La pared celular

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• La pared celular es una matriz extracelular compleja que rodea a las células vegetales (también tienen pared celular bacterias, algas y hongos).

• Actúa como exoesqueleto de estas células.

La pared celular

Composición

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• La pared celular da forma y rigidez a la célula e impide su ruptura.

• La célula vegetal contiene en su citoplasma una elevada concentración de moléculas que, debido a la presión osmótica, origina una corriente de agua hacia el interior celular que acabaría por hincharla y romperla si no fuera por la pared.

• Es responsable de que la planta se mantenga erguida.

Función de la pared celular

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Estructura

1. Lámina media de pectinas. Es la primera en formarse entre dos células que acaban de dividirse y permanecen unidas. En algunas zonas de comunicación entre células vecinas no aparece esta lámina (plasmodesmos)

2. Pared primaria de celulosa y matriz de hemicelulosa y pectinas. que la célula va depositando durante el crecimiento entre la membrana plasmática y la lámina media.

Permite el crecimiento.

3. Pared secundaria con abundantes fibras de celulosa y una matriz más escasa de hemicelulosa, que forma hasta tres capas diferentes. Es muy rígida (contiene lignina) y difícilmente deformable, por lo que sólo aparece en células especializadas de los tejidos esqueléticos y conductores.

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PLASMODESMOS. Son conexiones citoplasmáticas que atraviesan la pared celular entre células contiguas.

PUNTEADORAS la pared secundaria se interrumpe bruscamente y en la lámina media y pared primaria aparecen unas perforaciones que reciben el nombre de punteaduras.

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• Es el conjunto de oligosacáridos pertenecientes a glucolípidos y glucoproteínas de la membrana. Aparecen en la membrana externa de la membrana en muchas células animales.

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1. Protege la superficie de la célula de posibles lesiones.

2. Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular.

3. Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de las células en movimiento.

4. Presenta propiedades inmunitarias (antígenos de los grupos sanguíneos)

5. Intervienen en fenómenos de reconocimiento celular.

6. Reconoce y fija determinadas sustancias que la célula debe incorporar por fagocitosis o pinocitosis.

Funciones del glucocalix

El glucocalix

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o Es el medio celular donde se encuentran inmersos los orgánulos citoplasmáticos.

o Se trata de un sistema coloidal muy heterogéneo.

o Alta diversidad de sus componentes

o Sufre variaciones según el momento de la fisiología celular que se considere.

o Al microscopio óptico no se aprecia estructura alguna, pero se puede estudiar por otras técnicas como la centrifugación diferencial.

o Los análisis químicos revelan una proporción de agua en torno a 85%, pero puede variar, pasando de sol a gel.

o

o En disolución o suspensión coloidal hay toda clase de biomoléculas e intermediarios metabólicos.

1. Hialoplasma o citosol

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Los métodos citoquímicos y la microscopía electrónica revelan la existencia de dos tipos de estructuras:

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• Regulador del pH intracelular

• Compartimento donde se realizan gran numero de reacciones metabólicas:

• Glucogenogénesis

• Glucogenolisis

• Biosíntesis de aminoácidos

• Modificaciones de proteínas

• Biosíntesis de ácidos grasos

• Reacciones con participación de ATP y ARNt

Funciones del citoplasma

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• Es una red compleja de fibras proteicas que se extienden por todo el citoplasma.

• Es una estructura muy dinámica

• Está implicada en el mantenimiento o los cambios de forma de la célula y de su estructura interna, en los movimientos celulares y endocelulares de orgánulos

• Hay tres tipos de componentes fibrosos:

• Microtúbulos

• Microfilamentos de actina

• Filamentos intermedios.

Citoesqueleto

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Microfilamentos (actina), microtúbulos (tubulina), filamentos intermedios.

Tipos de filamentos

A B

C

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Microfilamentos de actina

Filamentos de actina están formados por monómeros.

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• Se encuentran en células eucariotas.

• Son necesarios para el movimiento celular.

• Son las estructuras filamentosas más finas

Son fibras sólidas compuestas por actina, una proteína globular compuesta por 375 aminoácidos.

Microfilamentos de actina

• Los filamentos de actina se encuentran justo debajo de la membrana plasmática y están entrecruzados por varias proteínas específicas formando el córtex celular, o corteza celular.

