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El medio interno celular
Marta Gutiérrez del Campo
Matriz extracelular
Aunque la frontera entre la célula y su
entorno marca la membrana
plasmática, hay que destacar la matriz
extracelular, que se encuentra por
fuera de dicha membrana.
En los animales, la matriz
extracelular es el medio m donde se
encuentran las células que forman los
tejidos.
Esta constituida por :
1.Proteínas fibrosas
2.Proteoglucanos
3.Glucoproteinas estructurales
Matriz extracelular
1. Proteínas fibrosas
a) El colágeno.
b) La elastina.
2. Proteoglucanos: Moléculas complejas formadas por una cadena polipeptídica
central a la que se unen los gluosaminoglucanos [GAG] que son polímeros de un
disacárido. Entre los glucosaminoglucanos destaca por su importancia el ácido
hialurónico.
3. Glucoproteínas estructurales: Forman una red de elementos que ínteractúan con
los otros componentes de la matriz extracelular y con los de la superficie celular
a) Fibronectina.
b) Laminina.
http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/2-matriz_extracelular.php
Funciones
1. Mantener unidas entre sí las células que forman los tejidos.
2. A los que también confiere elasticidad y resistencia ante los esfuerzos mecánicos.
3. Interviene en la organización tridimensional de los tejidos y árganos que aparecen
durante el desarrollo embrionario.
4. Estructura que proporciona una continuidad entre tejidos de diferente naturaleza
5. Sirve como “vía de comunicación».
6. Se ha comprobado también que participa en el crecimiento y diferenciación
celulares.
Paredes celulares
Es una forma especializada de matriz extracelular que se encuentra adosada a
la membrana plasmática de las células vegetales, esta formada por la
superposición de capas de celulosa unidas por un cemento formado por
hemicelulosa y pectina
Se distinguen tres capas que de fuera a dentro son:
1.
2.
3.
Lamina media: es delgada y flexible y esta compartida por
células vecinas formada básicamente por pectina que al ser
permeable permite la entrada y salida de sustancias.
Pared primaria: delgada y semírrigida, esta formada por
microfibrillas de celulosa orientada en diversas direcciones y
con gran cantidad de pectina. Se distinguen tres capas de
celulosa aunque en ocasiones hay más.
Pared secundaria: formada por múltiples capas de
microfibrillas dispuestas paralelamente, lo que da gran
resistencia a la pared aunque la célula pierde la capacidad de
estirarse y posee muy poco cemento.
La pared celular se puede impregnar de varias
sustancias, entre ellas de lignina al proceso se le
llama lignificacion por ejemplo en los vasos
conductores en el xilema.
.
Pared celular
Diferenciaciones de la pared celular
A pesar de su resistencia y grosor la pared celular es permeable esto se
consigue mediante la punteaduras y los plasmodesmos.
1. Las punteaduras son zonas delgadas de la pared donde desaparece la
pared secundaria y la pared primaria es muy fina. Las punteduras se sitúan al
mismo nivel ente células vecinas.
2. Los plasmodesmos son conductos citoplasmáticos muy finos que
comunican células vecinas, desaparece la pared celular y la membrana
plasmática de una célula se continúa con la de la célula vecina.
.
Células eucarioticas
Compartimentación de las células eucarióticas
• El citoplasma que esta limitado por la membrana plasmática y al membrana
nuclear
• Ocupa la mayor parte de la masa celular.
• Se encuentra el retículo endoplasmatico, la mitocondria, el aparato de golgi,
los cloroplastos, lisosomas, peroxisomas y el núcleo.
Ventajas:
1. Porque en el interior de cada estructura se acumula los enzimas
responsables de un conjunto de reacciones del metabolismo con lo que se
evita la difusión y se incrementa la velocidad de las reacciones.
2. Es que al estar aislados los compartimentos determinados reacciones
metabólicas que son químicamente incompatibles se realizan
simultáneamente.
Esta compartimentación necesita un complejo sistema de distribución que
transporte las sustancias de un compartimiento a otro
.
