Tema 9 y 10 Membrana plasmática y los orgánulos celulares

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LOS

ORGÁNULOS

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• La célula procariota posee un único compartimento: el Citosol.

• Con la evolución, se produjo una invaginación y se

desencadenó una compartimentación superior, dando lugar a la célula eucariota.

• El conjunto de membranas y orgánulos membranosos permite la compartimentación total de la célula

• La compartimentación permite la especialización funcional de los orgánulos

• La compartimentación es necesaria para que la célula pueda realizar varios procesos simultáneos, muchos de ellos incompatibles entre sí

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FORMAS DE COMPARTIMENTACIÓN EN CÉLULAS EUCARIOTAS SISTEMAS INTERNOS DE MEMBRANA • RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

• APARATO DE GOLGI

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS • NÚCLEO • MITOCONDRIAS • PLASTOS • PEROXISOMAS • LISOSOMAS • VACUOLAS

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CITOPLASMA

• Es la parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y el núcleo.

• Está constituida por:

- HIALOPLASMA O CITOSOL:

Representa entre el 50 y el 80 % del volumen celular. Está comunicado con el nucleoplasma mediante los

poros de la membrana nuclear.

Se producen muchas de las reacciones del metabolismo celular.

- MORFOPLASMA:

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2.- MEMBRANA PLASMÁTICA

• Es una doble capa de lípidos con proteínas y glúcidos insertados.

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MEMBRANA PLASMÁTICA. Estructura

La estructura de la membrana plasmática fue propuesta en 1972 por Singer y Nicholson. El famoso modelo del

mosaico fluido.

Según el modelo del mosaico fluido, la membrana

plasmática está formada por una doble capa de lípidos a la cual se asocian moléculas proteicas que se sitúan en las dos caras de la superficie de esta doble membrana, bien total o parcialmente englobadas en ella.

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Lípidos:

– 40 % del peso de la misma. – Los principales tipos son:

fosfolípidos (son los más abundantes)

Colesterol

glucolípidos

– Los tres tipos son anfipáticos, formando una bicapa en la que se enfrentan por sus extremos

hidrófobos, mientras que los extremos hidrófilos quedan hacia el exterior.

– Esta bicapa constituye la estructura básica de la membrana

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Movimientos que pueden realizar los

lípidos

• Rotación:

Giro de la molécula lipídica en torno a su eje. Es muy frecuente

• Difusión lateral:

Las moléculas pueden moverse libremente. Es el más frecuente

• Flip-flop:

Movimiento de una

monocapa a otra. Es el menos frecuente por ser desfavorable

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Proteínas:

– Representan por término medio el 52% del peso de la membrana.

– La mayoría son globulares. – Hay 2 tipos de proteínas:

Proteínas intrínsecas:

Se encuentran intercaladas entre los lípidos atravesando la bicapa lipídica.

Proteínas extrínsecas: No traviesan la bicapa.

Se sitúan en la superficie de la membrana. En el exterior o en el interior.

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Proteínas:

Proteínas intrínsecas:

Proteínas extrínsecas:

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Glúcidos:

– Los glúcidos que se encuentran en la membrana son en su mayoría oligosacáridos,

– No están libres sino que están unidos a lípidos (glucolípidos) y a proteínas (glucoproteínas).

– Se encuentran en la cara de la membrana que da al medio extracelular

– Forman la cubierta celular o glucocálix, que presenta diversas funciones.

• Protección

• Relación con la matriz extracelular

• Regular la viscosidad de las superficies celulares • Propiedades inmunitarias (antígenos)

• Reconocimiento celular

• Reconocimiento y fijación de determinadas

sustancias

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FACTORES QUE DETERMINAN LA

FLUIDEZ DE LAS MEMBRANAS

• De la fluidez de la membrana dependen importantes funciones como el transporte, adhesión celular o

función inmunitaria.

