas individuales. Las proteínas fibrilares se encuentran fuera de la célula, especialmente en las fibras de colágeno y elastina del tejido conjuntivo. Las proteínas funcionales están compuestas habitualmente de combinaciones de pocas moléculas en un formato tubular globular. LÍPIDOS Los lípidos especialmente importantes son los fosfolípidos y el colesterol, que juntos suponen el 2% de la masa total de las células. Algunas células contienen grandes cantidades de triglicéridos, que también se conocen como grasas neutras. La grasa almacenada en estas células representa el principal almacén del organismo de nutrientes energéticos que después se pueden usar para proporcionar energía siempre que el organismo la necesite. HIDRATOS DE CARBONO Desempeñan un papel importante en la nutrición celular y, como parte de las moléculas glucoproteícas, poseen funciones estructurales. Los hidratos de carbono siempre están presentes en forma de glucosa disuelta en el líquido extracelular circundante, de forma que es fácilmente accesible a la célula. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA La célula contiene estructuras físicas muy organizadas que se denominan orgánulos intracelulares, que son fundamentales para la función celular. ESTRUCURAS MEMBRANOSAS DE LA CÉLULA La mayoría de los orgánulos de la celula esta cubiertos por membranas compuestas principalmente por lípidos y proteínas. MEMBRANA CELULAR - Estructura elástica y flexible con grosor de 7.5 -10 nm - Formada de un 55% de proteínas, 25% de fosfolípidos, un 13% de colesterol, un 4% de otros lípidos y un 3% de hidratos de carbono. La barrera lipídica de la membrana celular impide la penetración de sustancias hidrosolubles: Su estructura básica consiste en una bicapa lipídica. La bicapa lipídica básica está formada por tres tipos principales de lípidos: Fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol. (fosfotadilcolina, fosfatidilserina, fosfatiletonolamina). Proteínas de la membrana celular integrales y periféricas: Funciones de las proteínas de la membrana: 1. Bombas de transporte de iones 2. Transportadores (mayor a menor gradiente) difusión facilitada 3. Canales iónicos 4. Receptores que enlazan moléculas mensajeras 5. Enzimas catalizadoras de reacciones en la superficie de membrana. Las proteínas de la membrana son glucoproteínas que se subdividen en 2 grupos 1. Integrales: (Intrínsecas) Componen los poros y/o actúan como proteínas transportadoras aun en direcciones contrarias.  2. Periféricas: (Extrínsecas) Funcionan como enzimas que controlan el transporte de sustancias a través de los poros. Hidratos de carbono de la membrana: ¨Glucocáliz¨celular Glucocaliz: Recubrimiento débil de hidratos de carbono que se encuentra en toda la superficie externa de la célula. Proteoglucanos: Hidratos de carbono unidos a núcleos de proteínas pequeñas. Las estructuras de hidratos de carbono unidas a la superficie exterior de la célula tienen varias funciones importantes: 1. Muchas de ellas tienen una carga eléctrica negativa que proporcionan a la mayoría de las células una carga negativa a toda la superficie que repele a otros objetos cargados negativamente. 2. El glucocaliz de algunas células se une al glucocaliz de otras, con lo que une las células entre si 3. Muchos de los hidratos de carbono actúan como receptores para la unión de hormonas, como la insulina. 4. Alginas estructura de hidratos de carbono participan en reacciones inmunitarias. CITOPLASMA El citoplasma está lleno de partículas diminutas y grandes y orgánulos dispersos. Cotisol: Es la porción de liquido gelatinoso que contiene proteínas, glucosa y electrolitos. En el citoplasma se encuentran dispersos glóbulos de grasa neutra, gránulos de glucógeno, ribosomas, vesículas secretoras y cinco orgánulos especialmente importantes: - RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Es una red de estructuras tubulares llamadas cisternas y estructuras vesiculares planas del citoplasma. Este orgánulo ayuda a procesar las moléculas formadas por la célula y las transporta a sus destinos específicos o fuera de la célula. El espacio que queda dentro de los túbulos y vesículas está lleno de una matriz endoplásmica, un medio acuoso que es distinto del líquido de citosol que hay fiera del retículo endoplásmico. Retículo endoplásmico rugoso (granular): Retículo endoplásmico con ribosomas presentes. (Los ribosomas están formados por una mezcla de ARN y proteínas; su función consiste en sintetizar nuevas moléculas proteicas en la célula).  