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Dr. Fernando J. Bird-Picó
Biología 3051
Capítulo 6-1
CAPITULO 6
ESTRUCTURA SUBCELULAR
TEORÍA CELULAR: Las células son las unidades fundamentales de la vida.
M. Schleiden (botánico, 1838) y T. Schwann (zoólogo, 1839) señalaron que tanto las plantas
como los animales se componen de células. En el 1855 R. Virchow estableció que las células
se originan de células preexistentes: se descarta la generación espontánea. Las células tienen
diferentes tamaños y formas; pero poseen ciertas características únicas.
Membrana celular o plasmática: todas las células de los organismos vivientes la poseen, desde las
bacterias hasta los eucariotas mas avanzados. Esta membrana es el umbral que separa el
citoplasma viviente del medio ambiente físico de la célula.
Tamaño Celular: todas las células son pequeñas en tamaño desde el punto de vista de la
microscopía. Esto se debe a que a menor tamaño, mayor es la tasa o relación de superficie de
área a volumen de las células: esto las hace más eficientes en el transporte de materiales
hacia el interior de la célula y el eventual descarte de los productos de deshecho producidas
por estas (ver fig. 6-7, pág. 98). De igual manera, si la célula tuviera una forma
completamente esférica, vemos que podemos calcular su superficie de área (A= 4πr2) y su
volumen (V=4/3[πr3]). Ver ejercicio en pág. 99)
El estudio de las células se lleva a cabo por medio de la microscopia de luz, con muchas
variantes desde fluorescencia, interferencia, contraste de fases, etc., electrónica de rastreo o
barrido [´scanning´] y electrónica de transmisión (Fig. 6.3, pág. 95). Todas estas técnicas se
pueden combinar con técnicas moleculares (bioquímicas, como son los anticuerpos, tintes
fluorescentes específicos, etc.) para obtener diferentes resultados según las partes de las
células y/o tejidos que queremos analizar. El fraccionamiento celular (Fig. 6.4, pág. 96) se
logra con el uso de centrífugas, permitiéndonos aislar organelos celulares según su peso y
tamaño.
PROCARIOTAS: células sin núcleo---> incluye a las bacterias y cianobacterias (conocidas
anteriormente como algas verde-azules); también las arqueobacterias. Pro: antes, y karyon:
núcleo. Los Reinos Eubacteria y Archaeobacteria, ambos anteriormente conocido como el
Reino Monera. Poseen invaginación de la membrana celular para formar un mesosoma: se
llevan a cabo las reacciones de respiración celular. No solamente carecen de núcleo, sino
que la arquitectura de la célula carece de organelos con membrana. Algunos poseen pared
celular y membranas extra celulares (por fuera de la membrana celular o plasmática.
EUCARIOTAS: células avanzadas---> incluye a los Protista, Hongos, Animales, y Plantas.
Del griego eu: verdadero, y karyon: núcleo. Las células que poseen núcleo (o que se derivan
de células con núcleo. Algunas poseen pared celular (Plantas y Hongos). Poseen además
organelos celulares con membrana. Estos organelos llevan a cabo varias funciones en
célula, como veremos a continuación.
NÚCLEO: (pág. 102) importante en control de procesos celulares.
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material genético de los eucariotas se encuentra aquí
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músculo esqueletal: más de 1/célula.
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eritrocitos maduros de los mamíferos: 0
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en otras células varía el número.
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Capítulo 6-2
membrana nuclear: son 2 membranas concéntricas, separadas por pequeño espacio.
La externa es continua con el retículo endoplásmico y el Complejo de Golgi. La
interna se encuentra tapizada por la lámina nuclear, un arreglo reticulado de
filamentos de proteínas que sostienen mecánicamente la forma del núcleo apoyando
la envoltura nuclear. También hay evidencia de lo que puede ser una matriz nuclear
(red de filamentos tridimensional en el nucleoplasma). Posee poros nucleares que
comunican el nucleoplasma con el citoplasma. Hay control en el paso de partículas
a través de esta membrana.
CROMOSOMAS: cuando la célula no esta dividiéndose se le llama cromatina.
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se condensa y forma cromosomas.
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DNA y proteínas: genes y soporte.
