Biología humana: Membrana Plasmática, Citosol Y Citoesqueleto PDF

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Resumen del tema de biología de membrana plasmática, citosol y citoesqueleto de 2º bac enfocados a selectividad de la Comunidad Valenciana. Incluye imágenes, tablas comparativas y la información imprescindible....

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TEMA 7 membrana plasmática, citosol y citoesqueleto

4. CITOPLASMA - Citosol - Inclusiones citoplasmáticas - Ribosomas - Proteosomas 5. CITOESQUELETO - Propiedades componentes del citoesqueleto - Centrosoma - Estructuras celulares de filamentos de actina - Estructuras celulares de microtúbulos

1.

BIOMEMBRANAS - láminas fluidas que separan el interior de la célula de su entorno. - definen los diferentes orgánulos del interior de las células eucariotas. - barreras selectivamente permeables => mantener condiciones físico-químicas características en el interior de los compartimentos que delimitan.

1.1. Estructura de las biomembranas - MODELO DE MOSAICO FLUIDO => gracias a estudios de microscopía electrónica. => estructura de las biomembranas => bicapa lipídica (constituyente estructural básico). => conjunto de proteínas responsables de las actividades específicas de cada biomembrana.

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2 1.2. Estructura de las biomembranas Las bicapas lipídicas de las biomembranas están constituidas por lípidos: fosfolípidos (componente mayoritario), glucolípidos y colesterol. Las clases y proporción de cada uno de ellos varían de unas biomembranas a otras. -Componentes anteriores MOLÉCULAS ANFIPÁTICAS (extremo hidrófilo/polar y extremo hidrófobo/apolar). confieren propiedades a membranas celulares => AUTOENSAMBLAJE =>formación de bicapas de forma espontánea en medios acuosos=> porciones hidrófobas en el interior e hidrófilas hacia el exterior. => AUTOSELLADO =>bicapas tienden a cerrarse sobre sí mismas=> vesículas esféricas sin bordes libres con extremos hidrófilos en contacto con H2O. => FLUIDEZ =>dentro de cada monocapa las moléculas lipídicas individuales pueden rotar y moverse lateralmente. =>ESENCIAL PARA CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE LA MEMBRANA =>aumento viscosidad (al disminuir la temp. por ej.) puede detener procesos enzimáticos y de transporte=> células pueden modificar comp. lipídica de membranas AUMENTANDO SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS INSAT. Y DE CADENAS +CORTAS=> MAYOR FLUIDEZ A BAJAS TEMP. =>paso de un fosfolípido de una monocapa a otra NO ES COMÚN=> permite que la composición lipídica de cada monocapa sea distinta (asimetría lipídica). =>COLESTEROL =>componente de la membrana plasmática. =>aumenta rigidez y resistencia=> se intercala entre fosfolípidos=> mantiene fijas y ordenadas sus colas=> disminuye la fluidez de la bicapa lipídica.

3 1.3. Proteínas de membrana - Responsables de las funciones específicas de las diferentes membranas de la célula. - Según el tipo de asociación con los lípidos de la bicapa => PROTEÍNAS =>fuertemente unidas a los lípidos de membrana INTEGRALES - Proteínas transmembrana de paso único =>atraviesan la bicapa lipídica una vez. - Proteínas transmembrana multipaso =>atraviesan bi.lip.varias veces. - Otras están fuera de la bi.lip., pero unidas covalentemente a un lípido. => PROTEÍNAS =>a un lado y a otro de la bi.lip. PERIFÉRICAS =>unidas débilmente por uniones no covalentes a las cabezas polares de los lípidos o de otras proteínas integrales. - Muchas proteínas de membrana son GLUCOPROTEÍNAS (oligosacáridos+proteínas) y se encuentran SIEMPRE en la cara extracelular de la membrana. => debido a que estos azúcares se incorporan a la proteínas del RE y del ap. de Golgi.

1.4. Dominios de membrana - Las biomembranas son estructuras fluidas en las que los lípidos y proteínas tienen capacidad de movimiento. - Las células disponen de mecanismos que les permiten restringir movimientos => dominios de membrana =>regiones de las biomembranas especializadas en funciones concretas (captación y liberación de nutrientes, recepción y transmisión de estímulos...).