• La actina es la proteína celular más abundante

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La actina se puede encontrar de dos formas:

Actina G (actina no polimerizada). Es una proteína globular asociada a otra proteína, la profilina que evita la polimerización.

Actina F (actina polimerizada). Formada por dos hebras de actina G enrolladas en sentido dextrógiro.

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La polimerización está polarizada, es decir, existe un extremo en el que la hebra se alarga por adición de unidades y otro en el que se acorta por pérdida de las mismas, lo que puede suceder a distintas velocidades.

Los microfilamentos de actina están ampliamente distribuidos en las células y se encuentran asociados a otros tipos de proteínas. Según sean estos otros tipos de proteínas, las funciones pueden cambiar.

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1. Mantienen la forma de la célula.

2. Facilitan la emisión de los pseudópodos, que posibilitan el desplazamiento celular y la fagocitosis. El movimiento se basa en la transición de sol a gel que realiza el citoplasma celular.

3. Estabilizan las prolongaciones citoplasmáticas (microvellosidades, con un armazón de filamentos de actina asociados a moléculas de otras proteínas).

4. Movimiento contráctil de las células musculares. Asociada a los filamentos de miosina

5. Ciclosis

6. Citocinesis (formación del anillo contráctil en el tabique telofásico de las células animales), asociándose fibras de actina y de miosina.

Función de los microfilamentos.

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• Llamados así por su tamaño (unos 10 nm de diámetro) intermedio entre microtúbulos y microfilamentos.

• Son proteínas fibrosas, resistentes y estables.

• Hay tres tipos de filamentos intermedios citoplasmáticos 1. Queratinas,

2. Vimentinas

3. Neurofilamentos

• Otro tipo de filamentos intermedios están en el núcleo, formando la lámina nuclear interna.

Filamentos intermedios

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• Las queratinas constituyen una gran familia: Hay alrededor de veinte tipos en células epiteliales y 8 más en pelos y uñas (se les llama -queratinas para diferenciarlas de las -queratinas de las alas de los pájaros, que tienen una estructura diferente.

• A su vez existen dos tipos de -queratinas:

1. tipo I (ácidas)

2. tipo II (neutras y básicas).

• Los filamentos se forman con ambos tipos (son

heterodímeros). Dan una elevada resistencia

mecánica a las células.

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• Los filamentos de proteínas del tipo vimentina se forman con polímeros de un solo tipo de proteína (fibroblastos, células endoteliales y glóbulos blancos, de vimentina y filamentos de desmina en las células musculares).

Esquema de la Vimentina, subunidades que la componen ( arriba ) y forma extendida ( abajo )

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• Los neurofilamentos, forman el citoesqueleto primario de los axones y las dendritas de las neuronas.

• En el núcleo, los filamentos intermedios forman la lámina nuclear

asociada a la membrana nuclear interna.

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• Su principal función es otorgar resistencia a la célula al estrés mecánico, gracias a la formación de largos polímeros.

• También contribuyen al mantenimiento de la forma celularjunto con el resto de los componentes del citoesqueleto,.

• Ayudan a la distribución y posicionamiento de los orgánulos celulares.

Función de los filamentos intermedios

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• Es el componente mas abundante del citoesqueleto.

• Están constituidos por moléculas de tubulina, formando dímeros

• -tubulina

• -tubulina

• Un microtúbulo es una estructura cilíndrica y hueca de unos 250 nm de diámetro y varias micras de longitud en la que los dímeros de tubulina están asociados en 13 protofilamentos lineares que constituyen las paredes del microtúbulo.

Microtúbulos

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Microtúbulos

Los microtúbulos se forman por la polimerización de tubulina.

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Formación de los microtúbulos

Los microtúbulos se depolimerizan y repolimerizan continuamente (GTP).

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Microtúbulos

• Al igual que los filamentos de actina, cada microtúbulo posee un extremo (-) que crece lentamente y un extremo (+) que crece con mayor velocidad.

• En las células animales los microtúbulos se

polimerizan y

depolimerizan

constantemente.

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• Los microtúbulos se originan a partir del centrosoma en las células animales, y de un centro organizador de microtúbulos, en las células vegetales.

