Biologia celular y Molecular (Biologia celular).ppt

BIOLOGIA CELULAR BIOLOGIA CELULAR

Semana 5 Semana 5

••Biología celulBiología celular: Estructura ar: Estructura de la célude la célula procariótica la procariótica y eucariótica.y eucariótica.

••Membrana plasmática. Composición uímica. !ransporMembrana plasmática. Composición uímica. !ransporte pasi"o te pasi"o y acti"o.y acti"o. Semana #

Semana #

••Citoplasma. Citoesueleto. Microt$bulos y micro%ilamentos.Citoplasma. Citoesueleto. Microt$bulos y micro%ilamentos.

••&rganoides citoplasmáticos. 'ibosomas. !ipos( estructura y %&rganoides citoplasmáticos. 'ibosomas. !ipos( estructura y %unción.unción. Semana )

Semana )

••'etículo endoplasmático. *para'etículo endoplasmático. *parato de to de golgi. +isosomas.golgi. +isosomas. ••Mitocondrias. Estructura. Membrana y matri, Mitocondrias. Estructura. Membrana y matri, mitocondrial.mitocondrial. Semana

Semana

-••Cloroplastos. Estructura y %unción.Cloroplastos. Estructura y %unción.

.ucleo. En"oltura nuclear( cromatina y nucleolo. .ucleo. En"oltura nuclear( cromatina y nucleolo.

'obert /oo0e 12##53( al "er en

'obert /oo0e 12##53( al "er en te4idoste4idos "egetales unidades ue se repetían a "egetales unidades ue se repetían a modo de celdillas de un panal( las

modo de celdillas de un panal( las bauti,óbauti,ó de células6.

de células6.

 *nton "an +eeu7e

 *nton "an +eeu7en8oe0 12#)93( in"entorn8oe0 12#)93( in"entor del

del microscopio( microscopio( obser"ó obser"ó di"ersas di"ersas célulascélulas eucariotas

eucariotas 1como 1como proto,oos proto,oos yy espermato,oides3 y procariotas espermato,oides3 y procariotas 1bacterias3.

1bacterias3.

!8eodor Sc87ann y Matt8ias Sc8leiden !8eodor Sc87ann y Matt8ias Sc8leiden 1écada de 2-;93( postularon ue las 1écada de 2-;93( postularon ue las células son las unidades elementales en células son las unidades elementales en la %ormación de las plantas y

la %ormación de las plantas y animales( yanimales( y ue son la base %undamental del proceso ue son la base %undamental del proceso "ital 1!eoria celular3.

"ital 1!eoria celular3.

+ynn Margulis 12<-23( publica su 8ipótesis +ynn Margulis 12<-23( publica su 8ipótesis sobre la endosimbiosis serial( ue e=plica sobre la endosimbiosis serial( ue e=plica el origen de la célula eucariota.

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eucariotas 1como 1como proto,oos proto,oos yy espermato,oides3 y procariotas espermato,oides3 y procariotas 1bacterias3.

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la %ormación de las plantas y animales( yanimales( y ue son la base %undamental del proceso ue son la base %undamental del proceso "ital 1!eoria celular3.

"ital 1!eoria celular3.

+ynn Margulis 12<-23( publica su 8ipótesis +ynn Margulis 12<-23( publica su 8ipótesis sobre la endosimbiosis serial( ue e=plica sobre la endosimbiosis serial( ue e=plica el origen de la célula eucariota.

>na

>na célulacélula es la unidad mor%ológica( es la unidad mor%ológica( %isiológica y genética de todo ser "i"o. %isiológica y genética de todo ser "i"o. Es el elemento de

Es el elemento de menor tama?o uemenor tama?o ue puede considerarse "i"o.

puede considerarse "i"o.

