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Bilogia celular
- 1. Unidad I La Célula y Medicina del trabajo Clase N°1 “La Célula”
- 2. El descubrimiento de la célula Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio
- 3. La teoría celular Estos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en el siglo XIX lo que se conoce como Teoría Celular, que dice lo siguiente:
- 4. Tipos de Células Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos: CÉLULA PROCARIOTA •El material genético ADN está libre en el citoplasma. •Sólo posee unos orgánulos llamados ribosomas. •Es el tipo de célula que presentan las bacterias CÉLULA EUCARIOTA •El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo. •Poseen un gran número de orgánulos. •Es el tipo de célula que presentan el resto de seres vivos.
- 6. Los orgánulos celulares Centriolos: intervienen en la división celular y en el Mitocondrias: responsables de la movimiento de la célula. respiración celular, con la que la célula obtiene la energía necesaria. Núcleo: contiene la instrucciones para el funcionamiento celular y la herencia en forma de ADN. Retículo: red de canales donde se fabrican lípidos y proteínas Ribosomas: que son transportados por responsables de toda la célula.. la fabricación de Vacuolas: lípidos y vesículas llenas proteínas de sustancias de Aparato de Golgi: red de reserva o canales y vesículas que desecho. transportan sustancias al Lisosomas: vesículas donde exterior de la célula. se realiza la digestión celular.
- 7. Núcleo y Nucléolo Núcleo: Estructura rodeada por una membrana doble. En su interior se encuentra el nucléolo y los cromosomas. Su función consiste en almacenar el material hereditario (DNA), el cuál se transcribe en RNA para la síntesis de proteínas celulares. Nucléolo: Es el lugar de síntesis de RNA ribosómico y ensamble de subunidades ribosómicas.
- 8. Mitocondrias Sacos consistentes de dos membranas. Son los lugares donde ocurren la mayor parte de las reacciones energéticas de la célula (respiración celular), transformación de la energía de glucosa o lípidos en energía almacenada en ATP.
- 9. Cuerpo de Golgi o Aparato de Golgi Consiste en grupos de sacos membranosos aplanados. En ocasiones pueden encontrarse llenos de productos celulares. Su función consiste en: Modifica proteínas. Empaca proteínas secretadas. Clasifica otras proteínas que se distribuyen a vacuolas y otros orgánelos.
- 10. Retículo Endoplásmico Consiste de una red de membranas internas que se extienden en el citoplasma. Es un sitio de síntesis de lípidos y muchas proteínas; origen de vesículas de transporte intracelular que llevan proteínas. Existe de forma lisa (sin ribosomas adheridos) y rugoso (con ribosomas adheridos)
- 11. Ribosomas Gránulos compuestos de RNA y proteínas; algunos están adheridos al retículo Endoplásmico y otros se encuentran libres en el citoplasma. Su función es la síntesis de proteínas.
- 13. Vacuolas Son sacos membranosos de mayor prominencia en plantas, hongos y algas. Su función principal es el transporte y almacenamiento de materiales, desechos y agua.
- 14. Cito esqueleto
- 15. Membrana Plasmática Es una bicapa lipídica que rodea a la célula define su tamaño mantiene las diferencias entre el interior celular y el medio externo. Mientras que las membranas internas mantienen las diferencias entre el contenido de las orgánelos y el citosol (citoplasma) pudiendo así ejercer su función. •Barrera física entre el LIC y el LEC •Semipermeable y selectiva •Otras funciones: transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión
- 16. Las moléculas de lípidos son insolubles en agua, pero se disuelven en disolventes orgánicos. Constituyen casi el 50% de la masa de las membranas plasmáticas, siendo el resto casi todo proteínas. El tipo de lípido que conforma las membranas se denomina FOSFOLÍPIDOS. Cabeza polar dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas.
- 17. Membrana plasmática La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos y proteínas.
- 18. La forma y la naturaleza anfipática de los fosfolípidos, hace que estas moléculas se formen espontáneamente en una solución acuosa: Los fosfolípidos : "cristal líquido", que no es ni sólido, ni líquido. Esto le da a la membrana una integridad estructural, pero al mismo tiempo le proporciona gran flexibilidad, permitiendo a la célula cambiar su forma, expandirse o contraerse. Capacidad esencial durante la división celular.
