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Célula definición, composición, orgánulos, funciones, movimiento, quimiotaxis.
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UNIVERSIDAD CRISTÓBAL COLÓN
Sánchez Cardel Alfonso
Escuela de Medicina
La célula y sus funciones
Introducción
• Cada una de los 100 billones dé células de un ser humano es una estructura viva que puede sobrevivir durante meses incluso años, siempre que los líquidos de su entorno contengan los nutrientes apropiados.
Organización de la célula
• Sus dos partes mas importantes son:
1. Núcleo
2. Citoplasma
Citoplasma esta separado del líquido circundante por una membrana celular que también se conoce como membrana plasmática.
Las sustancias que componen la célula se conocen como protoplasma
AguaElectrólitos CarbohidratosProteínas Lípidos
Agua
• Es el principal medio líquido de la célula.
• Se encuentra en una concentración del 70–85 %.
• Muchos de los componentes químicos de la célula están disueltos en el agua, mientras que otros se encuentran en suspensión como micropartículas sólidas.
Iones
Los mas importantes son
Iones
K, Mg, fosfato, sulfato, bicarbonato y en cantidades pequeñas Na, cloruro y Ca.
Productos químicos inorgánicos de las reacciones celulares
Son necesarios para el funcionamiento de los mecanismos de control celulares.
Transmisión de impulsos electroquímicos
Proteínas
• Constituyen entre el 10-20 % de la masa celular.
Proteínasestructurales
Presentes en forma de
Filamentos largos
Formación de microtúbulos
Formación del citoesqueleto
Compartimentoextracelular
Fibras de colágeno y elastina del tejido conjuntivo
Ligamentos, tendones, paredes de vasos sanguíneos
Proteínasfuncionales
compuestas por combinaciones de pocas moléculas
Enzimas celulares
Son móviles dentro del líquido intracelular
Entran en contacto directo con otras sustancias del líquido celular
Acción catalizadora
Lípidos
• Los lípidos especialmente importantes son los fosfolípidos y el colesterol, juntos suponen el 2 % de la masa total de la célula.
Se usan para Formación Barreras de la membrana celular y de la membrana intracelular
Triglicéridos Adipocitos95 % de laMasa celular
Almacén energético
Hidratos de carbono
• Tienen escasas funciones estructurales en la célula, pero gran aporte energético.
• Las reservas de estos componentes no sobrepasan del 1 % de la masa total de la célula pero puede alcanzar hasta el 6 % en los hepatocitos.
Se encuentra en forma de glucosa disuelta
Líquido extracelular
Ingresa fácilmente a la célula
Se almacena en forma de glucógeno
• Hígado• Músculo esquelético
ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA
1. Estructuras membranosas de la célula
2. Citoplasma y orgánulos
3. Núcleo
4. Membrana nuclear
5. Nucléolos y formación de ribosomas
Estructura física de la célula
• La célula no es una simple bolsa de líquido, enzimas y productos químicos, contiene estructuras físicas muy organizadas que se denominan orgánulos intracelulares.
Estructuras membranosas de la célula
Organelas dela célula
Se encuentran cubiertas
Membranas compuestas por lípidos y proteínas
• Membrana celular• Membrana nuclear• Membrana del retículo endoplásmico• Membranas de la mitocondria,
lisosomas y aparato de Golgi
Proporcionan una barrera que impide el movimiento
Agua y sustancias hidrosolubles desde un compartimiento a otro
Vías especializadas Poros Otorgan un paso selectivo a las moléculas o sustancias
Membrana celular
• Estructura elástica, fina y flexible Grosor de 7.5-10 nanómetros
Esta compuesta
55 % proteínas25 % lípidos13 % colesterol 4 % otros lípidos 3 % carbohidratos
La barrera lipídica de la membrana celular impide la penetración del agua
Estructura básicaconsiste
Bicapa lipídicaPelícula fina de doble capa de lípidos
Cada una contiene una sola molécula de grosor y rodea de forma continua toda la superficie celular
Fosfolípidos
Un extremo es soluble al agua: hidrofílicoUn extremo es soluble en grasas: hidrofóbico
Extremo fosfato
Porción del ácido graso
Proteínas de la membrana celular
Proteínas de membrana
Glucoproteínas Proteínas integrales
Proteínas periféricasHacen protrusión por toda la membrana
Se unen solo a la superficie de la membrana, no la penetran en todo su espesor
Componen canales estructurales (Poros)
Permite el paso de moléculas de agua, sustancias hidrosolubles e iones.