• La fluidez depende de los siguientes factores:

• TEMPERATURA

• NATURALEZA DE LOS LÍPIDOS

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Las funciones de la membrana son:

1. INTERCAMBIO O TRANSPORTE DE SUSTANCIAS

– Transporte de moléculas de poca masa molecular – Transporte de moléculas de elevada masa molecular

2. RECONOCIMIENTO DE SEÑALES

(TRANSDUCCIÓN)

3. INTERACCIONES CON OTRAS CÉLULAS

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TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

• Es la respuesta de la célula a estímulos externos. • Las células son capaces de responder debido a la

existencia de receptores de membrana.

• Los receptores de membrana son proteínas que reconocen de forma específica a una determinada molécula-mensaje, que pueden ser hormonas,

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• A la molécula mensaje se le denomina primer

mensajero, y al unirse al receptor de membrana induce un cambio en la conformación molecular que produce una señal de activación de una molécula o segundo mensajero.

• Éste actúa estimulando o deprimiendo alguna actividad bioquímica.

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La función principal de la membrana es el transporte de sustancias.

Si las sustancias presentan bajo peso molecular

hablamos de transporte pasivo o activo, según se consuma o no energía.

Si las moléculas tienen elevado peso molecular tenemos la endocitosis, exocitosis y transcitosis.

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TRANSPORTE PASIVO:

No se gasta energía.

Se realiza a favor de un gradiente, que puede ser de concentración, eléctrico o electroquímico;

Las moléculas se desplazan desde el lugar donde la concentración, la carga o ambas a la vez es mayor hacia el lugar donde es menor.

El transporte pasivo puede realizarse de dos formas:

Difusión simple.

Difusión facilitada.

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Difusión simple.

Sirve para moléculas solubles en la membrana.

Las moléculas atraviesan por sí mismas la membrana desplazándose entre los fosfolípidos

Para O2, CO2, urea, etc.

También la utilizan moléculas con carga a través de proteínas canal.

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Difusión facilitada.

Lo utilizan moléculas polares, como glúcidos, nucleótidos, aminoácidos, etc.

Las moléculas atraviesan la membrana gracias a que se unen a unas proteínas transportadoras específicas o carriers.

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TRANSPORTE ACTIVO:

En este proceso se gasta energía.

Se realiza en contra de gradiente de concentración, eléctrico, o electroquímico.

En este transporte intervienen unas proteínas

transportadoras llamadas bombas (porque “bombean” sustancias a través de la membrana), que transportan las moléculas desde el lugar más diluido o de menor carga al más concentrado o de mayor carga.

Entre las más frecuentes, destaca la bomba de Na+/K+.

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Si las moléculas tienen elevado peso molecular tenemos: endocitosis, exocitosis y transcitosis.

ENDOCITOSIS.

Es el proceso mediante el cual se incorporan en la célula sustancias de gran tamaño (macromoléculas, grandes partículas sólidas, restos celulares, bacterias, etc.). Este proceso comienza con una invaginación y quedan

englobadas las sustancias a ingerir;

Posteriormente se cierra y se estrangula formándose una

vesícula en cuyo interior se encontraran las moléculas que se incorporan. Esta vesícula se denomina vesícula

endocítica.

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ENDOCITOSIS

Y

EXOCITOSIS

Se diferencian dos tipos de endocitosis:

Pinocitosis:

Es un tipo de endocitosis en el que se incorporan líquidos y partículas disueltas.

Fagocitosis:

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Es el mecanismo por el que las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son

transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática para ser vertidas al medio extracelular.

Se requiere la fusión de la membrana de la vesícula y la membrana plasmática, generando un poro a través del cual se libera el contenido de la vesícula

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Es el conjunto de fenómenos que permite a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular, desde un polo a otro de la célula.

Implica un doble proceso endocitosis-exocitosis

Es típico de células endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos, transportándose sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que los rodean.

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 Las células están unidas entre si mediante uniones

intercelulares, que son modificaciones de sus membranas.

 Se diferencian distintos tipos:

1. Según su extensión

2. Según su estructura y función

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Según su extensión Tipo zónula:

Afectan a todo el contorno de la célula como si se tratase de un cinturón.

Como en células del epitelio intestinal.

Tipo mácula:

Afecta solo a una zona concreta de la membrana plasmática.

Es una unión puntual, por ejemplo entre célula epidérmicas.

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Según su estructura y función Uniones comunicantes:

Existe un pequeño espacio y las membranas no contactan.