4 2. MEMBRANA PLASMÁTICA La membrana plasmática es la biomembrana que limita y relaciona el interior de la célula con el exterior. Su estructura es similar a la de las otras biomembranas: una bicapa lipídica con proteínas integrales y periféricas disputas según el modelo de mosaico fluido. Tiene una anchura de 73 Å.

-CARA EXTERNA=> GLUCOCÁLIX =>cubierta fibrosa formada por oligosacáridos unidos a glucolípidos y glucoproteínas de la membrana plasmática. =>no presente en otras biomembranas. =>protege la superficie celular, filtro de sustancias que llegan a la célula y participa en los procesos de comunicación, reconocimiento y adhesión celular. -FUNCIONES =>limita célula MEMB.PLAS =>controla entrada y salida de materiales=> PERMEABILIDAD SELECTIVA =>participa en la construcción de UNIONES CELULARES =>permiten formación de tejidos y órganos. =>COMUNICACIÓN CELULAR =>recibe señales externas y transmite info int.cel.

2.1. Permeabilidad selectiva - Permite a la célula controlar y mantener su composición interna. - Naturaleza lipídica memb.plas. => impermeabilidad NO ABSOLUTA =>a través de memb.plas. se realizan todos los intercambios de materia y energía con el exterior celular. - Existen sistemas de transporte específicos=>participan proteínas de membrana =>regulan tráfico de sustancias que necesita la célula.

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2.2. Comunicación celular

-Las células mantienen una comunicación entre ellas a través de moléculas señal. -TIPOS -COMUNICACIÓN ENDOCRINA =>moléculas señal: segregadas por células endocrinas y transportadas a través de la circulación hasta las células diana. =>EJ. Hormonas (insulina). -COMUNICACIÓN PARACRINA =>moléculas señal: actúan sobre células vecinas. =>EJ. Neurotransmisores. -COMUNICACIÓN AUTOCRINA =>moléculas señal: actúan sobre las mismas células que las han segregado. =>EJ. Linfocitos T.

2.3. Uniones celulares -Regiones especializadas de la memb.plas. en las que se concentran proteínas transmembrana especiales, mediante las cuales se establecen conexiones entre dos células o entre una célula y la matriz extracelular. -Aparecen en todo tipo de tejidos, pero son MUY IMPORTANTES en los EPITELIOS.

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TIPOS DE UNIONES CELULARES SEGÚN SU FORMA

SEGÚN SU FUNCIÓN -Aparecen en la región lateral superior de las células epiteliales que separan medios de composición muy diferentes. -Bandas de proteínas transmembrana de la memb.plas de una célula con las bandas de otra.

Zónula occludens (unión ocluyente) ZÓNULAS =>”cosido”. =>uniones que rodean a la célula.

-FUNCIÓN => cerrar el espacio intercelular entre las células impidiendo el paso de moléculas entre ellas. => mantener los dominios de la memb.plas. evitando que las proteínas de membrana de la región apical se difundan a las regiones lateral y basal.

Zónula adherens (unión de anclaje)

-Se sitúan en las superficies laterales y basales de las células. -Son frecuentes en tejidos sometidos a estrés mecánico (intestino,piel,cuello uterino...).

Mácula adherens/ desmosoma (unión de anclaje)

MÁCULAS =>”botón” =>uniones puntuales de forma redonda u oval.

-Proteínas transmembrana conectan los filamentos delcitoesqueleto de una célula con los de otra o con la matriz extracelular. -FUNCIÓN => aumentar la resistencia de las células frente a tensiones mecánicas fuertes que aplicadas sobre una única célula, la romperían.

Hemidesmosoma (unión de anclaje)

Unión gap (unión comunicante)

-En estos puntos las memb.plas.de las células están muy próximas=> conexinas (proteínas transmembrana) forman canales proteicos (conexones) que las atraviesan. -FUNCIÓN => establecer puntos de comunicación directa entre los citoplasmas de las células adyacentes,a través de las cuales pasan iones y pequeñas moléculas.

9 3. MATRIZ EXTRACELULAR La matriz extracelular es una compleja red de proteínas y polisacáridos segregados por las células animales que rellenan los espacios entre ellas y une entre sí las células y los tejidos, algo imprescindible para formar los órganos.

-FUNCIONES => soporte estructural a las células y tejidos. => filtro que regula el paso de las moléculas por el medio extracelular. =>migración de las células.