Proteínas integrales
Actúan como receptoresProductos químicosHormonas peptídicas
Interaccionan con
Ligandos Provoca cambios conformacionales de la proteína del receptor
Activación enzimática intracelular
Inducción Interacciones entre el receptor y proteínas del citoplasma
Segundos mensajeros
Hidratos de carbono de la membrana: “Glucocáliz” celular
Los carbohidratosse presentan
combinados con Proteínas o lípidos
GlucoproteínasGlucolípidos
Porciones gluco Se encuentran en protrusión hacia el exterior de la célula
Proteoglicanos Carbohidratos unidos a núcleos de proteínas pequeñas
Se unen laxamente a la superficie de la pared celular
Citoplasma y sus orgánulos
Porción del líquido en el que se dispersan las partículas
CitosolContiene:ProteínasElectrólitosGlucosa
Orgánulos Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Mitocondrias Lisosomas peroxisomas
o Grasa neutrao Gránulos de
glucógenoo Ribosomaso Vesículas secretoras
Retículo endoplásmico
Estructuras vesiculares tubulares y planas del citoplasma.
Túbulos y vesículas
Espacio entre estos dos se denominaMatriz endoplásmica
Sus membranas están formadas por una bicapa lipídica
Contiene grandes cantidades de proteínas
Ribosomas y retículo endoplásmico rugoso
Ribosomas Partículas granulares diminutas
Se encuentran en la superficie exterior del retículo endoplásmico
Cuando están presentes el retículo se denomina
Retículo endoplásmico rugoso
Formados por ARN y proteínas Sintesis de nuevas moléculas proteicas en la célula
Retículo endoplásmico agranular
• Una porción del retículo endoplásmico no posee ribosomas, es lo que se conoce como retículo endoplásmico agranular o liso
Actúan en la síntesis de sustancias lipídicas
Aparato de Golgi
Íntimamente relacionadocon el RE
Esta formado por 4 o mas capas apiladas de vesículas cerradas, finas y planas
Es un aparato prominente en células secretoras
Vesículas detransporte
Continuamente salen del RE después se fusionan con el aparato de Golgi
Las sustancias atrapadas en las vesículas del RE
Se transportan del RE al AG
Son procesadas forman:• Lisosomas• vesículas secretoras y
otros componentes
Lisosomas
Orgánulos vesiculares
Se forman por la rotura del aparato de Golgi
Se dispersan por todo el citoplasma
Constituyen el aparato digestivo intracelular
1. Estructuras celulares dañadas2. Partículas de alimento3. Sustancias no deseadas como bacterias
Diámetro de 250-750 nm.
Rodeado por unaMembrana bicapalipídica
Posee grandes cantidadesde gránulos pequeños
Contiene 40 proteínas tipo hidrolasa
Peroxisomas
Son similares físicamente a los lisosomas
Se forman por autorreplicaciónContienen enzimas oxidasas
Combinan O2 con HPeróxido de hidrogeno
Oxidan componentes que serian tóxicos para la célula
Mitocondrias
Se encuentran en todas las zonas de la célula
Se concentran en porciones que son responsables
Mayor metabolismo energético
Forma y tamaño variable
Miden algunos nm.Formas tubular o alargada
Estructura Dos membranas de bicapa lipídica-proteínas
MembranasInterna
Externa
Plegamientos múltiples forman compartimientos
Unión de enzimas oxidativas
Cavidad interna de a mitocondria
Matriz Contiene enzimas oxidativas
Asociadas a:•Oxidación de los nutrientes•Formación de CO2 y H2O•Liberación de ATP
Núcleo
Centro de control de la célula
Contiene grandes cantidades de ADN
Genes
Determinan:•Características de las proteínas•Regulan y promueven la reproducción de la célula
Se reproducen primero
Se obtienen dos juegos idénticos de genes
Después se divide la célula Mitosis
Dos células hijas Cada una con un juego de genes
Membrana nuclear
Consiste en Dos membranas bicapa lipídica separadas una dentro de la otra
Membrana externa
Es continuación del RE
Varios miles de poros nucleares atraviesan la membrana nuclear
En el borde de los poros existen adheridos complejos de moléculas proteicas
Permiten el paso de moléculas de hasta 44.000 kDa
Nucléolos y formación de ribosomas
Nucléolo No tienen una membrana limitante
Acumulaciones de grandes cantidades de ARN y proteínas
Aumenta de tamaño durante la síntesis de proteínas Formación inicia en el núcleo
Genes específicos de ADN de los cromosomas
Dan lugar a la síntesis de ARN
Una parte se almacena en los nucléolos
Otra porción va al citoplasma para la formación de ribosomas maduros
SISTEMAS FUNCIONALES DE LA CÉLULA
