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introduccion a temas de fisiologia celular y de tejidos, membrana celular
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL USUMACINTA
División académica de Procesos Alimentarios, Biotecnológicos y
Paramédico
CARRERA: TSU en Química Área Biotecnología
ASIGNATURA: Fisiología celular y de tejidos
UNIDAD: I NOMBRE: “Funcionamiento celular y embriogénesis”
TRABAJO: Resultado de aprendizaje.
ALUMNA:
Sofía Amisadaí Benítez Uco
CATEDRATICA: M. C Manuela de Jesús Cambranes Chi
CUATRIMESTRE: 4º “A”
EMILIANO, ZAPATA A 23 DE SEPTIEMBRE DEL 2015
MODELO DE MEMBRANA CELULAR
A lo largo del siglo XIX se realizaron investigaciones para poder distinguir las
estructuras comunes de la membrana celular y así se propuso el modelo de
"Mosaico fluido" de la membrana que hoy en día es utilizado para describir a todas
las membranas biológicas. Una membrana está compuesta por una serie de
sustancias entre las que se destacan los lípidos, las proteínas, los glúcidos y el
colesterol. Los lípidos forman la bicapa lipídica y las proteínas adoptan una
configuración en la membrana según la interacción de sus partes con las
moléculas que las rodea.
Esquema del modelo de mosaico fluido propuesto por S. J. Singer y J. L. Nicolson
en 1972.
La estructura de membrana es firme, elástica, fina y flexible. Estas propiedades
están dadas por los constituyentes de la membrana. Según este modelo, las
proteínas transmembrana se parecen a “icebergs” flotando en un lipídico
bidimensional y estas proteínas difunden rápidamente en el plano de la membrana
(difusión lateral), a menos que estén ancladas a otros componentes celulares.
Todas las proteínas de la membrana tienen una orientación determinada en la
bicapa lipídica, lo que es esencial para su función. En cuanto a los lípidos, se
distribuyen de manera asimétrica. La asimetría es absoluta en el caso de las
glicoproteínas y glicolípidos. Esta asimetría es fundamental en el transporte de
sustancias, ya que la membrana adquiere cargas diferentes en ambos lados. Los
azúcares se localizan siempre en la superficie externa de la membrana
plasmática.
Los fosfolípidos, presentan dos regiones, una porción o cabeza hidrofílica o polar
orientada hacia afuera y dentro de la célula y una porción hidrofóbicas o no polar
(cola) formado por dos cadenas de ácidos grasos hacia adentro.
La doble capa fosfolipídica es fluida, tiene características de un líquido,
hallándose, los lípidos de cada monocapa, en constante movimiento. La bicapa
fosfolipídica estabiliza toda la estructura de la membrana.
El colesterol que se halla en la membrana regula la fluidez de la membrana, ya
que esta propiedad es fundamental para el correcto funcionamiento de la
membrana.
Los glúcidos se hallan solo en la porción externa de la membrana y pueden unirse
a una proteína (glucoproteína) o a un lípido (glucolípido), generando de este modo
una asimetría en cuanto a la composición química.
Las proteínas están incluidas o “disueltas” en la doble capa lipídica, sobresaliendo
en mayor o menor grado sobre ambas superficies. En general la composición
lipídica de la membrana es más o menos la misma en todas las membranas, la
cantidad y tipo de proteínas difiere notablemente. Las proteínas son las principales
responsables de los distintos transportes de sustancias que ocurren a través de la
membrana.
Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:
• Proteínas de membrana integrales: son aquellas que tienen regiones
hidrofóbicas y penetran la bicapa fosfolipídica. Sus extremos hidrofílicos salen
hacia el medio acuoso interno y externo celular.
• Proteínas de membrana periféricas: son aquellas que carecen de regiones
hidrofóbicas y no están embebidas en la bicapa de lípidos. Por el contrario,
presentan regiones polares o cargadas que interactúan con regiones similares en
partes expuestas de las proteínas o moléculas de fosfolípidos. (Fig. 2)
Fig.2
Gracias a este modelo de membrana, es posible comprender su estructura en las
células, así como definir su papel que desempeña.