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Orgánulos y otras estructuras formadas por membranas unitarias
Membranas unitarias:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Membrana plasmática
Retículo endoplasmático granular y liso
Aparato de Golgi
Lisosomas
Peroxisomas
Mitocondrias
Plastos
Vacuolas
Envoltura nuclear
1. Constituyen fronteras que permiten no sólo separar
2. Poner en comunicación diferentes compartimentos en el interior de la célula y a la propia
célula con el exterior.
a) La estructura es muy parecida.
b) Las diferencias se establecen más bien al nivel de la función particular tienen los
distintos orgánulos formados por membranas.
Este tipo de membranas se denomina, debido a esto, unidad de membrana o
membrana unitaria. La membrana plasmática de la célula y la de los orgánulos
celulares está formada por membranas unitarias.
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Membrana unitaria
CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS
Los fosfolípidos tienen:
1. Una parte de la molécula que es polar:
hidrófila
2. Otra (la correspondiente a las cadenas
hidrocarbonadas de los ácidos grasos) que es
no polar: hidrófoba.
Las moléculas que presentan estas características
reciben el nombre de anfipáticas
FORMACIÓN DE BICAPAS LIPÍDICAS
a.
b.
Si se dispersa superficie acuosa una cantidad de un anfipático,
se puede formar una capa de una molécula de espesor:
monocapa
Pueden también formarse bicapas, en particular entre dos
compartimentos acuosos. Entonces, las partes hidrófobas se
disponen enfrentadas y las partes hidrófilas se colocan hacia la
solución acuosa.
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Composición química
Todas las membranas biológicas están constituidas básicamente por:
1.
Lípidos: los fosfolípidos son los principales lípidos constituyentes de las membranas plasmáticas.
Sin embargo, no son los únicos representantes de este grupo, puesto que la mayoría de las
membranas plasmáticas poseen también colesterol.
2.
Proteínas: representan su principal componente funcional, desempeñando un papel fundamental en
la regulación y control de su permeabilidad. Entre las proteínas de membrana, podemos distinguir
también polipéptidos que poseen función enzimática, receptores para diversas señales (como las
hormonales), que producen la adhesión celular y proteínas con una variedad enorme de funciones.
Las proteínas de membrana pueden clasificarse, utilizando como criterio el grado de asociación a
esta, en “integrales” y “periféricas.
3.
Hidratos de carbono: Los glúcidos de la membrana se presentan en forma de oligosacáridos o, con
menor frecuencia, como monosacáridos. En todos los casos se encuentran unidos en forma
covalente a lípidos, constituyendo glucolípidos, o a proteínas, constituyendo las famosas
glucoproteínas. La ubicación de los glúcidos en las membranas plasmáticas se realiza, en forma casi
exclusiva, en la capa superficial o externa de la bicapa fosfolipídica.
La relación existente entre los lípidos y las proteínas de membrana suele variar
dependiendo del tipo celular estudiado.
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Características de las membranas
1. Las moléculas que constituyen las membranas se
encuentran libres entre sí pudiendo desplazarse en el seno
de ella, girar o incluso rotar, aunque esto último más
raramente.
2. La membrana mantiene su estructura por uniones muy
débiles: Fuerzas de Van der Waals e interacciones
hidrofóbicas.
a)
Esto le da a la membrana su característica fluidez.
3. Todos estos movimientos se realizan sin consumo de energía.
a)
b)
c)
Una mayor cantidad de ácidos grasos insaturados o de cadena corta hace que la membrana
sea más fluida y sus componentes tengan una mayor movilidad
Una mayor temperatura hace también que la membrana sea más fluida.
El colesterol endurece la membrana y le da una mayor estabilidad y por lo tanto una menor
fluidez.
4. Otra característica de las membranas biológicas es su asimetría, debida a la presencia
de proteínas distintas en ambas caras.
a)
Las dos caras de la membrana realizarán funciones diferentes.
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ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.
Enunciada por Sanger y Nicholson (1972)
1. La membrana plasmática es extraordinariamente
delgada: espesor medio de aproximadamente 10 nm
(100 Å)  Sólo se ve con el microscopio electrónico.
a) Estructura de la membrana plasmática es la misma
que la de cualquier membrana biológica.
b) Formando una estructura en mosaico fluido:
i.