•Ingestión por la célula: endocitosis•Digestión de sustancias extrañas introducidas por pinocitosis y fagocitosis dentro de la célula: función de los lisosomas•Síntesis y formación de estructuras celulares en el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi•Extracción de energía de los nutrientes: función de la mitocondria
Ingestión por la célula: endocitosis
Si una célula va a vivir, crecer y reproducirse
Debe obtener nutrientes y otras sustancias de líquidos circundantes
Estas sustancias atraviesan la membrana celular por
•Difusión •Transporte activo
Difusión
Difusión Implica Movimiento simple a través de la membrana
Provoca un movimiento aleatorio
De las moléculas de la sustancia
Sustancias se desplazan a través de los poros de a membrana celular
Sustancias liposolubles
A través de la matriz lipídica de la membrana
Transporte activo
Implica el transporte real de una sustancia
A través membrana
Mediante una estructura física
Carácter proteico
Permita penetrar en todo el espesor de la membrana
Partículas de mayor tamaño entran a la célula mediante
Endocitosis
Pinocitosis Fagocitosis
Ingestión de partículas diminutas
Forman vesículas en el líquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular
Ingestión de partículas grandes
•Bacterias•Células enteras•Porciones de tejido degenerado
Pinocitosis
Se produce mayormente en las membranas celulares
Vesículas de la pinocitosis Tamaño de 100-200 nm. De diámetro
Medio por el cuál se ingieren macromoléculas principalmente proteínas
Se unen a receptores proteicos especializados
Son específicos a al tipo de proteína
Se concentran en orificios pequeños de la superficie externa de la membrana celular
Hendiduras revestidas
Interior de la membranabajo las hendiduras
ClatrinaActina Miosina
Red de proteína fibrilar
Moléculas proteicas se unen a los receptores
Cambio conformacional en la membrana
Hendiduras de invaginanProteínas fibrilares cierran sus bordes sobre las proteínas unidas a los receptores
Inmediatamente después la p0orción invaginada se rompe y separa de la superficie de la célula
Formación de vesículas de pinocitosis
Fagocitosis
Implica la participación de grandes partículas en lugar de moléculas.
Se inicia con una partícula grande como una bacteria, una célula muerta o tejido dañado y su unión con los receptores de la superficie.
Etapas de la fagocitosis
1. Receptores de la membrana celular se unen a los ligandos de superficie de la partícula.
2. Zona de membrana alrededor se invagina hacia afuera y rodea toda la partícula. Vesícula fagocítica.
3. La actina y otras fibrillas contráctiles rodean la vesícula fagocítica y se contraen empujando la vesícula hacia el interior.
4. Las proteínas contráctiles contraen el eje de la vesícula, esta se separa de la membrana celular, dejando la vesícula en el interior de la célula.
Digestión de las sustancias extrañas introducidas por pinocitosis y fagocitosis dentro de la célula: función de los lisosomas
Vesícula de pinocitosis o fagocitosis Unión de lisosomas
Vacían sus hidrolasas ácidas
Formación de una vesícula digestiva
Hidrolisis de: proteínasCarbohidratosLípidos
Productos de la digestión
AminoácidosGlucosaFosfatos
Cuerpo residual
Regresión de los tejidos y autólisis de las células
Lisosomas Participan en la eliminación de las células dañadas por
CalorFrioTraumatismoProductos químicos
Hidrolasas
Digieren los tejidos circundantes que estén dañados
Si el daño es grande se digiere toda la célula : proceso de denomina autólisis
Sustancias bactericidas
LisozimaLisoferrinaMedio ácido, pH entorno a 5
Formación de proteínas por el RER
Porción granular del retículo endoplásmico
Abundancia de ribosomas
Función de síntesis proteica
ProteínasSe extruyen hacia el citoplasma
Moléculas a través de la pared del RE hacia el interior de las vesículas y túbulos endoplásmicos
Matriz endoplásmica
Sintesis de lípidos por el REL
Sintesis de lípidosEspecialmente:FosfolípidosColesterol
Se incorporan a la bicapa lipídica del propio RE
Provoca su crecimiento
Para evitar un crecimiento excesivo
Vesículas RE o vesículas de transporte
Se separan continuamente del Retículo liso, la mayoría migra hacia el Aparato de Golgi
Otras funciones del retículo endoplásmico
• Proporción de enzimas que controlan la escisión del glucógeno.