- 19. pueden girar Desempeñan las Proteínas alrededor de su eje y muchas de ellas funciones específicas pueden desplazarse lateralmente Canal Proteína transmembrana Prot. periférica
- 20. TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA
- 21. Transporte a través de la membrana.
- 23. Difusión simple. • Ocurre a favor de gradiente. •La capacidad de difundir a través de la bicapa depende de: - La diferencia de concentración a través de la membrana - La permeabilidad de la membrana a la sustancia (hidrofobica= lipofilica) - La superficie de la membrana
- 24. Difusión Facilitada. • Ocurre a favor de gradiente química o electroquímica. • Es específica y saturable: mediada por proteínas transportadoras. • Implica un cambio conformacional en la proteína. •Mas veloz que la difusión simple • Ejemplos: glucosa, algunos aminoácidos… La apertura del canal está regulada por: Ligando: La union de una hormona o neurotransmisor al canal provoca la transformación estructural que induce la apertura. Voltaje dependiente: Los cambios de concentracion de iones gatillan la apertura del canal
- 25. Transporte activo • Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras (receptor + ATPasa). • Es contra gradiente. •Hay dos tipos de transporte activo: - TA primario: la energía procede directamente del ATP - TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.
- 26. Transporte activo primario • Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-… Bomba de Ca+2 Bomba de Na+/K+ Funciones de la bomba de Na+/K+ - Proporciona energía para el transporte 2º de otras moléculas. - Las células nerviosas y musculares utilizan el gradiente K+/Na+ para producir impulsos eléctricos. - La salida activa de Na+ es importante para mantener el equilibrio osmótico celular.
- 27. Transporte activo secundario Algunas proteínas de transporte actúan como transportadores acoplados, en los que la transferencia de un soluto depende de la transferencia simultanea o secuencial de un segundo soluto , ya sea en la misma dirección ( simporte) o en dirección opuesta ( antiporte)
- 31. Ubicación de los Procesos Cada uno de ellos se lleva a cabo en una región específica de la célula: La Glucólisis, en el citoplasma El Ciclo de Krebs en la matriz de la mitocondria La cadena transporte de e- en la membrana interna de la mitocondria citoplasma
- 32. Glucólisis
- 33. Ciclo de Krebs Reacciones Aeróbicas
- 34. Ciclo de Krebs Citoplasma Formado en la Glucólisis
- 35. Ciclo de Krebs Rendimiento es por cada grupo acetilo que ingresa al ciclo: 2 moléculas de CO2 1 molécula de ATP 3 moléculas de NADH 1 molécula de FADH2 Ambas moléculas son transportadores de electrones y transfieren energía al ATP por la vía de la cadena de transporte de electrones.
- 36. Fosforilación oxidativa por la Cadena de transporte de electrones
- 37. Los transportadores de electrones se reducen y oxidan para ir cediendo electrones siendo el Oxigeno el aceptor final de electrones
- 39. Quimiósmosis delalta ATP concentración de H+ ATP sintetasa utiliza el gradiente de energía para Membrana producir ATP Cadena de transporte de electrones ATP sintetasa ENERGÍA DEL baja NADH concentración de H+
- 40. Resultado de la Respiración Celular
- 41. Ciclo de Krebs Cadena de electrones
Notes de l'éditeur
- Fue el primero en utilizar este término.