Retículo endoplásmico liso (agranular): Parte del retículo endoplásmico que no tiene ribosomas. Actúa en la síntesis de sustancias lipídicas y en otros procesos de las células que son promovidos por las enzimas intraarticulares. - APARATO DE GOLGI Esta alineado al lado del núcleo y está asociado al retículo endoplásmico ya que se asocian vesículas del retículo endoplásmico que se transportan hacia el aparato de Golgi. El aparato de Golgi se encarga de procesar las sustancias para formar los lisosomas y otros componentes citoplásmicos. - LISOSOMAS Son orgánulos vesiculares que se forman por la rotura del aparato de Golgi; después se dispersan por todo el citoplasma. Los lisosomas constituyen el aparato digestivo intracelular que permite que la célula digiera: 1. Las estructuras celulares dañadas 2. Las partículas de alimento que ha inferido 3. Las sustancias no deseadas, como las bacterias. a. Lisozina (disuelve la pared bacteriana) b. Lisoferrina (se une al hierro antes que se promueva crecimiento bacteriano) c. Medio acido que activa las hidrolasas e inactiva el sistema metabólico bacteriano Autofagia: es la digestión de las estructuras y moléculas que están dentro de los lisosomas. En el interior del Lisosoma es más ácido que todo el citoplasma por acción de la bomba de protones (H+ ATPasa) ▪ Lisosomas primarios ▪ Lisosomas secundarios - PEROXISOMAS O Formados por autorreplicación desde el retículo endoplásmico liso. O Contienen oxidasas que son capaces de formar Peróxido de Hidrogeno. FUNCIÓN: o Oxidar sustancias que son potencialmente toxicas para la célula, cataboliza ácidos grasos de cadena larga. o Contribuyen al cuerpo a descomponer (metabolizar) los ácidos grasos y el peróxido de hidrogeno o Oxidan el alcohol-acetaldehído ▪ Catalasa es la enzima de más rápida acción o Orgánulos que están rodeados de una membrana que contiene oxidasas y catalasas  - VESÍCULAS SECRETORAS Sustancias secretoras se forman en el sistema retículo endoplásmico-aparato de Golgi y después se liberan desde el aparato de Golgi hacia el citoplasma en forma de vesículas de almacenamiento. - MITOCONDRIAS Elemento principal productor de energía para garantizar el funcionamiento celular. Ubicadas en todo el citoplasma de la célula. CRESTAS: Compartimentos que se componen de una bicapa lipídica En su interior se encuentra la Matriz esta llena de enzimas responsables de la fosforilación oxidativa. o FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosina trifosfato (ATP). Se produce mediante la oxidación de la glucosa a Co2 y H2O. El flujo de electrones de NADH y FADH al O2 a través de complejos proteicos de la membrana interna de la mitocondria, provoca que se bombeen los protones hacia la matriz exterior de la matriz mitocondrial. CITOESQUELETO CELULAR: ESTRUCTURAS FILAMENTOSAS Y TUBULARES El citoesqueleto celular es una red de proteínas fibrilares organizadas habitualmente en filamentos o túbulos que se originan como proteínas precursoras sintetizadas por los ribosomas en el citoplasma. Filamentos: las moléculas precursoras se polimerizan para formarlos. - Los filamentos de actina y miosina se organizan en los miocitos, formando una máquina contráctil especial que es la base de la contracción muscular. Filamentos intermedios: tienen en general forma de una cuerda resistente y a menudo se coordinan con los microtúbulos, para aportar fuerza y soporte para las frágiles estructuras de tubulina. - Funciones: son principalmente mecánicas, y son menos dinámicos que los microfilamentos de actina o los microtúbulos. Todas las células usan un tipo especial de filamento rígido formado por polímeros de tubulina para construir estructuras tubulares fuertes, los microtúbulos. Los centríolos como los husos mitóticos de la célula en mitosis están formados por microtúbulos rígidos. - FUNCIONES: Actuar como citoesqueleto, proporcionando estructuras físicas rígidas para determinadas partes de la célula. NÚCLEO Es el centro de control de la célula, envía mensajes a esta para que crezca y madure, se replique o muera. Brevemente, contiene grandes cantidades de ADN, que comprende los genes, que son los que determinan las características de las proteínas celulares, como las proteínas estructurales y las enzimas intracelulares que controlan actividades citoplasmáticas y nucleares. - NUCLÉOLOS Y