Microtúbulos

• A partir de los microtúbulos se originan:

1. El citoesqueleto

2. El huso acromático 3. Los centríolos

4. Los cilios y los flagelos

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1. Movimiento de la célula:

 Junto a los microfilamentos de actina, participan en la emisión de prolongaciones citoplasmáticas o pseudópodos,

 Asimismo, son los principales elementos estructurales de los cilios y los flagelos.

2. La forma celular.

3. Organización y distribución de orgánulos y transporte intracelular.

4. Separación de cromosomas (huso mitótico o acromático

5. Forman estructuras muy estables como: centríolos, cilios y flagelos.

Función de los microtúbulos

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• Está sólo en células animales, próximo al núcleo y sin membrana.

• En las plantas no hay centríolos, pero si la presencia de proteínas específicas del centrosoma.

• El centrosoma está formado por dos centríolos centrales, dispuestos perpendicularmente entre sí, que reciben juntos el nombre de diplosoma.

Centrosoma

• Rodeando a éstos hay un material de aspecto amorfo y denso, llamado material pericentriolar.

• Todo el conjunto recibe el nombre de Centro Organizador de Microtúbulos (COMT).

• De la centrosfera parten unas fibras, denominadas áster (microtúbulos dispuestos de forma radial).

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Cada centríolo del centrosoma consta de nueve grupos de tres microtúbulos o tripletes que se disponen formando un cilindro.

La estructura se mantiene gracias a proteínas que unen a los tripletes entre si formando los llamados puentes de nexina.

En cada triplete de microtúbulos, sólo uno es completo (13 protofilamentos), en tanto que los otros dos poseen sólo 10 y comparten tres protofilamentos con el anterior.

Estructura del Centrosoma

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Duplicación del Centrosoma

1. A partir de cada centríolo (madre e hijo respectivamente) se comienzan a formar otros dos centríolos perpendiculares (procentriolos).

2. En el procentriolo se forma primero el cilindro con los microtubulos A, y mas tarde los B y C

3. Este nuevo centriolo crece longitudinalmente, hasta su completa diferenciación, ya en la fase G2

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1. El centrosoma participa en la división celular, ya que cuando se separan los dos diplosomas hijos, entre ellos, se extienden los microtúbulos que forman el huso acromático.

2. En los vegetales, el huso mitótico se forma en torno a una zona difusa que hace las veces de COMT

3. El corpúsculo basal que se halla en la base de cada cilio y flagelo es un centríolo típico, que sirve de anclaje y organización de los microtúbulos que forman la estructura interna del cilio o del flagelo.

Función del Centrosoma

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• Son prolongaciones de la membrana plasmática dotadas de movimiento que aparecen en muchos tipos de células animales.

• En células libres tienen una función locomotriz, ya que proporcionan movimiento a la célula.

• Cuando aparecen en células fijas provocan el movimiento del fluido extracelular formando pequeños remolinos que atrapan partículas.

• La diferencia entre unos y otros estriba en el tamaño y el número.

CILIOS: Pequeños (2 a 10 µm) y muy numerosos.

FLAGELOS: Largos (hasta 200 µm) y escasos.

• En ambos casos el diámetro (unas 2 µm) y la estructura interna es la misma.

Cilios y flagelos

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En ambos se distinguen cuatro zonas:

1. Tallo o axonema 2. Zona de transición 3. Corpúsculo basal 4. Raíces ciliares.

Estructura de los Cilios y Flagelos.

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• Hay una membrana plasmática y una matriz o medio interno.

• Axonema formado por un sistema de nueve pares de microtúbulos periféricos y un par de microtúbulos centrales, paralelos al eje del cilio o flagelo (9+2).

• Los dos microtúbulos centrales son completos (13 protofilamentos)

• En los perifericos, el A es completo, y el B sólo tiene 10 protofilamentos. Estos dos microtúbulos se unen por la proteína tektina.

• Los dobletes vecinos se unen por puentes de nexina.

• El microtúbulo A emite dos prolongaciones de otra proteína llamada dineína (responsable del movimiento)

Axonema

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• La zona de transición no se halla rodeada de membrana, ya que se sitúa en el citoplasma.

• Carece del doblete central.

• Es la base del cilio o flagelo y aparece la placa basal, que

conecta la base del cilio o flagelo con la membrana plasmática.

Zona de transición

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• Estructura identica al centríolo (9+0)

• Lugar donde se organizan los microtúbulos que constituyen el axonema.