En su cara externa presenta una estructura fibrosa,
que no se encuentra en las membranas de los
orgánulos celulares: el glicocálix, constituido por
oligosacáridos. Los oligosacáridos del glicocálix
están unidos tanto a los lípidos glicolipidos, como a
las proteínas, glicoproteínas.
ii.
En la cara interna las proteínas están asociadas a
microtúbulos, a microfilamentos y a otras proteínas
con función esquelética.
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Mecanismo de fusión de membranas
1. La fluidez de los componentes de la membrana plasmática permite
membranas provenientes de otros orgánulos celulares, como las llamadas
vesículas de exocitosis se fusionen.
2. Los componentes de la membrana de la vesícula se integran en la
membrana plasmática haciéndola crecer.
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Diferenciaciones de la membrana plasmática
1. MICROVELLOSIDADES. Las células que por su función requieren una gran superficie,
tienen una membrana con una gran cantidad de repliegues.
2. DESMOSOMAS. Se dan en células que necesitan estar fuertemente soldadas con sus
vecinas. En ellas, el espacio intercelular se amplía en la zona de los desmosomas y por
la parte interna de ambas membranas se dispone una sustancia densa asociada a finos
filamentos (tonofilarnentos), lo que da a estas uniones una gran solidez.
3. UNIONES IMPERMEABLES. Se dan entre células que forman barreras que impiden el
paso de sustancias, incluso del agua. El espacio intercelular desaparece y las
membranas de ambas células se sueldan.
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Funciones de la membrana plasmática
1. INTERCAMBIOS. La membrana es, básicamente, una barrera selectiva
(permeabilidad selectiva). Limita a la célula e impide el paso de sustancias. La
membrana es un elemento activo que escoge lo que entrará o saldrá de la
célula.
2. RECEPTORA. Algunas proteínas de la membrana plasmática van a tener
esta función.
a) Al existir diferentes proteínas receptoras en la membrana celular y al tener las
células diferentes receptores, la actividad de cada célula será diferente según
sean las hormonas presentes en el medio celular.
3. RECONOCIMIENTO. Se debe a las glicoproteínas de la cara externa de la
membrana.
a) Van a reconocer las células que son del propio organismo diferenciándolas de las
extrañas a él por las glicoproteínas de la membrana.
b) Estas sustancias constituyen un verdadero código de identidad.
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Transporte de sustancias
1. DIFUSIÓN
Fenómeno por el cual las partículas de un soluto se distribuyen uniformemente
en un disolvente de tal forma que en cualquier punto de la disolución se alcanza
la misma concentración.
A. CLASES DE MEMBRANAS
En los medios orgánicos la difusión está dificultada la
por la existencia de membranas.
En general, las membranas pueden ser:
1.
2.
3.
Las membranas permeables permiten el paso del soluto y
del disolvente
Las impermeables impiden el paso de ambos.
Las semipermeables permiten pasar el disolvente pero
impiden el paso de determinados solutos. Esto último
puede ser debido a diferentes causas
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Transporte de sustancias
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Transporte de sustancias
1. DIFUSIÓN
B. LA PERMEABILIDAD SELECTIVA
Las membranas biológicas se comportan en cierto
modo como membranas semipermeables y van a
permitir el paso de pequeñas moléculas, tanto las
no polares como las polares.
1. Las primeras se disuelven en la membrana y la
atraviesan fácilmente.
2. Las segundas, si son menores de 100 u también
pueden atravesarla.
La membrana plasmática es permeable al agua y a las
sustancias lipídicas. No obstante, como veremos
más adelante, determinados mecanismos van a
permitir que atraviesen la membrana algunas
moléculas
.
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Transporte de sustancias
2. OSMÓSIS
Si a ambos lados de una membrana semipermeable se ponen dos disoluciones
de concentración diferente el agua pasa desde la más diluida a la más
concentrada.
a. Al medio que tiene una mayor
concentración en partículas que no
pueden atravesar la membrana (soluto),
se le denomina hipertónico.
b. mientras que al menos concentrado en
solutos se le llama hipotónico.
c. Si dos disoluciones ejercen la misma
presión osmótica, por tener la misma
concentración de a ambos lados de la
membrana semipermeable, diremos que
son isotónicas.