+os organismos "i"os pueden +os organismos "i"os pueden clasi%icarse seg$n el n$mero de clasi%icarse seg$n el n$mero de células:

células:

>nicelulares 1cuando tienen una >nicelulares 1cuando tienen una

célula3( como proto,oarios o bacterias. célula3( como proto,oarios o bacterias. @luricelulares 1si poseen más3. El

@luricelulares 1si poseen más3. El

n$mero "aria: de pocos cientos( como n$mero "aria: de pocos cientos( como en algunos nemátodos( a cientos de en algunos nemátodos( a cientos de billones 129

billones 1292A2A_{3( como en el ser3( como en el ser}

8umano. 8umano.

+as células suelen poseer un tama?o +as células suelen poseer un tama?o de 29 m y una masa de 2 ng( si

de 29 m y una masa de 2 ng( si bienbien e=isten células muc8o mayores.

E=isten dos grandes tipos celulares: las procariotas  1ue comprenden las células de arueas y bacterias3 y las eucariotas 1di"ididas tradicionalmente en animales y "egetales( si bien se incluyen además 8ongos y protistas( ue también tienen células con propiedades características3.

Membrana plasmática

+a membrana plasmática es una estructura laminar %ormada por %ós%olípidos 1con cabe,a 8idro%ílica y cola 8idro%óbica3 y proteínas( de%ine sus límites y contribuye a mantener el euilibrio entre el interior y el e=terior de éstas. Se aseme4a además( a las membranas ue delimitan los orgánulos de células eucariotas.

+a principal característica es su permeabilidad selecti"a( lo ue le permite seleccionar las moléculas ue deben entrar y salir de la célula. e esta %orma se mantiene estable el medio intracelular( regulando el paso de agua( iones y metabolitos( a la "e, ue mantiene el potencial electrouímico  18aciendo ue el medio interno esté cargado negati"amente3. En las células procariotas y en las eucariotas osmótro%as como plantas y 8ongos( se presenta

Semipermeabilidad de las membranas Procesos de transporte

Uniporte

Simporte

La bomba Na:K es un sistema de transporte de íons Sodio (Na) para fuera de la

célula, y de íons Potasio ( K) para dentro de la misma

!l Sodio est" en mayor cantidad fuera de la célula (#$% m!&'l) y en menor dentro de

la célula (# m!&'l) !s por eso &ue la mayoría del Sodio sale de la célula por un

sistema llamado transporte acti*o  donde la presencia del Potasio y el uso de

ener+ía, son esenciales Las etapas del proceso son:

La Bomba de Sodio y Potasio

Despolarización

 Apertura de los canales de Sodio y !ntrada de sodio

!epolarización

 Se cierran los canales de Sodio y se abren los de Potasio así se

 produce una salida de potasio al eterior de la membrana

"iperpolarización

 salida masi*a de potasio

!eposo

 -ay poco potasio fuera La membrana se estabili.a !l cambio de potencial

se produce debido a la entrada de sodio al interior de la membrana, así como de la

salida de potasio

Bomba de sodio y potasio

Funciones

/ 0antenimiento de la osmolaridad y del *olumen celular / 1ransporte de nutrientes

/ Potencial eléctrico de membrana / 0antenimiento de los +radientes de sodio y potasio / 2mpulsos ner*iosos / 1ransducci3n de se4ales

El citoplasma

El citoplasma es la parte del protoplasma ue( en una célula eucariotica( se encuentra entre el n$cleo celular y la membrana plasmática .

Consiste en una emulsión coloidal muy %ina de aspecto granuloso( el citosol o 8ialoplasma( y en una

di"ersidad de orgánulos celulares ue desempe?an di%erentes %unciones. Su %unción es albergar los orgánulos celulares y contribuir al mo"imiento de los mismos. El citosol es la sede de muc8os de los procesos

metabólicos ue se dan en las células.

23 ucléolo  13 $cleo celular   1;3 'ibosoma

1A3 Desículas de secreción  153

'etículo endoplasmático rugoso  1#3  *parato de olgi  1)3 Citoesueleto  1-3 'etículo endoplasmático liso  1<3 Mitocondria 1293 Dacuola 1223 Citoplasma 123 +isosoma 12;3 Centríolo.

