Membrana Plasmática
La membrana plasmática es el límite entre el medio extracelular y el intracelular. Se puede observar al microscopio electrónico.
Composición
Lípidos: Son de 3 tipos: esfingolípidos, fosfolípidos y esteroles, todos con carácter anfipático. Se distribuyen de forma asimétrica y se pueden mover.
Tipos de Movimiento:
- De rotación: Gira sobre su eje.
- De difusión lateral.
- De flip-flop.
La membrana tiene fluidez y depende de factores como la temperatura, la naturaleza de los lípidos y la presencia de colesterol. De la fluidez depende el transporte, la adhesión celular y la función inmunitaria.
Proteínas: Dan a la membrana funciones específicas. Tienen movimiento de difusión lateral y se clasifican en 2 según el lugar que ocupan:
- Proteínas intrínsecas o integrales: Son entre el 50 y 70 % de las proteínas, unidas a la bicapa y la atraviesan total o parcialmente.
- Extrínsecas o periféricas: No atraviesan la bicapa y se sitúan en el interior y en el exterior.
Glúcidos: Son oligosacáridos unidos en enlace covalente a proteínas y lípidos formando glucoproteínas y glucolípidos. El glicocálix es una envoltura celular formada por glucolípidos y glucoproteínas localizadas en la cara externa de la membrana de las células animales.
Funciones del Glicocálix:
- Protege la superficie de las células.
- Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular.
- Presenta propiedades inmunitarias.
- Interviene en el reconocimiento celular.
- Contribuye al reconocimiento y fijación de algunas sustancias que incorpora a la célula.
Funciones de la Membrana
Transporte: Permite el transporte de sustancias a través de ella y actúa como una membrana semipermeable. La membrana plasmática tiene una permeabilidad selectiva, permitiendo el paso de algunas sustancias, pero no de otras. La bicapa lipídica que forma parte de la membrana plasmática impide el paso de sustancias solubles en agua. Estas sustancias solubles en agua tienen que pasar a través de las proteínas que hay en la membrana plasmática.
Reconocimiento entre células: Se realiza fundamentalmente entre los glucolípidos y glucoproteínas que hay en la membrana plasmática de las células.
Permite la unión entre células cercanas y reconoce estímulos externos (hormonas).
Tipos de Transporte
Transporte Pasivo: Es el mecanismo mediante el cual se transportan a través de la membrana moléculas de escasa masa molecular a favor de gradiente y sin consumo de energía.
- Difusión Simple: Para sustancias solubles.
- Difusión Facilitada: Necesita proteínas integrales de la membrana que permiten el paso de sustancias con cargas eléctricas y pueden ser:
- Proteínas canal: Permiten el paso de pequeñas moléculas como iones y agua.
- Proteínas transportadoras: Se unen a la molécula que quieren transportar y sufren cambios para permitir el paso de un lado a otro de la membrana.
Transporte Activo: Es el mecanismo mediante el cual se transportan pequeñas moléculas a través de las moléculas en contra de gradiente, y necesita aporte de energía.
Bomba de Sodio-Potasio
Es un complejo proteico que permite la salida de iones sodio y la entrada de iones potasio. Por cada molécula de ATP que gasta esta bomba, bombea 3 átomos de sodio al exterior de la célula y dos átomos de potasio hacia el exterior. El funcionamiento continuo de las bombas sodio potasio que hay en la membrana de una célula lleva a que la cantidad de cargas positivas sea mayor que la parte externa de la célula y así la cara interna de la membrana plasmática queda cargada negativamente respecto a la cara externa de la membrana plasmática. Esto es lo que se conoce como potencial de membrana, que es la diferencia de cargas eléctricas entre la cara externa e interna de la membrana plasmática.
Endocitosis y Exocitosis
Mediante endocitosis y exocitosis se transportan moléculas de elevada masa molecular. Necesita formar vesículas de membrana a partir de la membrana plasmática. Por ello, la célula capta partículas del medio externo, mediante invaginación de la membrana que engloba la partícula que quiere ingerir y la estrangula consiguiendo que la vesícula encierre el material.
Tipos de Endocitosis:
- Pinocitosis.
- Fagocitosis.
- Endocitosis mediada por receptor: Macromoléculas como el colesterol, gracias a unos receptores especiales llamados clatrina.
Exocitosis: Mecanismo por el que las macromoléculas son transportadas desde el interior al exterior. Se forma una vesícula y se genera un poro a través del que libera el contenido de la vesícula.
Retículo Endoplasmático
Es un sistema membranoso entre la membrana plasmática y la nuclear. Fue descubierto en 1950 viéndolo al microscopio y encontraron que había dos compartimentos: retículo endoplasmático liso (REL) y retículo endoplasmático rugoso (RER).
