La Célula Procariota: Biología Celular y Componentes Clave

La Célula Procariota

Organismos del Dominio Archaea (arqueobacterias) y Dominio Bacteria (eubacterias). Sin membranas internas que compartimenten su citoplasma, protejan su ADN o delimiten orgánulos para realizar funciones específicas. Tamaño 1-2um de diámetro. Se dividen por bipartición (no mitosis). Inicio de la traducción con formil-met. Haploides. ARNm policistrónico ( un ARNm codifica más de una proteína).

Componentes de la Célula Procariota

1 Cápsula: En algunas bacterias. Capa rica en polisacáridos y proteínas. Función: protección frente a la desecación, intercambio de agua y nutrientes. Cohesión en colonias. En bacterias patogenas defensa frente a anticuerpos y fagocitos. Pared bacteriana. En la mayoría de las bacterias. Compuesta por peptidoglucanos y glucolípidos. Función: mantener la forma de la célula. Protección frente a los cambios osmóticos. Membrana plasmática. Diferencia con eucariotas: no contiene esteroles. Regula intercambio de agua y nutrientes. Ancla el material genético y dirige su duplicación. Tiene repliegues que pueden tener enzimas para la respiración, quimiosíntesis o fotosíntesis. Citoplasma. Material líquido con material genético, ribosomas e inclusiones. Sin citoesqueleto. Ribosomas: más pequeños que los de las células eucariotas, 70S (eucariotas:80S). ADN: en forma de un cromosoma circular, en una región llamada nucleoide. Sin histonas y sin intrones. Puede haber plasmidos (moléculas circulares de ADN más pequeñas, extracromosomicas con información para algunos genes como por ejemplo para conferir resistencia a antibióticos). Flagelos: locomoción, pili: intercambio de material genético con otras bacterias. Fimbrias: fijación.

La Célula Eucariota

Protoctistas, hongos, plantas y animales. ADN lineal protegido por membrana nuclear Tamaño 1-2um de diámetro. Mitosis. Inicio de la traducción con met. Diploides. ARNm monocistrónico ( 1ARNm una proteína).

Membrana Plasmática

0. MEMBRANA PLASMÁTICA Es una fina capa de 5nm que separa el exterior del interior celular y controla selectivamente el intercambio de sustancias. Las membranas biológicas de todas las células y de todos los orgánulos celulares son iguales. Según el modelo propuesto por S.Singer y G.Nicholson en 1972. "Modelo del mosaico fluido", la membrana plasmática presenta las siguientes características:

• Está constituida por una bicapa lipídica, en menor medida proteínas y glúcidos.
• Mosaico fluido: las moléculas de la membrana se pueden mover ya que en general, las uniones no son covalentes. La fluidez depende de la composición química de los fosfolípidos (longitud de ácidos grasos, insaturaciones) y proporción de colesterol. En el movimiento también influye la temperatura. Movimientos de difusión lateral, rotación, flip flop.La fluidez le permite desplazarse, por lo que puede romperse, unirse de nuevo o fusionarse con otras membranas.
• La membrana es asimétrica en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares. En la cara externa abundan fosfolípidos con cadenas saturadas y de cabezas polares con cargas negativas. El glucocalix está solo en la cara externa. Las proteínas se sitúan en una cara u otra de acuerdo con su función.

Componentes de la Membrana

Los COMPONENTES de la membrana son los siguientes: a) Lípidos: 2

1. Fosfolípidos: principales componentes. Debido a su carácter anfipático, sitúan sus cabezas hacia el exterior (en contacto con el medio) y sus colas hacia el interior. Pueden moverse lateralmente, girar sobre sí mismos y cambiar de capa. Este movimiento origina la fluidez de la membrana.
2. Glucolípidos: lípidos asociados a glúcidos, que sólo están presentes en la capa externa.
3. Colesterol: situado entre la bicapa resta fluidez a la membrana.

b) Proteínas: Se pueden clasificar según su posición dentro de la bicapa en:

1. Proteínas integrales: englobadas en la bicapa total o parcialmente. Se comportan como moléculas anfipáticas: con regiones hidrofóbicas en el interior de la membrana y polares que afloran en la superficie. Para extraerlas hace falta romper la membrana.
2. Periféricas: Adosadas a la bicapa, son hidrosolubles. Pueden separarse de la membrana facilmente.