El retículo endoplasmático, Ribosomas y Aparato de Goli

El retículo endoplasmático  es una red interconectada de tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí( ue inter"ienen en %unciones relacionadas con la síntesis proteica( metabolismo de lípidos  y algunos esteroides( así como el transporte intracelular .

Se encuentra en la célula  animal y "egetal pero no en la célula procariota .

R!E! Ruoso( presenta ribosomas. @articipa en lasíntesis de proteinas. R!E! liso( no tiene ribosomas. @articipa en la síntesis de lípidos.

23 $cleo. 13 @oro nuclear. 1;3 'etículo endoplasmático rugoso  1'E'3. 1A3 'etículo endoplasmático liso 1'E+3. 153 'ibosoma en el 'E rugoso. 1#3 @roteínas siendo transportadas. 1)3 Desícula 1transporte3. 1-3 *parato de olgi. 1<3 +ado cis del aparato de olgi. 1293 +ado trans del aparato de olgi. 1223 Cisternas del aparato de olgi.

+os ribosomas son orgánulos encargados de sinteti,ar proteínas a partir de la in%ormación genética ue les llega del * transcrita en %orma de *' mensa4ero 1*'m3. Están en todas las células 1e=cepto en los espermato,oides3.

En células eucariotas( los ribosomas se elaboran en el n$cleo pero

desempe?an su %unción de síntesis en el citosol. Están %ormados por  *' ribosómico 1*'r3 y por

proteínas. Estructuralmente( tienen dos subunidades

Los Ribosomas

!anto los *'r como las subunidades de los ribosomas se suelen nombrar por su coe%iciente de sedimentación en unidades S"edberg. En eucariotas( los ribosomas del citoplasma se

denominan -9 S. En mitocondrias y plastos de eucariotas( así como en procariotas( son )9 S.

El Comple"o de Goli

El aparato de Goli es un orgánulo presente en todas las células eucariotas e=cepto los glóbulos ro4os y las células epidérmicas. @ertenece al sistema de endomembranas del citoplasma celular. Está %ormado por unos AF- dictiosomas( ue son sáculos aplanados rodeados de membrana y apilados unos encima de otros( cuya %unción es completar la %abricación de algunas proteínas.

entro de las %unciones ue posee el aparato de olgi se encuentran la glicosilación de proteínas( selección( destinación( glicosilación de lípidos(

almacenamiento y distribución de lisosomas y la síntesis de

polisacáridos de la matri, e=tracelular.

Los Lisosomas

+os lisosomas son orgánulos relati"amente grandes( %ormados por el retículo endoplasmático rugoso 1'E'3 y luego empauetadas por el

comple4o de olgi( ue contienen en,imas 8idrolíticas y proteolíticas ue sir"en para digerir los materiales de origen e=terno 1#etero$aia3 o interno

1auto$aia3 ue llegan a ellos. Es decir( se encargan de la digestión celular .

+as en,imas más importantes del lisosoma son: +ipasas( ue digiere lípidos(

lucosidasas( ue digiere carbo8idratos( @roteasas( ue digiere proteínas(

ucleasas( ue digiere ácidos nucleicos. Sólo están presentes en células animales.

El Centrosoma

El centrosoma es un orgánulo celular  ue no está rodeado por una membranaG consiste de dos centriolos apareados( embebidos en un con4unto de agregados proteicos ue los rodean.

 *lrededor de los centrosomas se dispone radialmente un con4unto de microt$bulos %ormando un áster .

urante la inter%ase del ciclo celular ( los microt$bulos determinan la %orma celular( la polaridad y la motilidad( mientras ue durante la mitosis( %orman el 8uso mitótico( necesario para la segregación de los cromosomas entre las dos células 8i4as.

La %acuola

>na &acuola es un orgánulo celular

presente en plantas y en algunas células protistas eucariotas. +as "acuolas son compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática ue contienen

di%erentes %luidos( como agua o en,imas( aunue en algunos casos puede contener sólidos.