- 1-
- Rugozo: ribosomas , síntesis de proteínas Liso : metabolismo de lípidos
- Oligosacaridos: Glicolipido Glicoproteina : Un gran número de proteínas, las glicoproteínas , contienen además unas cadenas de azúcares ligadas a ellas , que aumentan su estabilidad, determinan su forma en el espacio, facilitan su interacción con otras proteínas y también la diferenciación y desarrollo de las células. Estas cadenas de azúcares se llaman glicanos . Colesterol : COLESTEROL : Las membranas plasmáticas de células eucarióticas tienen colesterol. El colesterol refuerza el carácter de barrera permeable de la bicapa lipídica, y principalmente afecta sobre la fluidez de la membrana Proteinas integrales Proteinas periféricas
- Los componentes proteicos de la membrana pueden dividirse en proteínas periféricas y proteínas integrales. Debido a que la membrana celular no es sólida y en su interior, fosfolípidos y proteínas pueden desplazarse lateralmente. Ello origina que las proteínas no presenten una distribución uniforme, sino que la distribución de las mismas presenta un patrón en mosaico que cambia constantemente la que se ha denominado modelo de mosaico fluido. Aunque la mayoría de lípidos y proteínas pueden moverse libremente por en el plano de la membrana el intercambio entre las monocapas es poco frecuente (es poco probable que una porción hidrofílica grande cambie de monocapa si tiene que ser arrastrada a través del interior no polar de la bicapa lipídica). Existen excepciones en los que los componentes de la membrana no pueden difundir libremente, por ejemplo, el secuestro de los receptores de acetilcolina (proteína integral de membrana) en la placa motora terminal de músculo esquelético. En este tipo de distribución el citoesqueleto parece fijar ciertas proteínas de membrana. Pero no sólo las proteínas desempeñan funciones celulares importantes. Determinados fosfolípidos presentes en diminutas proporciones en la membrana plasmática tienen importantes funciones en la transducción de señales. El bifosfato de fosfatidilinositol, cuando se hidroliza por una fosfolipasa C activada por un receptor, libera inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) y diacilglicerol. El IP3 se libera en el citosol, donde actúa sobre receptores del retículo endoplásmico para provocar la liberación de Ca2+, lo que afecta a muchos procesos celulares. El diacilglicerol permanece en la membrana, donde junto con el Ca2+ interviene en la activación de la proteinkinasa C, una proteína muy importante en la transducción de señales. La fluidez de la membrana depende de su composición. En este aspecto el colesterol actúa como un amortiguador de la fluidez.
- Los fosfolípidos son considerados como moléculas anfipáticas debido a su estructura, estos lípidos tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica, y son capaces de auto-estructurarse. Cuando se encuentran en un medio acuoso, las cadenas hidrófobas en su estructura se excluyen de la interacción mientras que las partes hidrófilas interaccionan con el medio. Esto también explica por qué los lípidos anfipáticos son tan importantes en la estructuración de la membrana celular.
- La membrana plasmática separa el medio intra del extraceluar. De hecho la mayorñia de las molñeculas presentes en los sistemas vivos son hidrosolubles por lo que la bicapa lipídica se convierte en una barrera excepcional para el paso de moléculas hidrosolubles y ello posibilita el mantenimiento de diferente concentración para diferentes sustancias entre el citosol y el exterior celular. De hecho se dice l que la membrana celular posee una permeabilidad selectiva. En general cuanto más pequeña e hidrofóbica es una molécula más rápido difunde a través de la membrana. Así, el O2 y el CO2 difunden sin problemas. Las pequeñas moléculas polares no cargadas, como el agua y la urea, también difunden aunque más lentamente. Por supuesto que la membrana celular es altamente impermeable para las moléculas cargadas (iones) ya que la carga y el elevado grado de hidratación disminuye su difusibilidad. Para el transporte de moléculas impermeables a la bicapa existen mecanismos específicos denominados proteínas transportadoras de membrana. Así pues existen dos tipos de transporte: 1- requiere la acción de transportador 2- sin intervención de transportador A su vez el primero puede dividirse en difusión facilitada y transporte activo. El transporte que no precisa de transportados se denomina difusión simple. La ósmosis es la difusión neta de disolvente (agua) a través de una membrana. En función de los requerimientos energéticos el transporte de membrana puede clasificarse en transporte pasivo, en el que el movimiento neto de moléculas e iones a través de una membrana se produce de una concentración más alta a una inferior (a favor de gradiente de concentración) y no requiere energía metabólica. El transporte pasivo comprende la difusión simple, la ósmosis y la difusión facilitada. El transporte activo es un movimiento neto a través de una membrana que se produce contragradiente de concentración (hacia la región de concentración más elevada). EL transporte activo requiere el gasto de energía metabólica o ATP e implica proteínas transportadoras específicas. Las proteínas transportadoras además pueden clasificarse en dos grandes grupos: 1-Proteínas transportadoras o permeasas. Las cuales se unen a un soluto específico y tras una serie de cambios conformacionales transfieren el solluto a tra vés de la membrana. 2- Proteínas canal. Las cuales forman un poro acuoso que se extiende a través de la membrana. Cuando ese poro se abre se permite el paso de solutos específicos (normalemnte iones inorgánicos de un tamaño y carga concretos). Es una transporte mucho más rápido que el mediado por transportador.