Como en la sinapsis.

Uniones estrechas:

Las membranas están en contacto.

Se da en las células endoteliales de los vasos sanguíneos.

Uniones adherentes o desmosomas:

Las células están unidas mecánicamente. Se dan en el músculo cardiaco.

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Uniones adherentes o

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ORGÁNULOS

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7. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

• Es un conjunto de sáculos y tubos aplanados. • Existe una continuidad entre el retículo

endoplasmático y la envoltura nuclear.

• Constituye más de la mitad del componente membranoso de una célula.

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• Está formado por una compleja red de membranas interconectadas entre sí que se extiende por todo el citoplasma y forman una serie cavidades de formas diversas: sacos aplanados, túbulos, vesículas etc. que se comunican entre si.

• Está presente en todas las células eucariotas excepto en los eritrocitos de los mamíferos.

• No hay en las procariotas.

• La membrana del RE puede tener adheridos ribosomas en el lado que da al hialoplasma, lo que nos permite

diferenciar dos tipos de RE:

– RE rugoso o granular posee ribosomas – RE liso no tiene ribosomas.

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Tenemos 2 tipos de estructura:

• Retículo endoplasmático Rugoso:

Formado por sacos aplanados o cisternas y vesículas.

• Retículo endoplasmático Liso:

Es una red tubular formada por finos túbulos o

canalículos

interconectados.

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• Sus funciones están relacionadas con su composición

bioquímica.

• Realiza la síntesis de Proteínas que forman la membrana.

• Almacena y glucosila las proteínas

(glucoproteínas)

sintetizadas antes de enviarlas a la

membrana plasmática.

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• Síntesis de la mayoría de los lípidos que forman las membranas: fosfolípidos, colesterol y lípidos de

nuevas membranas.

• Almacén de lípidos y transporte de lípidos a otros orgánulos.

• Participa en los procesos de desintoxicación, gracias a su capacidad de transformar sustancias tóxicas en

otras menos tóxicas.

• Interviene en algunas respuestas específicas, como la contracción muscular.

• Liberación de la glucosa a partir de los gránulos de glucógeno presentes en los hepatocitos.

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8. APARATO DE GOLGI

• Es un conjunto de vesículas y sáculos aplanados y superpuestos.

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8. APARATO DE GOLGI

• Está formado por una serie vesículas aplanadas y

discoidales llamadas cisternas que se disponen apiladas en grupos de 4 a 10;

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8. APARATO DE GOLGI

• Cada dictiosoma se diferencian dos caras con distinta

estructura y función: la cara cis o de formación y la cara trans o de maduración.

• El aparato de Golgi está presente en todas las células eucariotas excepto en los eritrocitos de mamíferos. • Su desarrollo depende de la función celular, en general

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8. APARATO DE GOLGI. Funciones.

Interviene en el transporte y distribución celular de

moléculas sintetizadas en el RE (proteínas lípidos, etc.).

Glucosilación: formación definitiva de glucoproteínas y glucolípidos.

Formación del tabique telefásico en vegetales

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Espermatozoide

•El acrosoma contiene enzimas hidrolíticas que digieren los componentes de las cubiertas del óvulo

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9. LISOSOMAS Y PEROXISOMAS

• Son vesículas que contienen enzimas.

• Se diferencian en el tipo de enzimas que almacenan: 1. En los lisosomas se hallan enzimas hidrolíticos 2. En los peroxisomas hay enzimas oxidativas.

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9. LISOSOMAS

Son orgánulos que están presentes en todas las células eucariotas, si bien en las células vegetales son menos abundantes.

Contienen enzimas hidrolíticas.

Son vesículas rodeadas por una membrana, que intervienen en la digestión celular.

Funcionan como "estómagos" de la célula y además de digerir cualquier sustancia que ingrese del exterior, vacuolas

digestivas, ingieren restos celulares viejos también para digerirlos, llamados entonces vacuolas autofágicas.

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9. PEROXISOMAS

Son vesículas similares a los lisosomas.

Están rodeadas por una membrana simple y contienen en su interior enzimas oxidativas, que catalizan reacciones de oxidación.