Componentes de la matriz => PROTEÍNAS ESTRUCTURALES FIBROSAS =>colágeno =>es la más importante y abundante en el tejido animal. =>estructura de triple hélice. =>moléculas se ensamblan unas con otras formando fibrillas que se empaquetan entre sí formando las fibras de colágeno => son flexibles y muy resistentes a la tracción => aportan resistencia a la matriz. => GLOCOSAMINOGLUCANOS =>polisacáridos que forman una sustancia gelatinosa (sustancia fundamental) en la que están incluidos el resto de componentes de la matriz. =>ácido hialurónico es el más importante. => PROTEÍNAS DE ADHESIÓN =>facilitan la unión de los componentes de la matriz entre ellos y con las células. =>fibronectina => une colágeno, proteoglucanos e integrinas (proteínas transmembrana de la memb.plas. celular).

4. CITOPLASMA El citoplasma de las células eucariotas es el contenido que se encuentra localizado entre la membrana plasmática y el núcleo.

4.1. Citosol

-En él tienen lugar la síntesis, el plegamiento y la degradación de numerosas proteínas y la mayor parte de las reacciones del metabolismo intermediario. El citosol es el medio acuoso en el que se encuentran inmersos los orgánulos membranosos, los ribosomas, y un gran número de enzimas y estructuras como las inclusiones y el citoesqueleto.

10 4.2. Inclusiones citoplasmáticas Las inclusiones citoplasmáticas son materiales almacenados en el citoplasma celular que no están rodeados de membrana y que son demostrables microscópicas. Las inclusiones más comunes en las células animales son las grasas (almacén de lípidos) y el glucógeno (almacén de azúcares), que aseguran a la célula el mantenimiento de los niveles de ATP.

4.3. Ribosomas Los ribosomas están formados por varias moléculas de ARNr y más de 50 proteínas diferentes y su función es sintetizar las proteínas en las células.

RIBOSOMAS DE CÉLULAS PROCARIOTAS

RIBOSOMAS DE CÉLULAS EUCARIOTAS

-70 S => 30S con 1 molécula ARNr y 21 proteínas. => 50S con 2 moléculas ARNr y 34 proteínas.

-80 S => 40S con 1 molécula ARNr y 33 proteínas. => 60S con 3 moléculas ARNr y 49 proteínas.

-En las células eucariotas =>los ribosomas se localizan =>unidos a la cara citosólica de la membrana nuclear externa y de la membrana de RER. =>libres en el citoplasma. =>en el interior de las mitocondrias y de los cloroplastos (ribosomas similares a los ribosomas procariotas). =>para la síntesis de proteínas =>los ribosomas se asocian en un grupo a cada molécula de ARNm, formando polirribosomas/policromas que suelen adoptar una conformación en espiral =>cada molécula de ARNm es traducido por varios ribosomas a la vez.

4.4. Proteosomas Los proteosomas son grandes complejos moleculares formados por múltiples subunidad es proteicas cuya función es degradar proteínas defectuosas o de vida corta ,para lo cual utilizan energía derivada del ATP. -Proteosomas partes =>cilindro central hueco de proteasas cuyos puntos activos se sitúan en el interior formando cámara proteolítica. =>dos complejos proteicos ubicados en los extremos del cilindro con función de reconocimiento de proteínas que deben ser degradadas y de paso de ellas al interior cámara.

11 5. CITOESQUELETO El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos de diferente grosor que se extiende por todo el citoplasma y que se ancla en la membrana plasmática de las células eucariotas.

-Exclusivo de as células eucariotas. -Formado por microfilamentos o de actina, filamentos intermedios y microtúbulos. -Sus componentes Inter accionan y se unen a los orgánulos celulares y a la memb.plas. mediante proteínas accesorias. -Es una estructura dinámica que se reorganiza cuando las células se mueven o cambian de forma y durante la división celular.

12 5.1. Propiedades de los componentes del citoesqueleto -microfilamentos =>estructuras polares =>sus dos extremos tienen propiedades diferentes => extremo más crece a gran velocidad uniendo monómeros =>de actina (microfilamentos). =>de tubulina (microtúbulos). => extremo menos crece a menor velocidad. Microfilamentos y Microtúbulos

-microtúbulos estructuras lábiles=> pasan por fases de crecimiento y acortamiento. -estabilidad de microfilamentos de actina y microtúbulos regulada por proteínas asociadas=>por ello pueden formar parte de =>estructuras dinámicas =>anillo contráctil y seudópodos (microfil.) =>huso mitótico (microtúb.) =>estructuras estables =>microvellosidades y sarcómeros (microfil.) =>cilios y flagelos (microtúb.) -estables -apolares

Filamentos intermedios

-las proteínas fibrosas que los forman varían de unas células a otras =>según el tipo de célula, los filamentos intermedios reciben un nombre EJ. queratina=> tejido epitelial. vimentina=> tejido conjuntivo y muscular. neurofilamentos=> tejido nervioso.