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diploide: 2N---> dos de cada par. Dos juegos (“sets”) completos de cromosomas.
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haploide: 1 set de cromosomas.
NUCLÉOLO: (pág. 102) rico en RNA ribosomal (ribosomas – ver adelante)
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desaparece al dividirse la célula
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reaparece en región específica de los cromosomas llamadas organizadores
nucleolares.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO: (pág. 104) no posee ribosomas.
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células musculares almacenan Ca2+ (retículo sarcoplásmico);
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toma parte en el metabolismo de lípidos, fosfolípidos y esteroides.
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detoxificación de toxinas y drogas en células del hígado
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produce esteroides en algunas células.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO GRANULAR: (pág. 105) posee ribosomas.
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Muy extenso en células que sintetizan proteínas para ser utilizadas fuera de la célula:
ejemplo lo son las enzimas digestivas.
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RIBOSOMAS:
(pág. 102-103) partículas de ribonucleoproteinas sobre las
cuales se sintetizan las proteínas.
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Constan de 2 sub-unidades, sintetizadas en el núcleo (nucléolo) y pasan luego
al citoplasma (fig. 6.10, pág. 103).
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Son ubicuos: en bacterias, plantas y animales.
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E. coli: es una bacteria, tiene 6,000/célula
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reticulocito: precursor del eritrocito: 100,000/célula
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polisomas o poliribosomas: racimos de 5-6 ribosomas, son la unidad
funcional para la síntesis de proteínas.
COMPLEJO DE GOLGI: (pág. 105-106) lo encontramos en casi todas las células excepto en los
eritrocitos maduros.
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Consta de un complejo de membranas aplanadas y sobrepuestas que no son
continuas, que suelen terminar en vesículas: gránulos secretores--> vacían al
exterior de la célula, en las plantas, los precursores de la pared celular se sintetizan en
el complejo de golgi y se transportan a la membrana por medio de granos secretores.
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Procesa y almacena productos del retículo endoplásmico granular y liso.
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Las proteínas pueden ser alteradas aquí.
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Capítulo 6-3
LISOSOMAS: (pág. 107) contienen enzimas digestivas (unas 40 han sido identificadas), activas a
un pH=5. Lisosomas primarios son aquellos que se han separado del Complejo de Golgi
luego de ser empaquetadas las enzimas en los mismos. Los lisosomas secundarios so el
resultado de la fusión de varios lisosomas primarios a alguna vesícula o vacuola que posea
material a digerirse
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autofagia:
células con poca energía se autodigieren para que sus componentes puedan
ser utilizados como fuente de energía en otras células.
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al morir, se digieren ellas mismas--> putrefacción.
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Christian de Duve: bioquímico belga que las descubrió, y las llamó sacos suicidas.
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Desarrollo Embrionario: en renacuajo y hombre: eliminan tejido y lo utilizan (rabo y
membrana entre dedos).
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Envejecimiento: ¿¿lisosomas defectuosos?? La artritis reumatoide daña el cartílago:
cortisona inhibe destrucción de los lisosomas.
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Plantas: es debatible su existencia.
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Enfermedades: Tay-Sachs, inhabilidad de lisosomas para destruir cierto lípido que se
acumula e interfiere en el metabolismo de la célula cerebral: una de las enzimas hidrolíticas
de los lisosomas se encuentra ausente en los mismos debido a error genético. Causa
retardación mental, ceguera y muerte antes de los 5 años de edad.
VACUOLAS: (pág. 108) organelo con membrana, consiste mayormente de líquido.
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en plantas y ciertos protistas.
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algunas especializadas para la digestión, almacenamiento, sales, pigmentos, y excrementos.
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plantas: concentran toxinas en forma de cristales
MITOCONDRIOS: (pág. 109-110) Es la planta energética de todas las células eucariotas.
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Es aquí donde ocurre la respiración celular aeróbica (ciclo de Krebs y Transporte de
electrones en presencia de oxígeno molecular).
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Células del hígado: promedio de 1,000/célula.
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Célula muscular hay muchos más.
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Regula la concentración de calcio [Ca2+] en la célula
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Posee su propio DNA, RNA, y ribosomas: el DNA es circular, al igual que el DNA de las
bacterias (procariotas): Teoría de que el mitocondrio fue un organismo procariota que se
"hospedó" en la célula eucariota.
