Tema2. La célula. El citosol PDF

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Tema2. La célula. El citosol. Estructura de la célula, apartado dos...

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EL HIALOPLASMA o CITOSOL El citoplasma es la parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está formado por el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares. El medio interno celular donde se localizan todos los orgánulos, formado por una solución líquida y gran cantidad de sustancias disueltas es el citosol. Está limitado por la membrana plasmática y la membrana nuclear en eucariotas (en procariotas tb ADN disperso aquí). Su estructura no es visible con el microscopio óptico, por lo que al principio se creyó que estaba vacío; sin embargo, con la aparición del microscopio electrónico se pudo observar su estructura, presentándose como un medio heterogéneo y dinámico, es decir, en continuo cambio. A) Composición química Utilizando métodos de ultracentrifugación se aíslan los orgánulos citoplasmáticos y se recoge la parte superior de los tubos, porción llamada sobrenadante y donde presumiblemente están los componentes del citosol o hialoplasma. El Hialoplasma está constituido por: - Agua: 70-85% - Proteínas: 10-15%. Dentro de ellas diferenciamos dos grupos: Proteínas enzimáticas Proteínas estructurales - Sales minerales disueltas. - Ac. Nucleicos: ARNm y ARNt que constituyen el 10% de todo el ARN celular. - Glúcidos y lípidos. - Monómeros: aa, osas, nucleótidos,.... - Metabolitos: compuestos intermedios del metabolismo.

B) Estructura La presencia de moléculas de considerable tamaño le confiere el carácter de dispersión coloidal. La fase dispersa está representada por las proteínas y la fase dispersante por el agua y las pequeñas moléculas. Como todo coloide puede encontrarse en dos estados: - sol: de consistencia fluida - gel: de consistencia viscosa. La variación de una fase a otra ocurre por la polimerización de las proteínas y se produce según las necesidades metabólicas de la célula; es decir, en un momento dado una región del hialoplasma puede estar en estado de sol y otra estar en estado de gel, y al momento siguiente haber cambiado de estado. El hialoplasma es un gel viscoso organizado por fibras proteicas, las proteínas que se asocian

provocando el cambio son las proteínas estructurales que forman una compleja red de filamentos cuyo conjunto recibe el nombre de citoesqueleto. Su función es tan importante que vamos a estudiarlo con más detalle.

El CITOESQUELETO Es una matriz de filamentos proteicos dinámica responsable de la forma de la célula, proporciona un entramado interno que permite que los orgánulos estén donde están y es el responsable de sus movimientos. Está constituido por tres tipos de filamentos que según su grosor y composición química se llaman: - Microfilamentos o filamentos de actina. - Filamentos intermedios. - Microtúbulos.

Vamos a estudiarlos por separado: 1.- Microfilamentos o filamentos de actina. Son fibras delgadas y flexibles relacionadas con la arquitectura celular y el movimiento. Su unidad básica es la actina una proteína globular que se polimeriza formando un filamento doble espiral. La célula los arma y desarma con facilidad según sus necesidades.

Generalmente la actina se encuentra asociada a otras proteínas que varían según el tipo de célula Ejem: en las fibras musculares los filamentos de actina se asocian a filamentos de miosina siendo ambos responsables de la contracción muscular. -

Las funciones de los microfilamentos son muy variadas, las más importantes son: Mantenimiento de la forma de la célula al colocarse debajo de la membrana plasmática. Estabilidad de las diferenciaciones de la membrana celular como las microvellosidades intestinales al situarse a modo de vigas en su interior. Porcesos de endocitosis y exocitosis al facilitar la deformación de la membrana. Movimiento contráctil. Filamentos de actina y miosina. Movimiento ameboide (formación de pseudópodos). Corrientes citoplasmáticas que permiten desplazar los orgánulos por el citoplasma. División del citoplasma en las células animales al formar los filamentos de actina y miosina un anillo contráctil que estrangula la célula durante la división celular.

Microfilamentos microvellosidades

sosteniendo

las

Estructura de un SARCÓMERO con los filamentos de actina y miosina

2.- Filamentos intermedios Filamentos de tamaño intermedio entre los otros dos tipos. Son estructuras formadas por proteínas fibrosas resistentes, parecidas a cuerdas, que desempeñan siempre una función estructural o mecánica en la célula. A diferencia de los otros dos componentes del citoesqueleto que son proteínas globulares y las células pueden polimerizarlas y disociarlos con facilidad, estas son fibras y son muy estables y específicas para cada tipo de célula. Su composición varía de un tejido a otro siendo específicos de cada estirpe celular. Ejem: - Filamentos de queratina que forman parte de las células epiteliales, a las que dan resistencia mecánica. - Neurofilamentos: que dan rigidez a los axones de las neuronas.