Funciones de las Proteínas

Funciones de las proteínas:

1. Proteínas canal y proteínas transportadoras.
2. Receptores celulares de ligandos específicos.
3. Enzimas.
4. Proteínas de señalización.
5. Proteínas de anclaje del citoesqueleto. En la cara interna.
6. Anticuerpos. En la cara externa.

Glúcidos de la Membrana

c) Glúcidos: La membrana presenta glucolípidos y glucoproteínas sólo en la cara externa, formando el denominado glucocalix, que tiene función de reconocimiento de moléculas, de otras células, etc. Los glúcidos son receptores de membrana. Por ejemplo, el óvulo y el espermatozoide, los virus y las células a las que afecta, la adhesión de las células de un mismo tejido, etc.

Funciones de la Membrana Plasmática

FUNCIONES de la membrana plasmática:

• Limitar y controlar el intercambio de sustancias Barrera con permeabilidad selectiva. permite o no el paso de sustancias según el tipo, cantidades o el momento. Por ejemplo, deja pasar con facilidad las sustancias apolares como lípidos, O2, y ofrece mucha resistencia al paso de sustancias polares como los iones.
• Producir y controlar los gradientes electroquímicos mediante la salida y entrada de iones, necesario para el control del volumen celular y otras funciones específicas como la transmisión del impulso nervioso.
• Comunicación con el medio extracelular. En el exterior de la membrana plasmática hay receptores específicos que actúan como mensajeros químicos (por ejemplo, hormonas), que desencadenan respuestas.3
• Inmunidad celular, moléculas que actúan como antígenos de membrana (reconocimiento celular)

Transporte a Través de la Membrana

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

• Las células toman del medio extracelular las moléculas necesarias.
• Impiden el paso a las que no convienen.
• Evitan la pérdida de sustancias útiles.
• Liberan restos del catabolismo y productos de secreción.

Existen dos tipos de transporte:

1. Transporte de TRANSMEMBRANA: sin alteraciones de la membrana, moléculas pequeñas.
2. Transporte por DESPLAZAMIENTO DE LA MEMBRANA: la membrana se deforma. Partículas grandes.

Transporte de Transmembrana

1. Transporte de TRANSMEMBRANA 1.1 Pasivo:

• No precisa energía.
• A favor de un gradiente de concentración, (de donde hay más concentración hasta donde hay menos) y por tanto, sin gasto de energía. Se diferencian tres tipos de gradiente: de concentración química (si hay diferente concentración de sustancias), eléctrico (si hay diferentes cargas) y electroquímico (si hay diferente concentración y cargas a la vez)
• Dos tipos:

Difusión Simple

1.2.1. Difusión simple:

• Moléculas polares pequeñas, sin carga eléctrica ( etanol, H20.).
• Gases: CO2 ,O2.
• Moléculas hidrofóbicas : Benceno.

Difusión Facilitada

1.2.2. Difusión facilitada.

• Moléculas grandes polares, iones, glucosa, sacarosa, aminoácidos, nucleótidos.
• Más rápido que el anterior.
• Los Iones entran por gradiente electroquímico.
• Proteínas transportadoras "permeasas", cambian la forma, son selectivas.
• Proteínas canal, pueden abrirse y cerrarse regulados por voltaje (diferencia de potencial entre sus caras K+, Ca2+, Nato por ligando que es una molécula específica que se une a la proteína canal)

Transporte Activo

1.2 Activo:

• Precisa energía: ATP.
• Va en contra del gradiente ( electroquímico y de concentración)
• Mediante unas proteínas transportadoras: bombas.
• Producen distribución iónica desigual a ambos lados, (potencial de membrana).
• Ejemplo: bombas Na-K. A partir de una proteína de transmembrana. Saca 3Na+ y bombea 2k+ hacia el interior, con gasto de ATP. Gracias a esto el exterior es positivo respecto al interior. La diferencia de potencial interviene en la propagación de las señales eléctricas en el nervio y en el músculo. Bomba de Ca2+, H+

Transporte por Desplazamiento de la Membrana

2. Transporte por DESPLAZAMIENTO DE LA MEMBRANA: la membrana se deforma originando una vesícula. Macromoléculas, virus ...