FORMACIÓN DE RIBOSOMAS Es un esqueleto de filamentos finos que se unen a la membrana nuclear. A diferencia de la mayoría de los orgánulos, no tienen una membrana limitante, consisten en una acumulación simple de grandes cantidades de ARN y proteínas de los tipos encontrados en los ribosomas. La formación de los nucleolos comienza en el núcleo, los genes específicos de ADN de los cromosomas dan lugar a la síntesis de ARN, parte del cual se almacena en los nucleolos, aunque la mayoría se transporta hacia fuera, a través de los poros nucleares, hacia el citoplasma, donde se usan junto con proteínas específicas para ensamblar los ribosomas “maduros” que tienen un papel esencial en la formación de las proteínas del citoplasma. SISTEMAS FUNCIONALES DE LA CÉLULA La mayoría de estas sustancias atraviesan la membrana celular por los procesos de difusión y transporte activo. DIFUSIÓN: Implica el movimiento siempre a través de la membrana, provocado por el movimiento aleatorio de las moléculas de la sustancia. TRANSPORTE ACTIVO: Implica el transporte real de una sustancia a través de la membrana mediante una estructura física de carácter proteico que penetra en todo el espesor de la membrana. ENDOCITOSIS: Las partículas grandes entran en la célula mediante una función especializada de la membrana celular. Las formas principales de endocitosis son: - PINOCITOSIS: Ingestión de partículas diminutas que forman vesículas de liquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular. o Se produce continuamente en las membranas celulares de la mayoría de las células, pero es especialmente rápida en algunas de ellas.  o Es el único medio por el cual las principales macromoléculas grandes, como la mayoría de las proteínas, pueden entrar en las células. ▪ Se realiza en 4 pasos ▪ Requieren la utilización de ATP para la formación de vesículas de pinocitosis. - FAGOCITOSIS: Se le conoce al proceso de introducir a su interior partículas de materia orgánica como las bacterias para eliminar células muertas. Se produce mediante la invaginación de grandes partículas, característica que solo poseen ciertas células (macrófagos tisulares y leucocitos sanguíneos). La fagocitosis se produce en las etapas siguientes: 1. Los receptores de la membrana celular se unen a los ligandos de superficie de la partícula. 2. La zona de la membrana alrededor de los puntos de unión se envagina hacia fuera en una fracción de segundo para rodear a toda la partícula, y después cada vez más receptores de membrana se unen a los ligandos de la partícula. 3. La actina y otras fibrillas contráctiles del citoplasma rodean la vesícula fagocítica y se contraen en torno a su borde exterior, empujando la vesícula hacia el interior. 4. Las proteínas contráctiles contraen el eje de la vesícula, de forma tan completa que esta se separa de la membrana celular, dejando la vesícula en el interior de la célula del mismo modo que se forman las vesículas de pinocitosis. EXOCITOSIS: Proceso por el cual se secretan productos celulares hacia el espacio extravascular. Mediante la formación de vesículas proteínicas formadas por el aparato de Golgi. LOCOMOCIÓN DE LAS CELULAS El tipo más evidente de movimiento que tiene lugar en el organismo es el de los miocitos en el músculo esquelético, cardíaco y liso, que constituye el 50% de toda la masa del organismo. MOVIMIENTO AMEBIANO El movimiento amebiano comienza con la protrusión de un seudópodo desde un extremo de la célula. Este pseudópodo se proyecta lejos de la célula y se asegura parcialmente en una zona nueva; después, tira del resto de la célula hacia él. Se unen los seudópodos a los tejidos circundantes por los receptores proteicos dentro de las vesículas. El promotor para el movimiento amebiano es la quimiotaxis. CILIOS Y MOVIMEINTOS CILIARES Existen dos tipos de cilios: - Móviles: Pueden experimentar un movimiento a modo de látigo en la superficie de las células. Sucede principalmente en dos lugares del cuerpo humano en la superficie de las vías aéreas y en la superficie interna de las trompas uterinas. - No móviles Los cilios tienen aspecto de pelo recto o curvo con punta afilada que se proyecta 2-4 micrómetros desde la superficie de la célula. El cilio esta cubierto por una protrusión de la membrana celular y se apoya en 11 microtúbulos, nueve tubos dobles situados en la periferia del cilio y dos túbulos sencillos hacia el centro, como se ve en el corte transversal.