Tema 2: El Citoplasma, componentes y membrana plasmática en Biología

Citoplasma: Concepto y Componentes

Álvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria TEMA 2 - EL CITOPLASMA 1- Citoplasma. Concepto y componentes: El citoplasma es la parte viva de la célula que rodea al núcleo. Es la parte de la célula situada entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear.

El hialoplasma o citosol es el citoplasma no diferenciado o matriz fundamental de la célula. En su interior es dónde se encuentran los orgánulos. En él podemos diferenciar dos tipos de áreas: Áreas amorfas: Es el medio acuoso que contiene en disolución o suspensión sustancias como enzimas e inclusiones citoplasmáticas y en él se encuentran inmersos los organoides celulares. Áreas fibrilares: Están formadas por el citoesqueleto.

El citoplasma está formado por:

• Metaplasma: Lo constituyen estructuras irreversibles (si desaparecen, la célula se desdiferencia) y activas (desarrollan una función propia de la célula) fruto de la diferenciación celular (formadas cuando la célula se ha diferenciado para realizar una determinada función). Por ejemplo: Una neurona no puede perder los neurofilamentos (estructuras metaplasmáticas).
• Paraplasma: El paraplasma está constituido por estructuras reversibles (si desaparecen, la célula no pierde su diferenciación) e inertes fruto del metabolismo celular. Estas estructuras reversibles son las inclusiones metabólicas. Por ejemplo: Una célula mamaria presentará grandes vacuolas de grasa para producir leche, que una vez finalizada la lactación, desaparecerán.

Citoesqueleto: Microtúbulos, Microfilamentos y Filamentos Intermedios

2- Citoesqueleto: Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios: El citoesqueleto es un andamiaje tridimensional que va a sujetar las estructuras celulares y dará forma a la célula. Además interviene en el movimiento celular, en la transmisión de señales celulares (neuronas), en la división celular (separación de cromosomas y citocinesis) y también en la contracción de las células contráctiles.

Lo componen 3 tipos de filamentos: Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Microfilamentos: Son estructuras más finas. Son inespecíficos, es decir, pueden aparecer en cualquier tipo de célula. Filamentos intermedios: Son estructuras de grosor medio. Son específicos, es decir, aparecen en determinados tipos de células o estirpes celulares. Microtúbulos: Son estructuras más gruesas. Son inespecíficos, es decir, pueden aparecer en cualquier tipo de célula.Álvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria

Microtúbulos

• Microtúbulos: Son huecos (25nm) y con pared de 5 nm. Están compuestos de 13 protofilamentos paralelos unos a otros. Estos filamentos son dímeros formados por dos proteínas globulares: a-tubulina y ß-tubulina. Existen microtúbulos dobles (cilios y flagelos) y también microtúbulos triples (centriolos y cuerpos basales).
• Se originan en los centros organizadores de microtúbulos (COMTs). Microtúbulos 25 nm Subunidades de tubulina
• Podemos encontrar microtúbulos dispersos en el citoplasma, formando parte de los centriolos y conformando el cuerpo basal de cilios y flagelos.
• Las funciones de los microtúbulos son:
• Movimiento de vesículas y orgánulos y transporte de sustancias (Neuronas).
• Separación de cromosomas durante la división celular (forman los centriolos).
• Movimientos celulares (cilios y flagelos).
• Forman parte del citoesqueleto.

Microfilamentos

• Microfilamentos: Están formados por monómeros de actina G (globular) se polimerizan, para formar filamentos de actina F (filamentosa) que constituyen una doble hélice, formándose los microfilamentos, que formarán haces o fascículos más complejos. Las funciones de los microfilamentos son:
• Forman parte fundamental del citoesqueleto.
• Llevan a cabo la contracción muscular (cuando se asocia a la miosina).
• Movimiento celular a través de la emisión de evaginaciones de la membrana citoplasmática (Filopodios y Lamelipodios) que van tirando de la célula.
• Citocinesis: División del citoplasma.
• Intervienen en la endocitosis y exocitosis (fagocitosis).
• Forman el velo terminal: Es un conjunto de microfilamentos de actina que se disponen alrededor de la célula, sobre todo en su borde apical.
• Sostén de microvellosidades.
• Uniones intercelulares (desmosomas).

Microfilamentos Actina 8 nm MiosinaÁlvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria

Filamentos Intermedios

• Filamentos intermedios: Tienen un diámetro de entre 7 y 11 nm. Son propios de cada tipo celular, ya que van a desempeñar las funciones específicas de la célula, además de las funciones generales. Los principales filamentos intermedios son:
• Filamentos de queratina: Propios de las células epiteliales.
• Filamentos de vimentina: Propios de las células mesenquimatosas (conjuntivas).
• Filamentos de desmina: Propios de las células musculares.
• Neurofilamentos: Propios de las neuronas.
• Filamentos gliales o proteínas gliales fibrilares ácidas: Propios de las células gliales. Estos filamentos son importantes para la marcación tumoral.

Filamentos intermedios -8-12 nm

Membrana Plasmática

3- Membrana plasmática: La membrana plasmática es una superficie semipermeable que envuelve a la célula. Establece la superficie de contacto con el medio exterior y la capacita para controlar selectivamente la entrada y salida de sustancias.

Es una estructura flexible y dinámica que separa el medio intracelular del extracelular. La membrana plasmática tiene una estructura trilaminar, es decir, desde el punto de vista ultraestructural está formada por 3 láminas: Una electrodensa, una adielectrónica y otra electrodensa. Algunas de sus características más importantes son:

• Deformable.
• Dinámica.
• Participa en el transporte activo y pasivo y en el reconocimiento y comunicación celular.
• Tiene funciones inmunológicas.