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Mitocondrios juegan papel importane en la apoptosis; de igual forma, si se mutila su
membrana, deja escapar al citoplasma la proteína citocromo c, importante en el transporte de
electrones (ATP) y este activa enzimas citoplásmicas llamadas caspasas que cortan el
suplido de nutrientes a la célula.
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Membrana Doble: de lípidos cada una, con proteínas
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externa:
lisa y uniforme, parecida a la del plasma.
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interna:
lamela, doblada y plegada, formando crestas o cristas (más
numerosas en tejido activo, aumenta superficie de área); posee las
enzimas del sistema de transporte de electrones.
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matriz:
material semi-líquido en el interior de la membrana interna, posee las
enzimas de respiración celular.
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Capítulo 6-4
PLASTIDIOS: (pág. 110) en plantas y algas; de desarrollan a partir de proplastidios, los
cuales se maduran diferencialmente de acuerdo a la función que van a llevar a cabo.
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síntesis y almacenamiento de materiales
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cloroplastos: contiene clorofila (verde) y carotenoides (pigmentos amarillos y anaranjados.
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forma de disco, con muchos granos (grana). Cada grano se compone de discos de
tilacoides (con clorofila) separados por estroma (matriz del cloroplasto).
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membrana externa se cree puede ser derivada del retículo endoplásmico
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leucoplastos: sin color, almacenan almidón y otros materiales. No tienen clorofila, se
encuentran en la raíz y tejido de almacenamiento. El amiloplasto es un leucoplasto que
almacena almidón.
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cromoplastos: contiene pigmentos característicos de flores, frutas maduras y hojas en otoño.
MICROCUERPOS: organelos con membranas de menor tamaño con diversas funciones.
PEROXISOMAS: (pág. 112) contienen enzimas oxidativas
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utilizan O2 para las reacciones
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20% del metabolismo de los ácidos grasos ocurre aquí
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2H2O2 + catalasa --------> 2H2O + O2
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etanol ----> acetaldehído
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plantas= fotorespiración oxidativa
GLIOXISOMAS: (pág. 112)
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peroxisomas especializados en las plantas, convierte los ácidos grasos almacenados
en la semilla en azúcar. Como las células animales no poseen glioxisomas, no
pueden convertir los ácidos grasos en azúcar de forma directa.
CITOESQUELETO: (pág. 112-14) es altamente dinámico y sufre cambios constantes: no es
estático. Los componentes del mismo son los microtúbulos y microfilamentos. En
las células animales encontramos además filamentos intermedios.
MICROTÚBULOS: son rígidos y huecos; compuestos de 2 tipos de proteínas globulares
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α y ß tubulina= dímero, de 500 amino ácidos cada uno.
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tubo vacío en su eje; polaridad (+) y (-).
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movimiento celular (cromosomas en el huso mitótico): los microtúbulos son rígidos,
se alargan y acortan a medida que se añaden o se remueven dímeros de tubulina.
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en cilios y flagelos
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25 nm de diámetro: casi 4 veces más gruesos que los microfilamentos
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colchicina: inactiva los microtúbulos.
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Proteínas asociadas a microtubos (MAPs del libro): dos tipos, estructurales y
motoras. Las estructurales regulan ensamblaje y unión a otros polímeros del
citoesqueleto. Las motoras utilizan ATP para llevar a cabo movimiento. Cinesina
es una proteína motora que mueve organelos hacia el lado (+) de los microtubos; la
dineina es otra proteína motora que mueve organelos hacia el lado (-) de los
microtubos.
CENTRIOLOS: (pág. 114) solamente en las células animales, en pares.
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para división celular: forman el huso mitótico.
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forma de cilindro; 9 tripletas de microtúbulos
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se encuentran en el centrosoma: área densa del citoplasma, cerca del núcleo.
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Capítulo 6-5
CILIOS Y FLAGELOS: (pág. 114-115) estructuras para movimiento.
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organismos unicelulares y algunos multicelulares.