MODELO DE PARED CELULAR
La pared celular es el rasgo más característico de los vegetales y carácter
diferenciador, junto con cloroplastos, respecto a las células animales. Su
existencia pone de manifiesto la relación entre estructura y función celular. La
pared celular es una estructura dinámica, en cuyo dinamismo intervienen el
citoesqueleto, retículo endoplasmático y aparato de Golgi, en función de los
factores bióticos y abióticos.
Constituye una estructura dinámica, ya que su composición varia con el tipo
celular (mostrando diversidad celular en forma y función), con el ambiente, etc., e
incluso no tiene por qué ser homogénea dentro de una misma célula.
El estado de desarrollo y genotipo influyen en la composición de la pared. Por
ello obviamente varía también a lo largo de los órganos de la planta, al
intercomunicarse las células de forma variada y actuar de modo distinto la presión
de turgencia.
Según la fase de desarrollo, se diferencia entre pared celular primaria (contigua a
la lámina media, que es la porción más externa) y pared celular secundaria (entre
la pared primaria y la lámina media). (Fig.1)
Fig. 1
Pared primaria y secundaria
Se han descrito varios modelos estructurales:
Modelo de Urdimbre y Trama (Epstein y Lamport)
Basado en la existencia en la pared de una estructura entramada que consta de
dos polímeros: según el cual todos los componentes de la pared deben estar
integrados e interrelacionados, existiendo una estructura entramada que consta de
dos polímeros: Microfibrillas de celulosa penetrando la malla de una red de
extensinas, suspendidas en un gel hidrofílico de pectina-hemicelulosa.
También se distingue en esta pared entre 3 dominios que han de estar totalmente
interrelacionados: dominio cristalino, paracristalino y proteico.
Modelo actual:
El cual dice que la pared celular consta de tres dominios:
- dominio cristalino
- dominio paracristalino
- dominio proteico
Según sean monocotiledóneas o dicotiledóneas hay dos tipos:
+Tipo I para monocotiledóneas
+Tipo II para dicotiledóneas
-Modelo tipo 1: Propio de monocotiledóneas, se basa en la presencia de
xiloglucanos mayoritariamente.
-Modelo tipo 2: Propio de algunas dicotiledóneas en las que, como importante
componente de su pared primaria, aparecen los glucoarabinoxilanos.
Estructura de la pared celular.
En las plantas, la pared celular se
compone, sobre todo, de
un polímero de un
carbohidrato denominado celulosa,
un polisacárido, y puede actuar
también como almacén de
carbohidratos para la célula.
La pared celular vegetal también está compuesta por proteínas estructurales.
Estas proteínas son ricas en uno o dos aminoácidos, tienen dominios con
secuencias repetidas y están glicosiladas en mayor o menor grado. Para la
mayoría de las proteínas estructurales de la pared vegetal, se ha propuesto que
tienen estructura fibrilar y que se inmovilizan mediante enlace covalente entre ellas
o con carbohidratos. Se sabe que estas proteínas se acumulan en la pared en
diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a diferentes condiciones de estrés.
Se consideran proteínas estructurales de la pared celular vegetal: extensinas o
proteínas ricas en hidroxiprolina (HRGPs), proteínas ricas en prolina (PRPs),
proteínas ricas en glicina (GRPs) y arabinogalactanas (AGPs).
Incluidas en la red de polisacáridos y proteínas, se encuentran diversas proteínas
solubles, algunas de ellas son enzimas relacionadas con la producción de
nutrientes como la glucosidasa, enzimas relacionadas con el metabolismo de la
pared como las xiloglucano-transferasas, peroxidasas y lacasas, proteínas
relacionadas con la defensa, proteínas de transporte.
DIFERENCIA EMBRIOLÓGICA VEGETAL Y ANIMAL
DESARROLLO VEGETAL DESARROLLO ANIMAL
El desarrollo de los vegetales no
se reduce a las primeras etapas
de su vida, sino que en ellos
perduran grupos de células
embrionarias o meristemáticas a lo
largo del ciclo vital que conservan
la potencialidad de las células
indiferenciadas.