- Difusión simple Las moléculas en solución se encuentran en continuo movimiento aleatorio como resultado de su energía térmica. Este movimiento tiende a distribuir las moléculas de forma homogénea. Por ello siempre que existe una diferencia de concentración entre dos regiones de una solución, o una solución dividida por una membrana permeable para la molécula objeto de estudio, el movimiento molecular aleatorio tiende a eliminar el gradiente y a distribuir de una forma homogénea las moléculas. De esta forma las moléculas de la parte con una concentración mayor difundirán a la zona de menor concentración. Existirá una difusión neta. Hemos indicado que la membrana plasmática es permeable a la difusión de moléculas apolares como el O2 o las hormonas esteroideas y para moléculas pequeñas polares sin carga. Este tipo de moléculas difunden a través de la membrana. De hecho la concentración de O2 es mayor en la porción extracelular y por ello tiende a entrar mientras que el CO2, cuya concentración es mayor dentro de la célula, tiende a salir. La velocidad de difusión depende de varios factores: 1- La magnitud de la diferencia de concentración a través de la membrana (es el motor que impulsa la difusión) 2-La permeabilidad de la membrana a la sustancia 3- La temperatura de difusión 4- La superficie de la membrana a través de la que difunden las sustancias (por ejemplo la existencia de pliegues aumenta el área de difusión). Ósmosis La ósmosis es la difusión neta de agua (del disolvente) a través de la membrana. Para que se produzca, la membrana debe ser de permeabilidad selectiva, es decir debe ser más permeable a las moléculas de agua que por lo menos a una especie de soluto. Así existen dos requerimientos: 1- Existir una diferencia de concentración de soluto entre ambos lados de la membrana selectivamente permeable 2- La membrana debe ser relativamente impermeable al soluto. Los solutos que no pueden pasar libremente a través de la membrana se dice que son osmóticamente activos. La difusión de agua se produce (al igual que con otros solutos y gases) cuando está más concentrada a una lado que a otro. La solución mñas diluida tiene mayor concentración de moléculas de agua y menor concentración de soluto. Aunque pueda parecer confuso los principios de la ósmosis son los mismos que gobiernan la difusión de un soluto pero haciendo referencia al agua. Si tenemos un tanque dividido en dos compartimientos iguales con una membrana artificial que puede moverse libremente. In compartimiento tiene 180g/L de glucosa y otro 360g/L. Si la membrana es permeable a la glucosa, ésta difundirá del compartimiento de 360 al de 180g/l, hasta que ambos compartimientos contengan 270g/L de glucosa. Si la membrana no es permeable a la glucosa sino al agua se logrará el mismo resultado por la difusión del agua. Cuando el agua difunde del compartimiento de 180g/L al de 360g/L la primera disolución se concentra más y la segunda se diluye. Esto va acompañado con variaciones de volumen. La ósmosis cesará cuando ambas concentraciones se hayan igualado. Las membranas celulares se comportan de manera similar porque el H2O puede atravesar la bicapa. La ósmosis y el movimiento de la partición de la membrana se podrían evitar por una fuerza que se les opusiera. La fuerza que sería necesaria ejercer para evitar la ósmosis es la presión osmótica. A mayor concentración de soluto mayor es la presión osmótica. Por lo tanto el agua pura tiene una presión osmótica de 0 y una solución de glucosa 360g/l tiene el doble de presión osmótica que una de 180g/L.