Los organoides subcelulares están formados por membranas y gran parte de la maquinaria enzimática celular está asociada con membranas (Teoría de la Unidad de Membrana). La membrana tiene asociados dos componentes: Glucocálix: Es la cubierta glicoproteica que se encuentra por encima de la membrana. Ectoplasma: Es la parte del citoplasma que rodea internamente a la membrana citoplasmática.Álvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria

Componentes Asociados a la Membrana Plasmática

• Glucocalix: Es específico de la membrana. Está compuesto por glucoproteínas, glucolípidos y glicosaminoglicanos o mucopolisacáridos, además de agua. La tinción más utilizada para observar el glucocálix es la PAS+ (Ácido Peryódico Schift), que tiñe los hidratos de carbono. El glucocálix tiene un componente glucídico importante. Rodea la membrana plasmática. Las funciones que desempeña el glucocálix son:
• Interviene en el metabolismo de la envoltura celular.
• Regulación de la permeabilidad de la membrana.
• Adhesión celular.
• Reconocimiento celular (Antígenos celulares).

Teorías de la Membrana Plasmática

• Teorías de la membrana plasmática:
• Singer y Nicolson (1972): Propusieron el Modelo del Mosaico Fluido según el cual la membrana consta de una bicapa lipídica, compuesta por:
• Lípidos: Constituyen el 45-50% de la membrana. Forman una bicapa de fosfolípidos anfipáticos. Presenta polaridad, pues tienen un extremo hidrofílico (glicerina o glicerol) hacia el medio externo o hacia el citosol; y un extremo hidrofóbico (ácidos grasos) orientado hacia el interior de la membrana. Encontramos:
• Fosfolípidos: Tienen función estructural. Tienen carácter anfipático y aportan fluidez a la membrana.
• Glucolípidos: También tienen carácter anfipático. Llevan a cabo procesos de reconocimiento y de señalización entre las células. Se parecen a los fosfolípidos, pero contienen oligosacáridos. Se encuentran únicamente en el lado externo de la membrana plasmática.
• Esteroles: Como componente mayoritario el colesterol.
• Proteínas: Es el componente mayoritario de las membranas, suponiendo un 50-55% de su composición.
• Tienen movimientos de difusión lateral, lo que le da mayor fluidez a la membrana.
• La mayor parte de ellas son glucoproteínas, y suelen tener estructura globular.Álvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria

Tipos de Proteínas de la Membrana

Estas proteínas se dividen en:

• Periféricas o extrínsecas: Se encuentran a un lado u otro de la bicapa lipídica, y están unidas a lípidos o a otras proteínas.
• Integrales o intrínsecas: Pueden ser a su vez:
• Transmembranales: Atraviesan completamente la membrana.
• No transmembranales: No llegan a atravesar la membrana totalmente.

glicoproteína glicolípido oligosacáride colesterol proteínas periféricas proteínas integrales fibras del citoesqueleto

Especializaciones de la Membrana Plasmática

• Especializaciones de la membrana plasmática: Se dan en las células polares.
• Borde apical:
• Microvellosidades.
• Cilios.
• Estereocilios.
• Borde lateral:
• Zonula occludens o zona ocluyente. (Zónula = Cinturón)
• Zonula adherens o zona adherente.
• Macula adherens o desmosoma. (Mácula = puntos)
• Gap junction o uniones comunicantes.
• Interdigitaciones.
• Borde basal:
• Invaginaciones.
• Hemidesmosomas.Álvaro Martín Fernández Citología e Histología Veterinaria

Especializaciones del Borde Apical

En el borde apical de la membrana, encontramos las siguientes especializaciones:

• Microvellosidades: Son evaginaciones de la membrana plasmática en su borde apical. Presenta una red de filamentos de actina que las mantienen erguidas, unidos al velo terminal.
• No son estructuras móviles.
• Se localizan sobre todo en los enterocitos y en los túbulos contorneados proximales y distales de la nefrona.
• La estructura que forman es llamada ribete en cepillo o chapa estriada. Las funciones de las microvellosidades son:
• Aumentar la superficie de absorción.
• Transporte activo de sustancias.
• Estereocilios: Son unas microvellosidades muy largas que se unen entre sí, formando unas masas piriformes.
• Son inmóviles pues son un tipo de microvellosidades.
• Se encargan de la absorción y transporte de líquidos. Se encuentran en el epidídimo, plexos coroideos y algunos tejidos sensitivos.

Especializaciones del Borde Lateral

En el borde lateral de la membrana plasmática encontramos:

• Zónula ocludens: Se sitúa alrededor de la célula como si fuera un cinturón. Se encuentra en la zona apical de las caras laterales.
• Mediante criofractura (congelar el tejido y romperlo), se observa una unión puntual en forma de red, que va a permitir la fusión de membranas de células vecinas. Esta unión origina una línea electrodensa, dos adielectrónicas y dos electrodensas. Esta unión tiene lugar mediante unas proteínas llamadas Claudina y Ocludina. Entre las principales funciones de esta zónula:
• Funciones mecánicas.
• Impedir la libre circulación por el espacio intercelular, ya que sin estas zonas de unión, algunas sustancias podrían llegar al tejido conectivo y desencadenar una infección. Son muy frecuentes en los enterocitos del intestino.

Uniones estrechas Lumen Capa de moco Lado apical Superficie basolateral Lado apical Complejo proteico Ocludina Claudina 1 Cadherina E ZO-1 JAM-1 Cateninas Cingulina Actina Espacio paracelular Membrana plasmática Lado basolateral