Están presentes en todas las células eucariotas.

Tienen dos funciones:

 Desintoxicación. Son abundantes en las células del

hígado y del riñón.

 Degradación de ácidos grasos y aminoácidos en

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9. VACUOLAS

Son vesículas.

Su función primordial es el almacenamiento de sustancias diversas.

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9. VACUOLAS

• Son vesículas más o menos grandes llenas de líquido acuoso que están rodeadas por una membrana llamada

tonoplástica.

• El número y tamaño varia según el tipo de célula y la fase de desarrollo.

Funciones:

– Contribuyen a mantener la turgencia celular. – Participan en la digestión celular.

– Almacenan gran variedad de sustancias, entre las cuales tenemos:

>Sustancias de reserva: proteínas, azúcares, lípidos etc.

>Sustancias de desecho.

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10. MITOCONDRIAS

• Tienen doble membrana. • Tienen ADN y ribosomas.

• Producen energía utilizable para la célula a partir de sustancias con enlaces ricos en energía.

• Al conjunto de mitocondrias de una célula se le denomina Condrioma.

• El número que hay en una célula varía en función de sus necesidades, siendo más numerosas y mayores

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MITOCONDRIAS. Estructura

• Las mitocondrias son orgánulos polimorfos.

• Pueden ser desde casi esféricas hasta cilíndricas y muy alargadas.

• Tienen doble membrana:

Membrana mitocondrial Interna: presentan unos

repliegues llamados crestas mitocondriales.

Membrana mitocondrial Externa.

• Entre las 2 membranas tienen un espacio intermembrana. • Sobre la cara externa de las crestas encontramos

partículas elementales F, que son complejos de ATP-sintetasa.

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MITOCONDRIAS. Funciones

• La función principal es la respiración mitocondrial que consiste en la combinación de materia orgánica con el oxígeno para obtener energía.

• En la respiración mitocondrial se distinguen dos etapas: – Ciclo de Krebs. Se realiza en la matriz.

– Cadena respiratoria. Se realiza en la membrana interna.

Además de estas funciones, realiza:

Fosforilación oxidativa, lo realizan las partículas elementales F

β-oxidación de los ácidos grasos, en la matriz.

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11. PLASTOS

Los plastos son orgánulos celulares exclusivos de las células vegetales.

Dentro de ellos se pueden diferenciar varios tipos atendiendo a los pigmentos que posean:

– Cromoplastos:

Carecen de clorofila pero tienen otros pigmentos como

carotenoides que les dan colores característicos: amarillo, anaranjado etc.

– Leucoplastos:

Son incoloros ya que no contienen pigmentos, en ellos se almacenan sustancias de reserva (almidón, grasas,

proteínas). – Cloroplastos:

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PLASTOS. CLOROPLASTOS

• Se encuentran únicamente en las células vegetales. • Están limitados por una doble membrana.

• En su interior, se encuentra un líquido denominado

estroma y unos sacos aplanados, los tilacoides, que se agrupan y forman los grana.

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CLOROPLASTOS.

• Son de color verde debido a la clorofila. • Partes:

– Una envoltura externa que lo rodea y lo separa del hialoplasma, esta envoltura esta formada por dos membranas:

la membrana plastidial externa (mayor permeabilidad) la membrana plastidial interna (con proteínas)

– Estroma. Es el espacio interior, que queda delimitado por la membrana plastidial interna.

En el estroma se encuentra un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que forma la pared de unos discos aplanados llamados tilacoides.

Los tilacoides suelen estar dispuestos en pilas o montones llamados grana.

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CLOROPLASTOS. Función

• La función básica de los cloroplastos es la realización de la

fotosíntesis.

• Esta consta de dos fases:

– Fase dependiente de la luz o fase luminosa. – Fase independiente de la luz o fase oscura.

• También realizan biosíntesis de ácidos grasos

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ESTRUCTURAS

NO

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CITOESQUELETO

• Es un conjunto de filamentos de composición proteica. • Tienen una longitud y grosor variables.

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CITOESQUELETO

• Es una especie de esqueleto interno que poseen todas las células eucariotas, falta en las procariotas.