+as "acuolas ue se encuentran en las células "egetales son regiones rodeadas de una membrana "acuolar 1tonoplasto3 y llenas de un líuido llamado 4ugo celular . +a célula "egetal inmadura contiene una gran cantidad de "acuolas peue?as ue aumentan de tama?o y se "an %usionando en una sola y grande( a medida en ue la célula "a creciendo.

En la célula madura( el <9 H de su "olumen puede estar ocupado por una "acuola( con el citoplasma reducido a una capa muy estrec8a apretada contra la pared celular .

La 'itocondria

+as mitocondrias son orgánulos pro"istos de doble membrana. Se encuentran en la mayoría de las células eucariotas. Se describen como Igeneradoras de energíaI de las células( debido a ue producen la mayor parte del suministro de adenosín tri%os%ato 1*!@3.

+a energía uímica potencial almacenada en las uniones co"alentes de ciertas moléculas como la lucosa o ácidos rasos es trans%ormada en energía uímica ue se almacena en las uniones co"alentes entre %os%atos del *!@.

Procesos de de%ración de la %lucosa

&' (lucólisis

: 6on*ersi3n de la molécula de +lucosa (7 6) en dos moléculas de "cido

 pir8*ico (9 6) curre en el citoplasma y es un proceso anaer3bico

)' !eacciones internas

: 6on*ersi3n del ;cido Pir8*ico en Acetil 6oen.ima A !l

"cido pir8*ico in+resa a la matri. mitocondrial, donde ocurre el proceso 5unciona

como compuesto intermediario para &ue las +rasas y proteínas también entren al

ciclo de Krebs

*' #iclode +rebs

: 6iclo metab3lico de +ran importancia en todas las células &ue

utili.an oí+eno curre en la matri. mitocondrial La Acetil 6oA se combina con

el "cido oalacético formando un compuesto de 7 carbonos (el "cido cítrico)

Participa en procesos catab3licos como anab3licos Se produce 6

, <

 y

moléculas car+adas de ener+ia &uímica (=1P, NA><, 5A><)

,' #adena respiratoria y -os-orilación o.idativa

: !tapa final de la respiraci3n,

donde los electrones almacenados en las moléculas &uímicas (NA><, 5A><), son

transportados en las crestas mitocondriales ori+inando ele*ada car+a prot3nica &ue

ori+inar" la fosforilaci3n del A>P a A1P

Procesos de

De%radación de

/minoácidos0

1cidos %rasos y

%lucosa

#itoplasma

Mitocondria

Fases y reacciones de la (lucólisis

) moléculas de * carbonos c2u continuan la reacción por separado

 !l A1P es la fuente de ener+ía uni*ersal de la célula

 NA>< y <

 _{otor+an la capacidad de reducir otros compuestos pertenecientes a otras}

*ías metab3licas, o bien para sinteti.ar A1P

 !l piru*ato es la molécula &ue in+resar" a la mitocondria y se+uir" oid"ndose en el

ciclo de Krebs, como parte de la respiraci3n aer3bica, donde dar" ori+en a m"s

moléculas de NA><, &ue podr"n pasar a sinteti.ar A1P en la mitocondria

Balance %eneral de la %lucólisis

=lucosa Piru*ato

!eacciones internas

La descarboilaci3n oidati*a del piru*ato para formar Acetil 6oA, &ue se produce

en la matri. mitocondrial, es el eslab3n entre la +luc3lisis y el ciclo de Krebs

? NA>?

? 6_%  ? NA><

Piru*ato 6oen.ima A

Acetil 6oA

/cetil3#o/ 4 * 5/D4 _{4 F/D 4 (DP 4 P}

i 4 ) ")6 7 #o/3S" 4 * 85/D" 4 "49 4 F/D") 4 (TP 4 ) #6)

#iclo de

+rebs

/ Se debe tener em cuenta dos fases: Una la

trans-erencia de electrones

y otra la

-os-orilación o.idativa



/ !l mo*imiento de electrones en las cadenas de transporte electr3nico implica una

o.idación

 (compuesto &ue pierde electrones) y una

reducción

 simultanea

(compuesto &ue acepta electrones):

reacción :redo.;