• Proporciona enzimas capaces de detoxificar las sustancias que podrían dañar la célula, fármacos.
Funciones específicas del aparato de Golgi
Tiene la capacidad de sintetizar
Ciertos carbohidratos Aquellos que no pueden ser sintetizados en el RE
Formación de polímeros de sacáridos
Ácido hialurónicoCondroitín sulfato Funciones
• Componentes de proteoglucanos segregados en el moco
• Componentes de la sustancia fundamental
• Componentes principales de la matriz orgánica de hueso y cartílago
Procesamiento de las secreciones endoplásmicas en el aparato de Golgi: formación de vesículas
Formación de sustancias
Especialmente proteínas
Se transportan a través de los túbulos hacia porciones del REL
Vesículas de transporte
Se van escindiendo y difundiendo hasta la capa más profunda del aparato de Golgi
Síntesis de proteínas y otros productos del RE
Compactación de las secreciones del RE en estructuras muy concentradas.
Vesículas grandes y pequeñas trasportan las sustancias compactadas
Tipos de vesículas formadas por el aparato de Golgi: vesículas secretoras y lisosomas
Célula muy secretora
Las vesículas formadas por el AG
Vesículas secretoras
Contienen proteínas que se deben secretar a través de la membrana celularDifunden primero hacia
la membrana celular
Se fusionan con ella
Vacían su sustancias
Exocitosis Ion Ca principal estimulante
Extracción de energía de los nutrientes: función de la mitocondria
Las sustancias a partir de las cuales se extrae energía
alimentosReaccionan químicamente con el Oxígeno
CarbohidratosLípidosProteínas
Se convierten englucosa
HígadoA. Digestivo
Se convierten en aminoácidos
La mayoría de las reacciones oxidativas se producen dentro de la mitocondria
Formación de ATP
Características del ATP
Nucleótido Compuesto de 1. Base nitrogenada adenina2. Azúcar pentosa ribosa3. Radicales fosfato (3)
Los dos últimos radicales fosfato están conectados mediante enlaces de fosfato de alta energía
Contiene aproximadamente 12.000 calorías de energía por mol de ATP
Puede dividirse a demanda siempre que se requiera energía
ATP ADP
Procesos químicos de la formación del ATP: función de la mitocondria
Glucosa Es metabolizada con enzimas citoplasmáticas
Convirtiéndose en ácido pirúvico
Glucólisis Deriva además de:• Ácidos grasos• Aminoácidos
Se convierte finalmente en Acetil CoA
Matriz de la mitocondria
Se disuelve mediante enzimas de la matriz a través del Ciclo del Ácido Cítrico
Ciclo del Ácido Cítrico
Acetil CoA
Se divide
Átomos de Hidrógeno
Dióxido de carbono
Difunde fuera de la mitocondria, y fuera de la célula
Se excreta a través de los pulmones
Se combinan con el Oxígeno
Liberación de energía para convertir ADP en ATP
Se requieren enzimas de los espacios membranosos mitocondriales
Inicio Eliminación de un electrón desde el átomo de hidrógeno
Se convierte en un ion H
H + O2 H2O
Grandes liberaciones de energía
Proteínas globularesATP Sintetasa
Usa la energía de los iones hidrógeno
Conversión de ADP a ATP
Se transporta hacia el citoplasma celular
Es utilizado en las funciones celularesMecanismo quimiosmótico
de la formación del ATP
LOCOMOCIÓN DE LAS CÉLULAS
• Movimiento amebiano, mecanismo, tipos de células que adoptan este movimiento.
• Quimiotaxis
Movimiento amebiano
Comienza como una protrusión
PseudópodoAparece en el extremo de la célula
Se proyecta a distancia, lejos de la célula
Se asegura a una nueva zona
Tira del resto de la célula hacia el
Anclaje mediante proteínas del receptor
Control del movimiento amebiano: quimiotaxis
Iniciador mas importante del movimiento amebiano
QuimiotaxisSe produce tras a aparición de diversas sustancias en el tejido
Células se desplazan hacia el origen de la sustancia quimiotáctica
De una zona de menor concentración a una de concentración mas alta
Quimiotaxis positivaQuimiotaxis negativa
Bibliografía
• Guyton & Hall, Tratado de Fisiología Médica, Editorial Elsevier Saunders, 11 Edición, 2003, páginas 11 – 26.
Gracias por su atención