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también en algunos órganos
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único en su forma en la célula eucariótida: tallo cilíndrico cubierto por extensión de
membrana, con 11 grupos de microtúbulos: 9 pares alrededor y 2 pares en el centro. Este
arreglo es característico de todos los cilios y flagelos de los eucariotas.
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cuerpo basal: en la base, compuesto de 9 tripletas de microtúbulos. Aparenta ser la
estructura organizadora de la formación de los cilios y flagelos.
MICROFILAMENTOS: (pág. 115-116) Hilos muy delgados (7 nm de diámetro) de proteínas
globulares (actina), sólidos.
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miofibras: compuestas de actina: en el músculo.
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ß citochalasina: inactiva los microfilamentos.
FILAMENTOS INTERMEDIOS: (pág. 117) hechos de subunidades de proteína fibrosa, cuyo
diámetro fluctúa entre los 8-10 nm. Son más estables que los microtúbulos y
microfilamentos. Anteriormente se le denominaba a esta red de filamentos intermedios la
microtrabécula: red de hilos de proteína que se encuentran en la substancia granular del
citoplasma.
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une a los organelos en el citoplasma
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enzimas adheridas a esta red.
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reorganiza los organelos= movimiento (cromatóforos).
PARED CELULAR: (pág. 118) en las células vegetales, compuesta principalmente de celulosa.
La pared primaria es delgada y mas externa; las paredes secundarias se encuentran internas
a la primaria (hacia la membrana celular). Las paredes primarias de células adyacentes se
encuentran unidas por una lamela media la cual se compone principalmente de pectina:
polisacárido “pegajoso”. Esta pectina se utiliza comercialmente en la fabricación de jaleas.
En las bacterias y hongos, la composición es diferente. (Se discute la misma en BIOL 3052).
MATRIZ EXTRACELULAR: (pág. 118-119) materiales que encontramos por fuera de la
membrana celular. Estos materiales sirven de protección, reconocimiento entre células, etc.
de la célula y su medio ambiente.
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Glicocáliz o envoltura celular: en la mayoría de las células eucariotas; formado por cadenas
de polisacáridos unidas a proteínas y lípidos que forman parte de la membrana plasmática.
Permiten reconocimiento célula-célula y asociación entre éstas para establecer adhesión y
comunicación.
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Matriz extracelular: en muchas células animales; secretadas por las mismas células. Matriz
“gelatinosa” de proteínas fibrosas (colágeno) y carbohidratos. Una glicoproteína,
fibronectina, ayuda a organizar esta matriz y se unen a receptores proteicos en la membrana
uno de los cuales se llama integrina, que facilita la transmisión de mensajes químicos hacia
el interior de la célula.
Dr. Fernando J. Bird-Picó
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Capítulo 6-6
UNIÓN Y COMUNICACIÓN CELULAR
Células en contacto= hay especialización de las membranas para adhesión y comunicación. Esta
adhesión puede ser química y mecánica en función (pág. 119-120).
Desmosomas: pequeñas placas o botones discontinuos presentes en las dos superficies
adyacentes opuestas separadas por un pequeño espacio intercelular (24 nm).
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hechos de proteína: la tripsina lo degrada.
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funciona como un remache: mecánica de sostener células juntas
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tonofilamentos: fibras de proteína que lo anclan
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células epiteliales adyacentes.
Contacto fusionado ("tight junction"): área de conexión perfecta entre 2 membranas:
NO HAY ESPACIO ENTRE LAS CÉLULAS.
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se fusionan las 2 membranas--> No hay 4 bandas, sino 3
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esencialmente impermeable.
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función fisiológica: cerebro y ojos; en el intestino es barrera selectiva.
"Gap junction": mejor que el desmosoma, puesto que se reduce el espacio intercelular de 24
a 2-4 nm.
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comunicación citoplásmica eléctrica y química.
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eléctrica: impulso eléctrico en vez de químico; el llamado "surge of K+ ions"
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discos intercalados en el músculo cardíaco para que disparen al mismo tiempo.
Plasmodesmos: en las plantas.
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canales en la pared celular (fig 6.29, pág. 119)
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membrana de ambas células es continua
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desmotubo: conecta el retículo endoplásmico de ambas células.
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revisado 28 septiembre de 2016 por Fernando J. Bird-Picó