La Célula Eucariota y las Envolturas Celulares, Apuntes de Hermanos Amorós

HERMANOS AMORÓS

Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE II: MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES LA CÉLULA EUCARIOTA Y LAS ENVOLTURAS CELULARES

Ruta de Aprendizaje de la Célula Eucariota

• La Unidad de Membrana en la célula eucariota.
• Membrana celular o membrana plasmática:
  • Composición química y estructura (modelo de mosaico fluido).
  • Funciones de la membrana plasmatica: función de intercambio de sustancias (permeabilidad selectiva)
    • Transporte pasivo (difusión simple, difusión mediada o facilitada (permeasas y canales iónicos).
    • Transporte activo.
  • Función de formación e intercambio de vesículas: Endocitosis (fagocitosis y pinocitosis). Exocitosis.
  • Matriz extracelular en animales: definición, composición química y funciones. Funciones del glucocálix.
  • Pared celular en vegetales (matriz extracelular): composición química, estructura (lámina media pared primaria y secundaria), discontinuidades (plasmodesmos y punteaduras), modificaciones de la pared y funciones de la pared.
  • Diferenciaciones de la membrana plasmática: uniones célula-célula.
    • Uniones adherentes o desmosomas, uniones impermeables o de sellado y uniones comunicantes o en hendidura.

La Unidad de Membrana en la Célula Eucariota

Unidad de membrana o membrana unitaria de la célula eucariota es la existencia de una única membrana formada a partir de la membrana celular, que origina a las endomembranas, cuya composición química y estructura es similar. Da origen a la compartimentación. (La célula procariota posee un único compartimento, el citoplasma, limitado por la membrana celular). La célula eucariota posee múltiples compartimentos que la dotan de más funcionalidad. Estos compartimentos son el citoplasma, los orgánulos membranosos y el núcleo. La evolución celular explica la aparición de estos compartimentos mediante dos procesos:

• INVAGINACIONES DE LA MEMBRANA CELULAR: La membrana celular se introdujo hacia el interior formando cavidades o compartimentos.
• ENDOSIMBIOSIS: La fusión entre progenota y eubacterias, que nos explica la Teoría Endosimbiontica, originó a las mitocondrias y a los cloroplastos.

Membranas Biológicas

Según este concepto podemos hablar de membranas biológicas, que son:

• Membrana celular o membrana plasmática
• Compartimentos membranosos:
  • Sistema de endomembranas responsables del tráfico vesicular: Grupo de orgánulos formados por membranas y con una función relacionada con el tráfico de vesículas. Aquí tenemos: retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas y cualquier vesícula esférica.
  • Orgánulos con membrana simple que no pertenecen al sistema de endomembranas y no forman parte del tráfico vesicular: peroxisomas.
  • Orgánulos con membrana doble: se forman por endosimbiosis (mitocondria y cloroplasto)
  • Núcleo celular: formado por una doble membrana y comunicado con el retículo endoplasmático.

1A HERMANOS AMORÓS Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE II: MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES LA CÉLULA EUCARIOTA Y LAS ENVOLTURAS CELULARES

La Membrana Plasmática

Definición de Membrana Plasmática

Se llama también membrana celular o plasmalema. Es la parte de la célula que limita el medio intracelular del medio extracelular.

Composición Química de la Membrana Plasmática

Lípidos de la Membrana

• FOSFOLÍPIDOS Y GLUCOLÍPIDOS
  • Son anfipáticos. Enfrentan sus colas apolares quedando en contacto con el medio acuoso (citoplasma y medio extracelular) las cabezas polares.
  • Forman una bicapa lipídica (doble capa de fosfolípidos) y a veces micelas.
• COLESTEROL
  • Es apolar.
  • Se intercala en la bicapa endureciendola, por lo que reduce la fluidez de la membrana.