- Transporte activo El transporte activo está mediado por proteínas transportadoras que precisan de energía para llevar a cabo su labor. Existen ocasiones en los que la difusión simple y la difusión facilitada son incapaces de explicar ciertos aspectos del transporte celular. Los revestimientos del intestino delgado y de los túbulos renales mueven glucosa del lado de menor concentración al de mayor (de luz a sangre). Otras células expulsan Ca2+ al medio extracelular y asi mantienen una concentración intracelular del catión entre 1000 y 10000 veces más baja que en el exterior celular. El transporte activo es el movimiento de iones y moléculas en contra de gradiente de concentración, desde las concentraciones más bajas a las más elevadas. Este transporte requiere el aporte de energía a partir del ATP. Podemos dividir entre un transporte activo primario (cuando es necesaria la hidrólisis de ATP para que el transportador funcione) Transporte activo secundario o transporte acoplado. En el transporte activo primario los transportadores abarcan todo el espesor de la membrana y se piensa que la secuencia de acontecimientos en el transporte ocurre: 1- Unión de la molécula o ión a transportar en uno de los lados de la membrana en el lugar de reconocimiento 2- degradación de ATP estimulada por la unión al lugar de reconocimiento y fosforilación del transportador 3- cambio conformacional del transportador inducido por la fosforilación 4- liberación de la molécula, ión, al lado opuesto de la membrana Este tipo de transportadores a menudo se denominan bombas. Aunque algunos de ellos sólo transportan una molécula o ión cada vez, otros intercambian una molécula o ión por otra. El más importante de estos últimos es la boma Na+/K+. La bomba Na+/K+ es capaz de impulsar tres iones Na+ fuera de la célula por cada dos iones K+ que introduce en la misma. La bomba Na+/K+ se encuentra en practicamente todas las células animales. Trabaja como un sistema de recambio antiporte, bombeando Na+ en contra de concentración hacia fuera y K+ hacia el interior celular. La bomba Na+/K+ está constituida por dos proteínas globulares, una mayor de unos 100000Da y otra menor de unos 45000Da. Se ha determinado como la subunidad mayor del complejo posee tres sitios de unión a Na+ en el interior celular y dos sitios de unión a K+ en el exterior. Además en la cara intracelular y próxima al lugar de unión de los iones Na+, dicha subunidad tiene actividad ATPasa. Así pues, una vez se han fijado los iones Na+ y K+ a sus respectivos enclaves en el interior y exterior celular, la energía aportada por la ruptura de la molécula de ATP origina un cambio conformacional en la molécula que impulsa los iones Na+ al exterior y los K+ al interior celular. Este transporte activo contragradiente de energía origina el acúmulo intracelular de K+ y liberación de Na+. (último dibujo: 1. Coupled carriers couple the uphill transport of one solute across the membrane to the downhill transport of another. 2. ATP-driven pumps couple uphill transport to the hydrolysis of ATP. 3. Light-driven pumps , which are found mainly in bacterial cells, couple uphill transport to an input of energy from light, as with bacterio-rhodopsin.
- Transporte activo secundario o transporte acoplado En este tipo de transporte la energía necesaria para llevar a cabo el trabajo contragradiente se obtiene del transporte a favor de gradiente electroquímico de un soluto, normalmente un ión, para transportar el otro. Un ejemplo típico y muy común en las células de este tipo de transporte se da por la acción del Na+. Evidentemente la acción de la bomba Na+/K+ y la hidrólisis de ATP se hacen necesarias de forma indirecta, ya que mantiene las bajas concentraciones de Na+ en el interior celular. La difusión de Na+ hacia el interior celular, a favor de gradiente de concentración puede impulsar el movimiento de un ión o molécula en contra de su gradiente de concentración. En el caso que la otra molécula se mueva en la misma dirección que el Na+ (es decir hacia el interior celular) el transporte acoplado se denomina cotransporte o simporte. Si la otra molécula se mueve en dirección opuesta (hacia el exterior celular) se denomina contratransporte o antiporte. Ejemplo de este tipo de transporte lo podemos encontrar en las células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales. Transportan glucosa en contra de su gradiente de concentración por un transportador que requiere la unión simultánea de Na+. La glucosa y el Na+ son transportados al interior de la célula como resultado del gradiente de Na+ creado por las bombas Na+/K+. Así la glucosa pasa de la luz intestinal y de los túbulos renales a la sangre. Otro ejemplo con otro ión que no es el Na+ es el intercambio de Cl- por bicarbonato a trasvés de la membrana del eritrocito. La difusión de bicarbonato al exterior de la célula impulsa la entrada de cloruro.
- Preparacion del acido pirúvico El ácido pirúvico sale del citoplasma y atraviesa las membranas externa e interna de las mitocondrias. Antes de ingresar al Ciclo de Krebs, el ácido pirúvico, (3 C), se oxida. carbono (descarboxilación oxidativa) y queda un grupo acetilo (Acetil-CoA), de dos carbonos. En esta reacción exergónica, el hidrógeno del carboxilo reduce a una molécula de NAD+ a NADH.