• Está formado por una compleja red de filamentos proteicos que se extienden por todo el hialoplasma. • Estos filamentos son de tres tipos:

Microfilamentos de actina Filamentos intermedios

Microtúbulos.

• El citoesqueleto es el responsable de la forma de la

célula, de su organización interna y de sus

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• Los microfilamentos están formados por subunidades de la proteína actina.

• Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo.

• A menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla.

• También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de división y motilidad.

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• Los filamentos intermedios al estar constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran fácilmente.

• Intervienen en la estructura de la membrana nuclear y desde allí pueden irradiar y asociarse con los

microtúbulos.

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• Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína llamada tubulina.

• A menudo, son utilizados por la célula para mantener su forma.

• Son también el mayor componente de cilios y flagelos.

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CENTRÍOLOS

• Son exclusivos de las células animales.

• En general, se presentan dos centríolos en posición perpendicular uno respecto a otro.

• Intervienen en el movimiento de los cromosomas durante la reproducción celular.

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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.

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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.

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En ambos se distinguen

cuatro zonas:

1. Tallo o axonema 2. Zona de

transición 3. Corpúsculo

basal

4. Raíces ciliares.

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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)

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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.

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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».

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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.

(90)

RIBOSOMAS

• Constan de dos subunidades de diferente tamaño, formadas por RNA y proteínas.

• Se encuentran dispersos por el citoplasma o asociados a las membranas del retículo endoplásmico.

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RIBOSOMAS.

 Son orgánulos más o menos esféricos.  No tienen membrana

 Los ribosomas están presentes en todas las células

(procariotas y eucariotas) excepto en los

espermatozoides, y en los eritrocitos son escasos.

 Están formados por dos subunidades de diferentes

tamaños:

Una subunidad mayor Una subunidad menor.

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RIBOSOMAS.

 En las células eucariotas pueden encontrarse :

Libres en el hialoplasma:

Aislados

Unidos varios de ellos entre sí por la subunidad menor mediante un filamento de ARNm formando

polisomas o polirribosomas.

Unidos por la subunidad mayor a la cara externa de la membrana del retículo endoplasmático rugoso.

– En el interior de mitocondrias (mitorribosomas) y

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RIBOSOMAS. Función

En ellos se produce la síntesis de proteínas, es decir se traduce la información (secuencia de nucleótidos) del ARNm en una determinada proteína.

Los ribosomas van leyendo la secuencia de nucleótidos del ARNm y van uniendo los aminoácidos según

determina esta secuencia.

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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.

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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).

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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.

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PARED CELULAR

• Es exclusiva de la células vegetales.

• Es rígida y rodea la membrana plasmática.

• Está compuesta por fibras de celulosa y una matriz de proteínas, otros polisacáridos, agua y sales minerales. • Sirve de exoesqueleto a la célula, confiriéndole forma

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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)

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2. Pared primaria

Formada por celulosa y matriz de hemicelulosa y pectinas.

La célula lo va depositando

durante el crecimiento entre la membrana plasmática y la lámina media.

Permite el crecimiento.

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3. Pared secundaria

Tiene 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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• 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.

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• Red de macromoléculas en el espacio intercelular.

• Está compuesta de muchas proteínas versátiles y polisacáridos secretados localmente y ensamblados en estrecha asociación con la superficie de la célula que la ha producido.

• Funciones:

Aparece entre las células de los tejidos animales y actúa como nexo de unión

Rellena espacios intercelulares

Da consistencia a tejidos y órganos

Además, condiciona la forma, el desarrollo y la proliferación de las células englobadas por la matriz.

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• Hasta hace poco tiempo se pensaba en la matriz como una especie de andamiaje inerte que estabilizaba la estructura física de los tejidos.

• Ahora está claro que la matriz juega un rol mucho más activo y complejo en la regulación del comportamiento de las células que interactúan con ella, influenciando su desarrollo, migración, proliferación, forma y función.

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Funciones de la matriz celular

Mantiene unidas a las células formando tejidos, y a los tejidos formando órganos.

Permite la difusión de sustancias, la migración de células e influye en la disposición en el espacio de las células englobadas.

Interviene en la formación tridimensional de los órganos.

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