Proteínas de la Membrana

• PROTEÍNAS PERIFÉRICAS ASOCIADAS A LA MEMBRANA
  • Se encuentran unidas a las membranas mediante interacciones débiles. Son hidrófilas.
  • Se pueden separar de ella manteniendo intacta la membrana.
• PROTEÍNAS INTEGRALES
  • Están fuertemente unidas a la membrana, forman parte de su estructura. No se las puede separar sin destruir la membrana.
  • Proteínas transmembranales. Ocupan todo el espesor de la bicapa lipidica y son anfipaticas.
  • Proteínas situadas en la lámina interna. Están unidas a la lámina interna de la bicapa lipídica. Parcialmente embebidas en la capa de lípidos. No llegan a atravesar la bicapa.
  • Proteínas ancladas a la membrana. Se encuentran fuera de la bicapa, tanto hacia el exterior como hacia el interior y se unen a los lípidos mediante enlaces covalentes.

Glúcidos de la Membrana

membrana ▪ Son oligosacáridos asociados a los fosfolípidos y proteínas que constituyen la cubierta celular o glicocalix.

• Localizados exclusivamente en la cara externa de la bicapa.

2HERMANOS AMORÓS Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE II: MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES LA CÉLULA EUCARIOTA Y LAS ENVOLTURAS CELULARES

El Modelo de Mosaico Fluido

EL MODELO DE MOSAICO FLUIDO se define con 3 características de la membrana:

• Los lípidos y proteínas constituyen un MOSAICO MOLECULAR.
• LA MEMBRANA ES ASIMÉTRICA, porque los componentes moleculares se disponen de una forma asimétrica.
• LA MEMBRANA ES FLUIDA porque sus componentes tienen posibilidad de movimiento.

Los lípidos pueden moverse por rotación, de forma lateral y también con movimiento flip-flop (de una monocapa a otra.) La fluidez es una de las características más importantes de la membrana y depende de:

• La temperatura: a mayor temperatura, mayor fluidez.
• La naturaleza de los lípidos: si hay lípidos insaturados, mayor fluidez.
• El colesterol disminuye la fluidez.

Representación del Modelo de Mosaico Fluido

Modelo de Mosaico Fluido. Singer y Nicholson, 1972 Glúcidos de membrana Lípido de membrana Exterior de la célula Medio acuoso Zona hidrófila Zona hidrófoba Zona hidrófila Interior de la célula Medio acuoso Proteína de membrana Movimiento de los lípidos

Funciones de la Membrana Plasmática (Fisiología)

1. FRONTERA O BARRERA FÍSICA ENTRE EL EXTERIOR Y EL INTERIOR DE LA CÉLULA. La membrana determina la compartimentación de la célula.
2. FUNCIÓN RECEPTORA DEBIDA A PROTEÍNAS DE MEMBRANA. Muchas proteínas de membrana (intrínsecas) actúan como receptores específicos de sustancias. Por ejemplo el receptor de adrenalina (receptor adrenérgico) llamado sistema adenilatociclasa porque transforma el ATP en AMPc.
3. CAPACIDAD ANTIGÉNICA DEBIDA AL GLICOCÁLIX. La membrana plasmática muestra al exterior su cubierta celular, el glicocálix, que ayuda en la diferenciación de células y el reconocimiento por parte del Sistema Inmunitario.
4. REGULA EL INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS.

3HERMANOS AMORÓS Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE II: MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES LA CÉLULA EUCARIOTA Y LAS ENVOLTURAS CELULARES La membrana plasmática regula el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior celular. La membrana plasmática tiene dos características relacionadas con esta función:

• LA MEMBRANA ES SEMIPERMEABLE Porque es permeable (permite el paso directo) sólo a algunas sustancias, a otras no. Por ejemplo durante la ósmosis sólo es permeable al agua, pero no a los solutos.
• LA MEMBRANA ES SELECTIVA Porque selecciona las sustancias que van a atravesarla dependiendo de su tamaño, polaridad (si son polares o apolares) y el momento funcional de la célula que viene definido por un gradiente.

El Paso de Sustancias a Través de la Membrana

El paso de sustancias se puede hacer a favor o contra gradiente.