El desarrollo embrionario es el más
estudiado. A medida que el animal crece,
las células se diferencian totalmente y no
se poseen grupos de células madre para
regenerar estructuras disfuncionales. El
animal llega a un punto máximo de
crecimiento o desarrollo en el que se
alcanza la madurez física. A partir de ese
punto da inicio el proceso de
envejecimiento.
El desarrollo postembrionario es
ilimitado en cuanto a la forma,
presentando una gran elasticidad
en función de estímulos o factores
ambientales tanto internos como
externos.
La gastrulación determina el diseño básico
del adulto y se inicia con la invaginación de
la blástula, acompañada de una reducción
del blastocele y continúa con la formación
de las hojas embrionarias (ectodermo,
endodermo y mesodermo); La
diferenciación del embrión se inicia
después de la gastrulación y constituye la
organogénesis o formación de los diversos
órganos a partir de las hojas embrionarias.
El embrión de las plantas con
semilla es la fase inicial del nuevo
esporofito (plántula), de desarrollo
retenido (latencia) hasta que se
inicia la germinación, y está
constituido por cotiledones u hojas
El huevo o cigoto de los animales consta
de dos partes: el citoplasma, que originará
el embrión, y el vitelo nutritivo, que puede
variar en cantidad y distribución para dar
lugar a cuatro tipos fundamentales de
huevos.
embrionarias, epicótilo o plúmula
(destinado a transformarse en el
vástago de la nueva planta),
radícula o raíz embrionaria e
hipocótilo (parte central del
embrión entre los cotiledones y la
radícula, formando la conexión
entre la raíz y el vástago).
El embrión, fase juvenil exclusiva
de las plantas adaptadas al medio
terrestre (embriofitas), unas veces
se desarrolla sobre la planta
madre (musgos, hepáticas,
licopodios, equisetos, helechos) y
otras, dotado con antelación de
materiales de reserva (semilla),
prosigue su desarrollo libremente.
En los animales ovíparos, el embrión se
desarrolla dentro de una cápsula llamada
huevo, aislada del exterior por una cubierta
más o menos dura. En animales vivíparos
el embrión se desarrolla en el aparato
reproductor femenino, dentro de un órgano
especial llamado útero.
El alimento almacenado en el
endospermo nutre al embrión
hasta que éste es capaz de llevar
una vida independiente y el
epispermo lo protege contra la
desecación, temperaturas
extremas y muchos parásitos.
En ovíparos, el huevo posee una gran
cantidad de sustancias nutritivas para
alimentar al embrión durante su desarrollo.
Además permite el paso de oxígeno desde
el exterior. En animales vivíparos la madre
se encarga de aportar los nutrientes y el
oxígeno al embrión (por medo del cordón
umbilical).
La primera estructura de la
plántula que emerge de la semilla
es la raíz, ya que las primeras
áreas de división celular del
La segmentación se inicia con la división
del cigoto por sucesivas mitosis en células
llamadas blastómeros, formando una masa
esférica o mórula que evoluciona al estado
de blástula integrado por
embrión son los meristemos de la
raíz seguidos de los meristemos
apicales de la punta de los tallos.
un blastodermo que rodea un espacio
interior o blastocele.
Existe una enorme separación evolutiva de los animales superiores (Mamíferos) y
las plantas superiores (Angiospermas) ya que presentan mecanismos
reproductores que casi no tienen nada en común.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La fosforilación oxidativa se define como la formación de ATP generada por la
transferencia de electrones. Todas las rutas catabólicas, en los organismos
aerobios, convergen para permitir el flujo de electrones hasta el oxígeno,
produciendo energía para la generación de ATP constituyendo la etapa final del
catabolismo de todas las biomoléculas.