/ Para &ue los electrones sean transferidos desde el reductor al oidante, el oidante

debe tener mayor afinidad por los electrones &ue el reductor 

/ !l

potencial de reducción estándar

 (!B) es una medida de la afinidad de una

molécula por los electrones, en condiciones est"ndar !species con mayor !B

tienden a aceptar electrones de moléculas con un !B mas ne+ati*o

/ !l transporte de electrones a tra*és de la cadena est" diri+ido por una diferencia de

 potencial entre el NA>< y el 



#adena !espiratoria y Fos-orilación 6.idativa

#onsideraciones %enerales

Flu<o de electrones y protones a través de los , comple<os de la cadena respiratoria

Los electrones se transfieren del NA>< al _% a tra*és de los compleCos 2 (NA></D reductasa), 222 (6itocromo reductasa) y 2E (6itocromo oidasa) !l fluCo de electrones entre estos compleCos permite el bombeo de protones a tra*és de la membrana interna mitocondrial

Los +rupos transportadores de electrones de estas en.imas son fla*inas, compleCos de -ierro/a.ufre, +rupos -emo y iones cobre Los electrones son transportados desde el compleo 2, mediante la forma reducida de la Ubi&uinona (D), -idrof3bica, &ue difunde con +ran rapide. en el interior de la membrana interna

La Ubi&uinona también transporta electrones del 5A><_% al compleCo 222 Una pe&ue4a molécula, el 6itocromoc,

transporta electrones desde el compleCo 222 al compleCo 2E de donde se transfieren al _% para reducir lue+o al a+ua !l compleCo 22 (Succinato/D reductasa), a diferencia de los dem"s compleCos, no bombea protones

Fos-orilación o.idativa

<ip3tesis &uimiosm3tica

!l A1P es sinteti.ado por un compleCo en.im"tico formado por un conducto de

 protones (5

) y una unidad catalítica (5

)

Se+8n este modelo la transferencia de electrones a tra*és de la cadena respiratoria  produce un  bombeo de  protones desde la matri. mitocondrial -acia el lado intermembranas ori+inando aumento de los <? _ Se +enera también um  potencial electrico &ue en este lado de la membrana resulta  positi*o La síntesis de A1P  por medio del compleCo A1Pasa estaria diri+ida por esta fuer.a motri.

+os cloroplastos son los orgánulos celulares ue en los organismos eucariontes %otosinteti,adores se ocupan de la %otosíntesis. Están limitados por dos membranas concéntricas y contienen "esículas( los tilacoides( donde se encuentran organi,ados los pigmentos y demás moléculas  ue con"ierten la energía luminosa en energía uímica( como la cloro%ila( mediante la %otosíntesis.

Los cloroplastos

Estructura de un Cloroplasto: 2. Membrana e=terna

. Espacio intermembrana ;. Membrana interna

A. Estroma 1%luido acuoso3 5. +umen tilacoidal 1interior del tilacoide3

#. Membrana tilacoidal

). rana 1tilacoides apilados3 -. !ilacoide 1+amela3

<. *lmidón 29. 'ibosoma

22. @lastoma 1* de plasto3

2. @lastoglóbulo 1gotas de lipidos3

El n(cleo celular  es un orgánulo membranoso ue se encuentra en las células eucariotas.

Contiene la mayor parte del material genético celular( organi,ado en m$ltiples moléculas lineales de * de gran longitud %ormando comple4os con una gran "ariedad de proteínas como las 8istonas para %ormar los cromosomas. El

con4unto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear.

+a %unción del n$cleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las acti"idades celulares regulando la e=presión génica. @or ello se dice ue el n$cleo es el centro de control de la célula.

+as principales estructuras ue constituyen el n$cleo son la en"oltura nuclear( 1doble membrana3 y el nucléolo( ue está implicado en la síntesis de los

ribosomas. !ras ser producidos en el nucléolo( éstos se e=portan al citoplasma( donde traducen el *'.