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
Lleva ribosomas adheridos.
Funciones:
- Sintetiza y almacena proteínas. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas, pueden quedarse en la membrana o pasar dentro de la membrana incluso ir al exterior.
- Glicosilación de la proteína: Las proteínas antes de ser transportadas deben convertirse en glicoproteínas.
Retículo Endoplasmático Liso (REL)
Es una red de tubos que no llevan ribosomas. En la mayoría de las células la red es escasa, solo es abundante en estas células:
- Células musculares estriadas.
- Hepatocitos: Células del hígado.
Funciones:
- Sintetiza lípidos.
- Contracción muscular.
- Degradación de sustancias nocivas: Consiste en eliminar todas las sustancias que se pueden considerar tóxicas, como las pesticidas, conservantes y algunos medicamentos. Participa en las células de la piel, el intestino, los pulmones, el hígado y el riñón.
- La liberación de glucosa: Permite que el glucógeno rompa las moléculas de glucosa.
Aparato de Golgi
Forma parte del sistema de endomembranas y se encuentra en todas las células eucariotas, excepto en los glóbulos rojos de los mamíferos. Este orgánulo está constituido por una o varias unidades morfofuncionales.
Funciones del Aparato de Golgi:
- Mecanismo de transporte golgiano: Las proteínas producidas por el RER salen en unas vesículas de transición, llegan a la cara proximal del aparato de Golgi y van pasando a través de este hasta que llegan a la cara distal. Las proteínas se han modificado para ser funcionales y finalmente salen del aparato de Golgi en unas vesículas secretoras.
- Modificación de lípidos y proteínas.
- Formación del tabique telofásico en células vegetales.
- Formación de los lisosomas primarios: La formación del acrosoma del espermatozoide, que digiere las cubiertas del ovocito en la fecundación.
Lisosomas
Son orgánulos membranosos capaces de digerir cualquier sustancia biológica, gracias a unas enzimas que poseen en su interior llamadas hidrolasas ácidas. Los lisosomas son llamados los “estómagos” de la célula porque destruyen microorganismos que la célula capta del exterior o materiales de la propia célula que ya han cumplido su función biológica.
Peroxisomas
Son orgánulos membranosos que destruyen sustancias tóxicas. Tienen enzimas en su interior que destruyen estas sustancias tóxicas convirtiéndolas en sustancias inocuas. Una de las enzimáticos más importantes que hay en los peroxisomas es la catalasa. Los peroxisomas están en gran número y son muy activos en órganos de nuestro cuerpo en los que se filtran y eliminan sustancias tóxicas como el hígado y los riñones.
Vacuolas
Son orgánulos abundantes en las células vegetales, pero no exclusivos de ellas. Constan de una membrana que recibe el nombre de tonoplasto.
Funciones:
- Mantenimiento de la turgencia celular: La presión osmótica en el interior de las vacuolas es muy alta por la elevada concentración de sustancias. El agua penetra en las vacuolas por ósmosis para equilibrar la presión osmótica, y así la célula se mantiene turgente.
- Digestión celular: Las vacuolas están relacionadas con los procesos de digestión intracelular, en su interior se encuentran las hidrolasas ácidas.
- Almacenamiento de sustancias diversas.
Mitocondrias
Tienen ADN porque según la teoría endosimbiótica eran antiguas bacterias de vida libre. Aparecen tanto en las células eucariotas animales como en las vegetales. Las ATP sintetasas que hay en su membrana interna son enzimas que sintetizan ATP.
Funciones:
- Ciclo de Krebs.
- Cadena de transporte de electrones.
- Fosforilación oxidativa.
- β – oxidación de los ácidos grasos.
Cloroplastos
La función que realizan los cloroplastos es la fotosíntesis. La fotosíntesis es un proceso en el que la planta produce energía en forma de ATP y NADPH con esta energía la planta puede fabricar su propia materia orgánica. Para que se forme energía la planta necesita captar luz gracias a un pigmento llamado clorofila. Por último, en la fotosíntesis las plantas fijan CO2 gracias a una enzima que hay en el estroma del cloroplasto llamada rubisco.
El Núcleo
Alberga en su interior la información genética en forma de ADN y la síntesis de todos los ARN. El aspecto del núcleo depende del momento del ciclo celular en el que se encuentra la célula: núcleo interfásico cuando no está en fase de división y núcleo mitótico cuando se diferencian los cromosomas. Esta condensación es la que permite el reparto del material genético entre las células hija. El cromosoma metafásico es el más estudiado y del que mejor se conoce su estructura. Está integrado por los siguientes elementos:
- Cromátidas hermanas: Son idénticas en cuanto a la información que contienen.
- Centrómero: Divide al cromosoma en 2 brazos que pueden ser del mismo o de diferente tamaño.