• Presenta tripletes y en él se aprecian dos zonas: una distal que es similar a un centríolo, y una proximal en la que aparece un eje central proteico del que parten radialmente proteínas hacia los tripletes de la periferia; esta estructura se denomina «rueda de carro».

Corpúsculo basal

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• La raíz es un conjunto de microfilamentos de función contráctil.

• La función de estos, parece estar relacionada con la coordinación del movimiento especialmente en los cilios.

Raíces ciliares

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• Los cilios y flagelos que tendrá una célula se produce durante la diferenciación celular y por tanto se tienen que formar de nuevo.

• Los microtúbulos se forman a partir de los microtúbulos que forman el cuerpo basal.

• Y estos cuerpos basales se forman a partir de uno del os centriolos del centrosoma que migra hacia la membrana plasmática, contacta con ella y se inicia la polimerización de los túbulos A y B del axonema.

• Al final del proceso el centriolo se transforma en cuerpo basal.

Formación de cilios y flagelos

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•Descubiertos por Palade en 1953.

•Sólo pueden observarse al microscopio electrónico (250 Å de diámetro).

•Son orgánulos carentes de membrana

•Se sintetizan en el núcleo.

•Aparecen dispersos por el hialoplasma.

adheridos a las membranas del retículo endoplasmático y núcleo celular y en el interior de mitocondrias y cloroplastos

•Pueden estar libres o encadenadas (polisomas o polirribosomas)

Ribosomas

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1. Hay dos subunidades de forma aproximadamente globular, una mayor y otra menor, que presentan distintos sitios de unión del ARNm, del ARNt y a las endomembranas.

2. Ambas pueden aparecer separadas o permanecer unidas.

3. Las dos subunidades se forman en el nucléolo, donde se unen el ARNr y las proteínas ribosomales.

4. Estas últimas, se han formado en el citoplasma y tienen que emigrar hasta el nucléolo. Las subunidades salen separadas del núcleo y se juntan en el citoplasma.

5. El análisis químico revela que tienen una composición de casi un 50% de agua y que el resto son diversas proteínas unidas a ARNr.

Además, hay iones Mg2+ responsables de mantener unidas proteínas y ARNr, y también a las subunidades.

Estructura de los ribosomas

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Comparación de ribosomas procariotas vs. eucariotas

Mitorribosomas y plastirribosomas tienen la

misma estructura

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1. Síntesis de las proteínas, es decir, la traducción del mensaje genético en forma de cadena polipeptídica.

2. Para ello, la hebra de ARNm portadora del mensaje mantiene el polisoma como el hilo de un collar.

3. Los ARNt cargados con los aminoácidos llegan y los aminoácidos van uniéndose entre sí por enlaces peptídicos.

4. En general, la subunidad pequeña está implicada en la tarea genética (unión con el ARNm y los ARNt a los sitios A y P), mientras la subunidad grande realiza la tarea bioquímica (transferencia y unión de cada aminoácido con el siguiente)

Función de los ribosomas

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• Son depósitos de diversas sustancias que se encuentran en el citosol de células animales y vegetales.

• En las células animales podemos encontrar:

1. Inclusiones de glucógeno. Aparecen fundamentalmente en células musculares y hepáticas en forma de gránulos.

2. Inclusiones de lípidos. Se observan como gotas de diferentes diámetros, muy grandes en las células adiposas.

3. Inclusiones de pigmentos. Pueden ser de diferente naturaleza. La melanina es de color oscuro y tiene función protectora, la lipofucsina es de color amarillo parduzco y está presente en células nerviosas y cardiacas envejecidas, la hemosiderina procede de la degradación de la hemoglobina y se localiza en hígado, bazo y médula ósea.

4. Inclusiones cristalinas. Son depósitos en forma de cristal. Aparecen en distintos tipos celulares como las células de Sertoli y de Leydig (testículos).

Inclusiones citoplasmáticas

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• En las células vegetales se pueden encontrar:

1. Aceites esenciales. Forman gotitas que se unen y pueden llegar a formar grandes lagunas que quedan en el citoplasma de la

célula o salir al exterior. Su oxidación y polimerización forma las resinas.

2. Inclusiones lipídicas. Aparecen como corpúsculos refringentes.

3. Latex. Es una sustancia elaborada por el citoplasma celular y de la que deriva el caucho natural.

Inclusiones citoplasmáticas vegetales

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