5.2. Centrosoma El centrosoma es el centro organizador de los microtúbulos celulares. A partir de él estos crecen, y controla su número, localización y orientación en el citoplasma.

-Consta de una matriz amorfa con cientos de estructuras en forma de anillo, compuestas por un tipo de tubulina, que sirven como puntos de nucleación para la creación de microtúbulos. -Microtúbulos e unen a los anillos por sus extremos menos y el crecimiento tiene lugar hacia los extremos más, alejándose del centrosoma. -En las células animales =>centrosoma cerca del núcleo=> desde ahí irradia los microtúbulos extendiéndose por el citoplasma.

13 5.3. Estructuras celulares formadas por los filamentos de actina (según las proteínas accesorias a las que se asocien)

-Filamentos de actina forman estructuras paralelas.

HACES

-TIPOS =>no contráctiles =>EJ. Haces que mantienen la estructura de las microvellosidades de las células intestinales. =>contráctiles=> EJ. =>Haces que constituyen los sarcómeros que permite la contracción muscular. =>Haces del anillo contráctil que divide en dos el citoplasma tras la mitosis en las células animales. -Filamentos de actina forman mallas tridimensionales con propiedades de geles semisólidos.

REDES

-EJ. Debajo de la memb.plas. celular dando soporte estructural y formando seudópodos que permiten el desplazamiento celular y procesos como la fagocitosis.

5.4. Estructuras celulares formadas por los microtúbulos Centriolos Los centriolos son un par de pequeñas estructuras cilíndricas (200nm diámetro, 400nm longitud) situadas perpendicularmente una respecto a otra y medidas dentro del centrosoma de las células animales.

-Cada uno está formado por =>9 tripletes de microtúbulos (A(único completo) ,B y C) =>numerosas proteínas accesorias que conectan los tripletes entre sí y con el centro del centriolo. -Los centriolos y el centrosoma se duplican durante cada ciclo celular, a la vez que lo hace el AD, antes de que se inicie la mitosis => los dos centrosoma hijos (cada uno con su par de centriolos) se mueven en direcciones opuestas cuando comienza la mitosis y forman los dos polos del huso mitótico.

Cilios y flagelos Los cilios y los flagelos son prolongaciones de la membrana plasmática formadas por microtúbulos y proteínas asociadas,responsables del movimiento de ciertos tipos celulares. -FUNCIÓN =>desplazar células libres en un medio líquido =>movilizar fluidos sobre la superficie de las células fijas. -Cilios y flagelos => misma estructura => diferente patrón de movimiento => cilios cortos y numerosos =>flagelos pocos,largos y gruesos debido a que tienen estructuras añadidas.

14 Estructura de cilios y flagelos -AXONEMA =>porción externa al cuerpo celular envuelta por memb.plas. y que contienen un esqueleto interno de microtúbulos. =>9 pares de microtúbulos periféricos+1 par de microtúb. centrales completos (estructura 9+2). =>pares periféricos formado por microtúb. completo (A)+microtúb. incompleto (B). => numerosas proteínas asociadas con funciones estructurales/motoras. EJ.=>nexina (une microtúb.) =>dineína (responsable del mov. Cilios y flagelos). -CUERPO BASAL=>porción interna, bajo la memb.plas. cuya estructura=centriolos. =>centro organizador del cilio a partir del cual crece el axonema.

Mecanismo molecular del movimiento de cilios y flagelos

-Mov. Cilios y flagelos se produce por el desplazamiento de los dobletes (pares) externos de microtúbulos impulsados por la dineína. 1º Presencia de ATP=> brazos dineína que salen del microtúb. A de cada doblete “caminan” sobre el microtúbulos B del doblete adyacente en dirección al extremo menos. 2º Dobletes unidos unos a otros por puentes de nexina=> desplazamiento de un doblete sobe otro provoca flexión del cilio/flagelo....