.
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Transporte de sustancias
2. OSMÓSIS
A. LAS CÉLULAS
OSMÓTICA
Y
LA
PRESIÓN
El interior de la célula es una compleja
disolución que, normalmente, difiere del
medio extracelular. La membrana de la
célula, membrana plasmática, se comporta
como una membrana semipermeable.
1.
Si la célula se encuentra en un medio
hipertónico Las células pierden agua,
produciéndose la plasmolisis.
2.
Si la célula se introduce en una disolución
hipotónica se producirá una penetración del
disolvente y la célula se hinchará: turgencia
o turgescencia.
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Transporte de sustancias en forma molecular
1. TRANSPORTE PASIVO
A. Transporte pasivo simple o difusión de moléculas a favor del gradiente:
i.
Difusión a través de la bicapa lipídica.
1.
2.
3.
4.
Sustancias lipidicas como las hormonas esteroideas
Los fármacos liposolubles y el anestésico, como el éter.
Sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico
Algunas moléculas polares muy pequeñas como el agua, el CO2 el etanol y la
glicerina.
ii. Difusión a través de canales protéicos. Se realiza a través de proteínas canal.
1.
Pasan así ciertos iones, como el Na+ el K+ y el Ca++.
B. Transporte pasivo facilitado (difusión facilitada).
i.
Determinadas proteínas llamadas permeasas, actúan como “barcas’ para
que estas sustancias puedan salvar el obstáculo que supone la doble capa
lipídica.
1.
Las moléculas hidrófilas (glúcidos, aminoácidos...).
.
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Transporte de sustancias en forma molecular
2. TRANSPORTE ACTIVO
Cuando el transporte se realiza en contra de un gradiente químico (de
concentración) o eléctrico.
Para este tipo de transporte se precisan transportadores específicos instalados en la membrana,
siempre proteínas, que, mediante un gasto de energía en forma de ATP, transportan sustancias a
través de ésta.
Con este tipo de transporte pueden transportarse, siempre en contra del
gradiente de concentración o eléctrico:
1. Moléculas orgánicas de mayor tamaño
2. Pequeñas partículas
Bomba de sodio-potasio
http://www.youtube.com/watch?v=w5uaZ2nV0qg
.
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Transporte citoquímico
Permite la entrada o la salida de la célula de
partículas o grandes moléculas envueltas en
una membrana.
Se trata de un mecanismo que sólo es
utilizado por algunos tipos de células:
1. Amebas.
2. Macrófagos
3. Las células del epitelio intestinal.
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Endocitosis
Las sustancias entran en la célula envueltas en
formadas a partir de la membrana plasmática.
Distinguiremos:
1. Pinocitosis. Es la ingestión de sustancias
disueltas en forma de pequeñas gotitas líquidas
que atraviesan la membrana al invaginarse ésta.
2. Fagocitosis: Es la ingestión de grandes partículas
sólidas (bacterias, restos celulares) por medio de
seudópodos.
Los
seudópodos
grandes
evaginaciones
membrana
plasmática
que
envuelven a la partícula. Ésta pasa al citoplasma
de la célula en forma de vacuola fagocítica.
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Exocitosis
Consiste en la secreción o
excreción de sustancias por
medio
de
vacuolas,
vesículas de exocitosis, que
se
fusionan
con
la
membrana
plasmática
abriéndose al exterior y
expulsando su contenido.
En todos los mecanismos de
endocitosis hay una disminución
de la membrana plasmática al
introducirse ésta en el
citoplasma. Esta disminución es
compensada por la formación de
membranas por exocitosis.
.
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Transcitosis
Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el
citoplasma celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble proceso
endocitosis-exocitosis.
.
Interacción célula- célula
La membrana plasmática de ciertas células diferencian en sus caras estructuras
especiales que les sirven para unirse unas a otras. Los principales modos de
unión entre células son: