UNIVERSIDAD CRISTÓBAL COLÓN

Sánchez Cardel Alfonso

Escuela de Medicina

La célula y sus funciones

Introducción

• Cada una de los 100 billones dé células de un ser humano es una estructura viva que puede sobrevivir durante meses incluso años, siempre que los líquidos de su entorno contengan los nutrientes apropiados.

Organización de la célula

• Sus dos partes mas importantes son:

1. Núcleo

2. Citoplasma

Citoplasma esta separado del líquido circundante por una membrana celular que también se conoce como membrana plasmática.

Las sustancias que componen la célula se conocen como protoplasma

AguaElectrólitos CarbohidratosProteínas Lípidos

Agua

• Es el principal medio líquido de la célula.

• Se encuentra en una concentración del 70–85 %.

• Muchos de los componentes químicos de la célula están disueltos en el agua, mientras que otros se encuentran en suspensión como micropartículas sólidas.

Iones

Los mas importantes son

Iones

K, Mg, fosfato, sulfato, bicarbonato y en cantidades pequeñas Na, cloruro y Ca.

Productos químicos inorgánicos de las reacciones celulares

Son necesarios para el funcionamiento de los mecanismos de control celulares.

Transmisión de impulsos electroquímicos

Proteínas

• Constituyen entre el 10-20 % de la masa celular.

Proteínasestructurales

Presentes en forma de

Filamentos largos

Formación de microtúbulos

Formación del citoesqueleto

Compartimentoextracelular

Fibras de colágeno y elastina del tejido conjuntivo

Ligamentos, tendones, paredes de vasos sanguíneos

Proteínasfuncionales

compuestas por combinaciones de pocas moléculas

Enzimas celulares

Son móviles dentro del líquido intracelular

Entran en contacto directo con otras sustancias del líquido celular

Acción catalizadora

Lípidos

• Los lípidos especialmente importantes son los fosfolípidos y el colesterol, juntos suponen el 2 % de la masa total de la célula.

Se usan para Formación Barreras de la membrana celular y de la membrana intracelular

Triglicéridos Adipocitos95 % de laMasa celular

Almacén energético

Hidratos de carbono

• Tienen escasas funciones estructurales en la célula, pero gran aporte energético.

• Las reservas de estos componentes no sobrepasan del 1 % de la masa total de la célula pero puede alcanzar hasta el 6 % en los hepatocitos.

Se encuentra en forma de glucosa disuelta

Líquido extracelular

Ingresa fácilmente a la célula

Se almacena en forma de glucógeno

• Hígado• Músculo esquelético

ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA

1. Estructuras membranosas de la célula

2. Citoplasma y orgánulos

3. Núcleo

4. Membrana nuclear

5. Nucléolos y formación de ribosomas

Estructura física de la célula

• La célula no es una simple bolsa de líquido, enzimas y productos químicos, contiene estructuras físicas muy organizadas que se denominan orgánulos intracelulares.

Estructuras membranosas de la célula

Organelas dela célula

Se encuentran cubiertas

Membranas compuestas por lípidos y proteínas

• Membrana celular• Membrana nuclear• Membrana del retículo endoplásmico• Membranas de la mitocondria,

lisosomas y aparato de Golgi

Proporcionan una barrera que impide el movimiento

Agua y sustancias hidrosolubles desde un compartimiento a otro

Vías especializadas Poros Otorgan un paso selectivo a las moléculas o sustancias

Membrana celular

• Estructura elástica, fina y flexible Grosor de 7.5-10 nanómetros

Esta compuesta

55 % proteínas25 % lípidos13 % colesterol 4 % otros lípidos 3 % carbohidratos

La barrera lipídica de la membrana celular impide la penetración del agua

Estructura básicaconsiste

Bicapa lipídicaPelícula fina de doble capa de lípidos

Cada una contiene una sola molécula de grosor y rodea de forma continua toda la superficie celular

Fosfolípidos

Un extremo es soluble al agua: hidrofílicoUn extremo es soluble en grasas: hidrofóbico

Extremo fosfato

Porción del ácido graso

Proteínas de la membrana celular

Proteínas de membrana

Glucoproteínas Proteínas integrales

Proteínas periféricasHacen protrusión por toda la membrana

Se unen solo a la superficie de la membrana, no la penetran en todo su espesor

Componen canales estructurales (Poros)

Permite el paso de moléculas de agua, sustancias hidrosolubles e iones.

Proteínas integrales

Actúan como receptoresProductos químicosHormonas peptídicas

Interaccionan con

Ligandos Provoca cambios conformacionales de la proteína del receptor

Activación enzimática intracelular

Inducción Interacciones entre el receptor y proteínas del citoplasma

Segundos mensajeros

Hidratos de carbono de la membrana: “Glucocáliz” celular

Los carbohidratosse presentan

combinados con Proteínas o lípidos

GlucoproteínasGlucolípidos

Porciones gluco Se encuentran en protrusión hacia el exterior de la célula

Proteoglicanos Carbohidratos unidos a núcleos de proteínas pequeñas

Se unen laxamente a la superficie de la pared celular

Citoplasma y sus orgánulos

Porción del líquido en el que se dispersan las partículas

CitosolContiene:ProteínasElectrólitosGlucosa

Orgánulos Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Mitocondrias Lisosomas peroxisomas

o Grasa neutrao Gránulos de

glucógenoo Ribosomaso Vesículas secretoras

Retículo endoplásmico

Estructuras vesiculares tubulares y planas del citoplasma.

Túbulos y vesículas

Espacio entre estos dos se denominaMatriz endoplásmica

Sus membranas están formadas por una bicapa lipídica

Contiene grandes cantidades de proteínas

Ribosomas y retículo endoplásmico rugoso

Ribosomas Partículas granulares diminutas

Se encuentran en la superficie exterior del retículo endoplásmico

Cuando están presentes el retículo se denomina

Retículo endoplásmico rugoso

Formados por ARN y proteínas Sintesis de nuevas moléculas proteicas en la célula

Retículo endoplásmico agranular

• Una porción del retículo endoplásmico no posee ribosomas, es lo que se conoce como retículo endoplásmico agranular o liso

Actúan en la síntesis de sustancias lipídicas

Aparato de Golgi

Íntimamente relacionadocon el RE

Esta formado por 4 o mas capas apiladas de vesículas cerradas, finas y planas

Es un aparato prominente en células secretoras

Vesículas detransporte

Continuamente salen del RE después se fusionan con el aparato de Golgi

Las sustancias atrapadas en las vesículas del RE

Se transportan del RE al AG

Son procesadas forman:• Lisosomas• vesículas secretoras y

otros componentes

Lisosomas

Orgánulos vesiculares

Se forman por la rotura del aparato de Golgi

Se dispersan por todo el citoplasma

Constituyen el aparato digestivo intracelular

1. Estructuras celulares dañadas2. Partículas de alimento3. Sustancias no deseadas como bacterias

Diámetro de 250-750 nm.

Rodeado por unaMembrana bicapalipídica

Posee grandes cantidadesde gránulos pequeños

Contiene 40 proteínas tipo hidrolasa

Peroxisomas

Son similares físicamente a los lisosomas

Se forman por autorreplicaciónContienen enzimas oxidasas

Combinan O2 con HPeróxido de hidrogeno

Oxidan componentes que serian tóxicos para la célula

Mitocondrias

Se encuentran en todas las zonas de la célula

Se concentran en porciones que son responsables

Mayor metabolismo energético

Forma y tamaño variable

Miden algunos nm.Formas tubular o alargada

Estructura Dos membranas de bicapa lipídica-proteínas

MembranasInterna

Externa

Plegamientos múltiples forman compartimientos

Unión de enzimas oxidativas

Cavidad interna de a mitocondria

Matriz Contiene enzimas oxidativas

Asociadas a:•Oxidación de los nutrientes•Formación de CO2 y H2O•Liberación de ATP

Núcleo

Centro de control de la célula

Contiene grandes cantidades de ADN

Genes

Determinan:•Características de las proteínas•Regulan y promueven la reproducción de la célula

Se reproducen primero

Se obtienen dos juegos idénticos de genes

Después se divide la célula Mitosis

Dos células hijas Cada una con un juego de genes

Membrana nuclear

Consiste en Dos membranas bicapa lipídica separadas una dentro de la otra

Membrana externa

Es continuación del RE

Varios miles de poros nucleares atraviesan la membrana nuclear

En el borde de los poros existen adheridos complejos de moléculas proteicas

Permiten el paso de moléculas de hasta 44.000 kDa

Nucléolos y formación de ribosomas

Nucléolo No tienen una membrana limitante

Acumulaciones de grandes cantidades de ARN y proteínas

Aumenta de tamaño durante la síntesis de proteínas Formación inicia en el núcleo

Genes específicos de ADN de los cromosomas

Dan lugar a la síntesis de ARN

Una parte se almacena en los nucléolos

Otra porción va al citoplasma para la formación de ribosomas maduros

SISTEMAS FUNCIONALES DE LA CÉLULA

•Ingestión por la célula: endocitosis•Digestión de sustancias extrañas introducidas por pinocitosis y fagocitosis dentro de la célula: función de los lisosomas•Síntesis y formación de estructuras celulares en el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi•Extracción de energía de los nutrientes: función de la mitocondria

Ingestión por la célula: endocitosis

Si una célula va a vivir, crecer y reproducirse

Debe obtener nutrientes y otras sustancias de líquidos circundantes

Estas sustancias atraviesan la membrana celular por

•Difusión •Transporte activo

Difusión

Difusión Implica Movimiento simple a través de la membrana

Provoca un movimiento aleatorio

De las moléculas de la sustancia

Sustancias se desplazan a través de los poros de a membrana celular

Sustancias liposolubles

A través de la matriz lipídica de la membrana

Transporte activo

Implica el transporte real de una sustancia

A través membrana

Mediante una estructura física

Carácter proteico

Permita penetrar en todo el espesor de la membrana

Partículas de mayor tamaño entran a la célula mediante

Endocitosis

Pinocitosis Fagocitosis

Ingestión de partículas diminutas

Forman vesículas en el líquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular

Ingestión de partículas grandes

•Bacterias•Células enteras•Porciones de tejido degenerado

Pinocitosis

Se produce mayormente en las membranas celulares

Vesículas de la pinocitosis Tamaño de 100-200 nm. De diámetro

Medio por el cuál se ingieren macromoléculas principalmente proteínas

Se unen a receptores proteicos especializados

Son específicos a al tipo de proteína

Se concentran en orificios pequeños de la superficie externa de la membrana celular

Hendiduras revestidas

Interior de la membranabajo las hendiduras

ClatrinaActina Miosina

Red de proteína fibrilar

Moléculas proteicas se unen a los receptores

Cambio conformacional en la membrana

Hendiduras de invaginanProteínas fibrilares cierran sus bordes sobre las proteínas unidas a los receptores

Inmediatamente después la p0orción invaginada se rompe y separa de la superficie de la célula

Formación de vesículas de pinocitosis

Fagocitosis

Implica la participación de grandes partículas en lugar de moléculas.

Se inicia con una partícula grande como una bacteria, una célula muerta o tejido dañado y su unión con los receptores de la superficie.

Etapas de la fagocitosis

1. Receptores de la membrana celular se unen a los ligandos de superficie de la partícula.

2. Zona de membrana alrededor se invagina hacia afuera y rodea toda la partícula. Vesícula fagocítica.

3. La actina y otras fibrillas contráctiles rodean la vesícula fagocítica y se contraen empujando la vesícula hacia el interior.

4. Las proteínas contráctiles contraen el eje de la vesícula, esta se separa de la membrana celular, dejando la vesícula en el interior de la célula.

Digestión de las sustancias extrañas introducidas por pinocitosis y fagocitosis dentro de la célula: función de los lisosomas

Vesícula de pinocitosis o fagocitosis Unión de lisosomas

Vacían sus hidrolasas ácidas

Formación de una vesícula digestiva

Hidrolisis de: proteínasCarbohidratosLípidos

Productos de la digestión

AminoácidosGlucosaFosfatos

Cuerpo residual

Regresión de los tejidos y autólisis de las células

Lisosomas Participan en la eliminación de las células dañadas por

CalorFrioTraumatismoProductos químicos

Hidrolasas

Digieren los tejidos circundantes que estén dañados

Si el daño es grande se digiere toda la célula : proceso de denomina autólisis

Sustancias bactericidas

LisozimaLisoferrinaMedio ácido, pH entorno a 5

Formación de proteínas por el RER

Porción granular del retículo endoplásmico

Abundancia de ribosomas

Función de síntesis proteica

ProteínasSe extruyen hacia el citoplasma

Moléculas a través de la pared del RE hacia el interior de las vesículas y túbulos endoplásmicos

Matriz endoplásmica

Sintesis de lípidos por el REL

Sintesis de lípidosEspecialmente:FosfolípidosColesterol

Se incorporan a la bicapa lipídica del propio RE

Provoca su crecimiento

Para evitar un crecimiento excesivo

Vesículas RE o vesículas de transporte

Se separan continuamente del Retículo liso, la mayoría migra hacia el Aparato de Golgi

Otras funciones del retículo endoplásmico

• Proporción de enzimas que controlan la escisión del glucógeno.

• Proporciona enzimas capaces de detoxificar las sustancias que podrían dañar la célula, fármacos.

Funciones específicas del aparato de Golgi

Tiene la capacidad de sintetizar

Ciertos carbohidratos Aquellos que no pueden ser sintetizados en el RE

Formación de polímeros de sacáridos

Ácido hialurónicoCondroitín sulfato Funciones

• Componentes de proteoglucanos segregados en el moco

• Componentes de la sustancia fundamental

• Componentes principales de la matriz orgánica de hueso y cartílago

Procesamiento de las secreciones endoplásmicas en el aparato de Golgi: formación de vesículas

Formación de sustancias

Especialmente proteínas

Se transportan a través de los túbulos hacia porciones del REL

Vesículas de transporte

Se van escindiendo y difundiendo hasta la capa más profunda del aparato de Golgi

Síntesis de proteínas y otros productos del RE

Compactación de las secreciones del RE en estructuras muy concentradas.

Vesículas grandes y pequeñas trasportan las sustancias compactadas

Tipos de vesículas formadas por el aparato de Golgi: vesículas secretoras y lisosomas

Célula muy secretora

Las vesículas formadas por el AG

Vesículas secretoras

Contienen proteínas que se deben secretar a través de la membrana celularDifunden primero hacia

la membrana celular

Se fusionan con ella

Vacían su sustancias

Exocitosis Ion Ca principal estimulante

Extracción de energía de los nutrientes: función de la mitocondria

Las sustancias a partir de las cuales se extrae energía

alimentosReaccionan químicamente con el Oxígeno

CarbohidratosLípidosProteínas

Se convierten englucosa

HígadoA. Digestivo

Se convierten en aminoácidos

La mayoría de las reacciones oxidativas se producen dentro de la mitocondria

Formación de ATP

Características del ATP

Nucleótido Compuesto de 1. Base nitrogenada adenina2. Azúcar pentosa ribosa3. Radicales fosfato (3)

Los dos últimos radicales fosfato están conectados mediante enlaces de fosfato de alta energía

Contiene aproximadamente 12.000 calorías de energía por mol de ATP

Puede dividirse a demanda siempre que se requiera energía

ATP ADP

Procesos químicos de la formación del ATP: función de la mitocondria

Glucosa Es metabolizada con enzimas citoplasmáticas

Convirtiéndose en ácido pirúvico

Glucólisis Deriva además de:• Ácidos grasos• Aminoácidos

Se convierte finalmente en Acetil CoA

Matriz de la mitocondria

Se disuelve mediante enzimas de la matriz a través del Ciclo del Ácido Cítrico

Ciclo del Ácido Cítrico

Acetil CoA

Se divide

Átomos de Hidrógeno

Dióxido de carbono

Difunde fuera de la mitocondria, y fuera de la célula

Se excreta a través de los pulmones

Se combinan con el Oxígeno

Liberación de energía para convertir ADP en ATP

Se requieren enzimas de los espacios membranosos mitocondriales

Inicio Eliminación de un electrón desde el átomo de hidrógeno

Se convierte en un ion H

H + O2 H2O

Grandes liberaciones de energía

Proteínas globularesATP Sintetasa

Usa la energía de los iones hidrógeno

Conversión de ADP a ATP

Se transporta hacia el citoplasma celular

Es utilizado en las funciones celularesMecanismo quimiosmótico

de la formación del ATP

LOCOMOCIÓN DE LAS CÉLULAS

• Movimiento amebiano, mecanismo, tipos de células que adoptan este movimiento.

• Quimiotaxis

Movimiento amebiano

Comienza como una protrusión

PseudópodoAparece en el extremo de la célula

Se proyecta a distancia, lejos de la célula

Se asegura a una nueva zona

Tira del resto de la célula hacia el

Anclaje mediante proteínas del receptor

Control del movimiento amebiano: quimiotaxis

Iniciador mas importante del movimiento amebiano

QuimiotaxisSe produce tras a aparición de diversas sustancias en el tejido

Células se desplazan hacia el origen de la sustancia quimiotáctica

De una zona de menor concentración a una de concentración mas alta

Quimiotaxis positivaQuimiotaxis negativa

Bibliografía

• Guyton & Hall, Tratado de Fisiología Médica, Editorial Elsevier Saunders, 11 Edición, 2003, páginas 11 – 26.

Gracias por su atención