Endocitosis

2.1 Endocitosis. Entrada por invaginación. Se forma una vesícula revestida de clatrina (proteína).

Fagocitosis

2.1.1.Fagocitosis:

• Expansión de un pseudópodo.
• Forma una vacuola fagocítica o fagocito
• Para partículas grandes y sólidas.
• Posteriormente se fusiona con lisosomas que contienen enzimas hidrolíticos.

Pinocitosis

2.2.2 Pinocitosis:

• A partir de una depresión de la membrana.
• Forma un pinocito.
• Partículas líquidas.

Endocitosis Mediada por Receptor

2.2.3 Endocitosis mediada por receptor.

• Proceso rápido y específico.
• A través de unas proteínas que actúan como receptores.
• Se concentran en unas zonas de la membrana "hoyos revestidos".
• Se invaginan y forman una vesícula con ligandos y receptores.

Exocitosis

2.2 Exocitosis. Salida de macromoléculas en vesículas hacia el exterior

• Fusión de vesículas con la membrana plasmática.
• Renuevan y aportan los componentes perdidos durante endocitosis.
• Eliminan productos de deshecho o secretan moléculas ej, moléculas matriz extracelular. 4

Transcitosis

Transcitosis. Ciertas macromoléculas captadas por endocitosis se liberan por exocitosis tras atravesar la célula.

Uniones Intercelulares

UNIONES INTERCELULARES Tipos de uniones entre membranas celulares:

1. Uniones estrechas o impermeables: no dejan espacio intercelular y no permiten el paso de sustancias. Están formadas por proteínas transmembranosas (ocludinas) que sueldan las membranas entre sí. Un ejemplo serían las células epiteliales.
2. Uniones adherentes o desmosomas: en tejidos sometidos a tracción. Son dos placas de cadherinas (proteínas transmembranosas), unidas a la célula por filamentos de queratina.
3. Uniones comunicantes o de tipo "gap": permiten comunicación directa entre las células, facilitando su acción coordinada, están formadas por proteínas de transmembrana llamadas conexinas que forman un canal.
4. Plasmodesmos: semejantes a GAP, típicas en células vegetales. Se interrumpe la pared celular y las membranas de las dos células forman desmotúbulos que unen los citoplasmas.

Envolturas Celulares

LAS ENVOLTURAS CELULARES. Matriz extracelular es un conjunto de proteínas fibrosas y polisacáridos secretados al exterior por las células eucariotas animales. En tejido conjuntivo y cartilaginoso.

Composición de la Matriz Extracelular

Composición.

• Matriz fibrilar. Red de proteínas fibrosas
• Colágeno: resistencia a la rotura
• Elastina: elasticidad a ligamentos, pulmones o vasos sanguíneos. Matriz amorfa. Gel acuoso con polisacáridos:
• Ácido hialurónico responsable de la viscosidad.
• Proteoglucanos
• Glucoproteínas como la fibronectina que favorece la adherencia. Esta matriz se endurece en los huesos gracias al calcio. Quitina, silicio.

Funciones de la Matriz Extracelular

Funciones Nexo de unión entre células. Compresión y estiramiento de los tejidos. Regeneración tisular. Transporte de sustancias entre células.

Glucocálix

Glucocalix. Es un conjunto de glucolípidos y glucoproteínas que en algunas células animales forman la cara de la membrana celular que está en contacto con el medio extracelular.

Funciones del Glucocálix

Funciones. Reconocimiento celular, absorción celular, protección mecánica y química de las células, movimiento y adherencia celular, guiado de las células embrionarias.

Pared Celular

Pared celular envoltura exterior de la membrana Eucariotas: plantas y algas (celulosa). Hongos (quitina) Procariotas: bacterias, formada por mureína (nacetilglucosamina y nacetilmurámico)

Capas de la Pared Celular

Capas:

• Lámina media. Con pectina. Primera capa que se forma. Compartida entre dos células.