- Cinetocoro: Estructura proteica situada a ambos lados del centrómero. Es la zona a la que se unen los microtúbulos del huso durante la mitosis y la meiosis.
- Constricciones secundarias.
- Bandas: Los cromosomas homólogos presentan siempre el mismo bandeo cromosómico.
- Telómeros: Estructuras protectoras situadas en cada uno de los extremos de cada cromátida.
Interfase
Periodo que transcurre entre 2 mitosis y ocupa la mayor parte del ciclo celular. Hay gran actividad metabólica, la célula aumenta de tamaño y duplica su material genético para la división celular.
Etapas de la Fase M
- Profase: La cromatina se condensa y se forman cromosomas definidos. Al final de la profase empieza a formarse el huso acromático, que es una estructura bipolar formada por microtúbulos.
- Prometafase: Se inicia con la desintegración de la membrana nuclear. En los centrómeros de cada cromosoma se forman unos complejos llamados cinetocoros, que se unen a algunos de los microtúbulos del huso. El resto se llaman microtúbulos polares.
- Metafase: El huso acromático se extiende entre los 2 polos de la célula. Los microtúbulos cinetocóricos empujan a los cromosomas de manera lenta hasta situarlos en el plano medio del huso acromático, formando la placa metafásica.
- Anafase: Las dos cromátidas de cada cromosoma se separan por el centrómero hacia polos opuestos arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos. La anafase acaba cuando los cromosomas llegan a los polos.
- Telofase: Las cromátidas hermanas llegan a los polos y los microtúbulos cinetocóricos desaparecen. Los núcleos vuelven a formarse y los cromosomas comienzan a descondensarse.
- Citocinesis: Última de las etapas de la fase M, el citoplasma se reparte de manera equitativa entre las dos células hijas. En las células animales, a la altura de la placa ecuatorial aparece un anillo contráctil formado por actina y miosina. En las células vegetales, se forma a la altura de la placa ecuatorial un tabique de separación entre las 2 células hijas, denominado fragmoplasto que está formado por restos del retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.
La Meiosis
Tiene la misma finalidad en todo tipo de células: producir células haploides, con la mitad del contenido de ADN. Estas células son los gametos de los organismos que se reproducen sexualmente. A partir de una célula diploide denominada meiocito, se obtienen 4 células haploides genéticamente diferentes entre sí y distintas de la célula madre. Se produce un fenómeno de recombinación genética entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La meiosis consta de 2 divisiones sucesivas que consta de varias etapas.
Meiosis I
En esta primera división meiótica se aparean los cromosomas homólogos y se produce el intercambio de material hereditario; los cromosomas se reducen a la mitad.
Profase I:
Es la etapa más compleja y está dividida en 5 subfases:
Paquiteno:
Produce el sobrecruzamiento entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La consecuencia de este sobrecruzamiento es el intercambio de genes.
Anafase I:
Los pares de cromosomas homólogos comienzan a separarse hacia los polos opuestos, son cromosomas completos.
Telofase I:
Reaparece la membrana nuclear. Se obtienen 2 células hija con la mitad de los cromosomas.
Meiosis II
Se desarrolla igual que la mitosis y lo hace simultáneamente en las 2 células hija. La recombinación genética es una consecuencia del sobrecruzamiento que es el cambio de material genético entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.
Profase II, Metafase II, Anafase II y Telofase II.
La Reproducción Asexual
No intervienen gametos, es un proceso rápido y sencillo y se generan muchos descendientes en poco tiempo. La desventaja es que no se genera variabilidad genética en los descendientes.
La Reproducción Sexual
Intervienen gametos que se han formado mediante meiosis. Estos gametos se fusionan en la fecundación y dan lugar a un cigoto que sufrirá múltiples divisiones por mitosis para que se forme un nuevo individuo. La reproducción sexual genera variabilidad genética en la descendencia. Esta variabilidad genética proviene de la recombinación genética que se produce durante la meiosis cuando se forman los gametos.
La Apoptosis o Muerte Celular
Es un proceso por el que algunas células mueren de forma natural. Ocurre durante nuestro desarrollo embrionario y también en las posibles células tumorales para que estas se destruyan.
¿Por qué una Célula se Convierte en una Célula Tumoral?
Ocurre por mutaciones en genes relacionados con la división celular. En ocasiones las células tumorales se vuelven inmortales y empiezan a dividirse sin control, entonces forman un tumor inmortal y se dividen sin control. Si las células tumorales que forman el tumor se mantienen juntas se trata de un tumor benigno. Pero si empiezan a invadir órganos próximos, entonces es un tumor maligno o cáncer. Si además estas células tumorales pasan a la sangre y se extienden por todo el organismo sería una metástasis.