• El gradiente aparece cuando tenemos dos medios con diferente concentración para la misma sustancia. Si ponemos los medios en contacto las moléculas tienden a moverse siempre desde el medio donde están más concentradas al medio donde están menos concentradas.
• A favor de gradiente, en este caso se transporta las moléculas aprovechando el gradiente y se moverán desde donde están más concentradas a donde estén menos concentradas, siguiendo las leyes de la física. No gasta energía (ATP). Por ejemplo en la ósmosis el agua pasa a favor de gradiente.
• En contra de gradiente, es decir, contra las leyes físicas, desde donde hay menos cantidad hacia donde hay más cantidad de esa sustancia. Sí gasta energía (ATP).

molécula transportada espacio extracelular proteina transportadora bicapa lipidica gradiente electroquímico 000 citoplasma energia mediada por canal mediada por transportador difusión simple difusión facilitada TRANSPORTE PASIVO TRANSPORTE ACTIVO 0

Transporte a Través de Membranas

4TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS

Transporte de Moléculas Pequeñas

• Sin consumo de ATP
• A favor de gradiente

Transporte Pasivo

• DIFUSIÓN SIMPLE
  • Dispersión por la bicapa
  • Moléculas lipídicas
  • Moléculas apolares: 02
  • Mol. Polares pequeñas sin carga
  • Agua (OSMOSIS)
• DIFUSIÓN FACILITADA
  • Ayudado por proteínas
  • A TRAVÉS DE CANALES
    • Proteínas que forman canales y que dejan pasar iones (Na+, Cl-, k+) a favor de gradiente.
  • A TRAVÉS DE PROTEINAS TRANSPORTADORAS O CARRIERS
    • Intervienen proteínas específicas.
    • La proteína cambia su conformación. Deja pasar aminoácidos, monosacáridos, etc.
    • No gasta energia si es a favor de gradiente.

Transporte de Macromoléculas

• Consumo de ATP
• Contra gradiente
• Entrada
• Salida

Transporte Activo

• Intervienen proteínas transmembranales con consumo de ATP BOMBA Na+/K+

Endocitosis

• PINOCITOSIS
  • Forma vesículas pequeñas (pinocíticas)
  • Gotas de fluido intercelular
• FAGOCITOSIS
  • Forma vesículas grandes (fagocíticas)
  • Microorganismos restos celulares

Exocitosis

5 COLEGIOS MARIANISTAS A HERMANOS AMORÓS LA CÉLULA EUCARIOTA Y LAS ENVOLTURAS CELULARES BLOQUE II: MORFOLOGÍA, ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES Madrid BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO

Proteína Transportadora o Carrier

¿Qué es una proteína transportadora o carrier?

Una proteína transportadora o carrier funciona de la siguiente manera:

1. Unión de la sustancia a la permeasa.
2. Translocación de la permeasa que cambia su forma y orientación hacia el otro lado de la membrana.
3. Liberación de la sustancia.

GLUT1 Glucosa Glucosa 1 2 3 4 Citosol Conformación que mira al exterior Conformación que mira al interior Conformación que mira al exterior

Tipos de Transporte que Realiza

En transporte pasivo: a favor de gradiente y sin gasto de energía. Ej. monosacáridos. En transporte activo: contra gradiente y con gasto de ATP. Ej. Bomba Na/K

Vesículas

¿Qué es una vesícula?

Una vesícula es una pequeña esfera (50-200 nanometros) formada por membrana (bicapa) que constituye un compartimento en cuyo interior aparece un medio acuoso con una sustancia de transporte. En la parte externa puede haber proteínas que ayudan a la formación de la vesícula (creatina, actina y otras) Las vesículas sirven para transportar sustancias a través de las membranas, ya que se pueden fusionar con ellas permitiendo el transporte.

Partícula a transportar Cubierta de proteínas Vesícula Bicapa lipídica La bicapa se forma de nuevo gracias a la propiedad de los lípidos de autoensamblaje y autosellado.

6 Exterior