En forma sintética, en la cadena de transporte electrónico se produce la oxidación
de los coenzimas (NADH y FADH2) reducidos, por el fuerte potencial redox del
O2/H2O, y la reducción del oxígeno para formar agua.
½ O2 + NADH + H+ ↔ H2O +NAD+
Para lograr el máximo aprovechamiento energético, el proceso de óxido-reducción
no se desarrolla en una única reacción como la representada superiormente, sino
que se desarrolla en una secuencia de varias reacciones o etapas.
Este procedimiento permite distribuir el fuerte desprendimiento instantáneo de
energía proporcionando una rentabilidad mucho mayor en forma de energía
metabólica.
Esta ruta metabólica está formada por tres grandes complejos enzimáticos,
denominados NADH reductasa (complejo I), citocromo reductasa (complejo II) y
citocromo oxidasa (complejo III), conectados entre sí por dos transportadores
móviles de electrones que son la ubiquinona y el citocromo C. Los grupos
transportadores de electrones en las proteínas enzimáticas son grupos prostéticos
como las flavinas, complejos de hierro-azufre, grupos hemo e iones cobre.
La incorporación de los electrones procedentes de la coenzima FADH2 se lleva a
cabo mediante un complejo distinto de los anteriores que es la succinato-
reductasa. A diferencia de los tres complejos anteriores, que canalizan la energía
desprendida en la reacción redox exoergónica en bombear protones de la matriz a
la cara citoplasmático de la membrana, este último complejo no es capaz de
realizarlo. Estos complejos están formados por pares redox con potenciales
sucesivamente crecientes, que establecen un flujo direccional de electrones y un
desprendimiento secuencial de energía.
La ATP sintasa es un complejo enzimático de gran tamaño, observable a
microscopía electrónica. Está formada por dos subunidades F0, una porción
hidrofóbica que atraviesa la integridad de la membrana mitocondrial interna,
formada por cuatro cadenas polipeptídicas y que funcionalmente constituye el
conducto de protones. La otra subunidad F1 se encuentra en el lado interno de la
membrana, y está formada por cinco clases de cadenas polipeptídicas ,α3, β3, γ, δ
y ε. Su papel funcional es catalizar la formación de un enlace de alta energía,
sintetizando ATP. El cuello intermedio que une ambas subunidades está formado
a su vez por varias proteínas reguladoras.
El sistema mediante el cual funciona este complejo, ha permitido observar que el
ATP se forma rápidamente, aún en ausencia de gradiente a través de la misma,
pero la carencia de fuerza protomotriz no permite la separación del ATP formado,
que permanece unido a la sintasa. Sólo el flujo de protones, la estimación es de
forma aproximada de tres H+, origina la liberación de un ATP. Cada par de
electrones proveniente del NADH, genera un flujo neto de protones a través del
complejo I, III y IV de 4, 2 y 4 protones respectivamente, lo que se traducirá en la
síntesis de 3 ATPs, la entrada de electrones a través del FADH2 genera un flujo
de protones a través del complejo III y IV de 2 y 4 respectivamente, que permitirá
la formación de 2 ATPs.
La velocidad con que se desarrolla la fosforilación oxidativa está marcada por las
necesidades energéticas de la célula. Para que el proceso se realice de forma
correcta se requiere un aporte de sustratos como NADH (o FADH2), O2, ADP y Pi
siendo el más importante el ADP. La concentración intracelular de este metabolito
es una medida de las necesidades de energía metabólica, y, por lo tanto, va a fijar
la velocidad a la que ha de desarrollarse la fosforilación oxidativa. Esta regulación
por ADP se denomina control respiratorio, ya que el consumo de O2 por parte de la
mitocondria, es dependiente de la cantidad de ADP presente.
BIBLIOGRAFIA
Atencio, E. B, 2002. Biología 10º Primera Edición. Editorial Santillana, San
José, Costa Rica. Pág 90 – 95.
www.unioviedo.es/BOS/Asignaturas/Fvca/Apuntes/Tema3
http://tareasuniversitarias.com/desarrollo-embrional-vegetal.html
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/Reprodycoordinacion/
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