Filamentos de vimentina: que aparecen en células mesenquimáticas como condrocitos, fibrocitos, con función de sostén. - Filamentos de desmina que aparecen en las células musculares. En todos los casos realizan funciones estructurales y están íntimamente relacionados con los microfilamentos y microtúbulos. -

3.- Microtúbulos Son los componentes de mayor grosor del citoesqueleto. Son filamentos cilíndricos huecos. Están formados por la polimerización de una proteína globular llamada tubulina que se polimeriza helicoidalmente formando la estructura cilíndrica hueca. La tubulina está formada por dos subunidades (α y β) que se agrupan en 13 protofilamentos lineales que se unen dando un tubo hueco: El microtúbulo

Según su facilidad de polimerización y disociación existen dos tipos de microtúbulos: a) - Microtúbulos dispersos. b)- Microtúbulos estables. a) Microtúbulos dispersos: Constituyen estructuras inestables que se forman y se destruyen con facilidad según las necesidades de la célula. Esta inestabilidad dinámica permite a la célula formar estructuras en un lugar y momento preciso. Esta característica determina sus funciones: -

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Mantenimiento de la arquitectura celular, dando rigidez a la célula. Canales de transporte intracelular. Ejem: Gránulos de pigmentos como la melanina que se concentran (piel clara) o se dispersan (piel oscura). Movimiento ameboide junto a los microfilamentos. Corrientes citoplasmáticas también junto a los microfilamentos. Formación temporal del huso acromático durante la división celular. Sitúan el retículo endoplasmático y el aparto de Golgi en los lugares adecuados. Determinan la forma y la polaridad de la célula.- en las neuronas los microtúbulos forman una trama muy ordenada.

b) Microtúbulos estables: No se disocian nunca, por lo que forman estructuras permanentes como son: los centriolos, componentes del Centrosoma, los cilios y los flagelos. Vamos a estudiarlos por separado: 1.- Centrosoma o Citocentro Es un orgánulo exclusivo de las células animales. Se localiza generalmente cerca del núcleo. 1.- Estructura: Su estructura presenta tres componentes:

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Centriolos: Son estructuras cilíndricas huecas. Todas las células poseen dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí a los que se da el nombre de Diplosoma. El centriolo es un conjunto de nueve tripletes de microtúbulos que forman una estructura cilíndrica. En cada triplete, los microtúbulos se unen en toda su longitud. La cohesión de toda la estructura está asegurada por la presencia de puentes entre los tripletes formados por la proteína nexina. Con el M.E. se observa que salen unas fibras radiales desde los microtúbulos hacia el interior que da aspecto de “rueda de carro”. Los centriolos tienen capacidad de duplicación de forma que en la división celular se separan sintetizando cada uno el centriolo que le falta.

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Centrosfera o material pericentriolar: Zona densa sin estructura definida que rodea a los centriolos y que parece ser el centro organizador de la polimerización de los microtúbulos dispersos. En el caso de las células vegetales que carecen de centriolos, los microtúbulos se forman a partir de esta zona, que permanece denominándose C.O.M. (Centro organizador de Microtúbulos) para formar el huso mitótico. Aster: Conjunto de filamentos radiales que rodean la centrosfera y responsables de la formación del huso acromático durante la división celular.

- Funciones: La función del centrosoma es organizar microtúbulos:

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Cuando la célula está en reposo participa en la formación de cilios y flagelos, los orgánulos del movimiento. Y también regula la polimerización de los microtúbulos dispersos (lábiles). Cuando la célula entra en división los centriolos se separan y migran hacia los polos de la célula mientras que entre ambos se va formando, a partir de las fibras del aster, el huso acromático; éste es el encargado del reparto de los cromosomas a las células hijas. 2.- Cilios y Flagelos

Son apédices móviles derivados de los centriolos, existentes en la superficie de las células animales y de muchos organismos protistas. Los cilios son cortos y muy numerosos, mientras que los flagelos son largos y escasos. Ambos presentan la misma estructura, aunque diferente movimiento, los cilios baten como si fueran remos de forma coordinada y los flagelos con movimiento ondulatorio de látigo.

1.- Estructura: Consta de cuatro partes: - Tallo o axonema: Parte que sobresale de la superficie celular; recubierto de membrana plasmática; formado por nueve pares de microtúbulos que rodean a un par central, formando una estructura 9 + 2. Cada par de microtúbulos presenta dos brazos formados por una proteína contráctil llamada dineína, esta proteína tiene actividad ATP-asa y es la responsable del movimiento del orgánulo. Las parejas de microtúbulos vecinas están unidas mediante una proteína llamada nexina.

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Zona de Transición: Situada en el límite celular, a la altura de la membrana plasmática; presenta la misma estructura que el axonema pero sin par central. Cinetosoma o Corpúsculo basal: Situado debajo de la membrana plasmática, presenta una estructura idéntica a la de un centríolo (9 tripletes de microtúbulos periféricos y ninguno central), presenta una estructura de rueda de carro con unas fibrillas que van desde los microtúbulos periféricos a una especie de eje central opaco. Raiz ciliar o flagelar: Filamentos que se prolongan desde el cinetosoma hacia el centro

de la célula y permiten la coordinación de los movimientos, sobre todo en el caso de los cilios.

2.- Funciones: Intervienen en el desplazamiento de las células. C) Funciones del Hialoplasma 1. Debido a las proteínas enzimáticas: - Es el medio de donde cogen los orgánulos la materia prima que necesitan y al que vierten sus productos. - Sirve para el almacenamiento de sustancias de reserva como glucógeno, grasas, etc. - Muchas reacciones químicas del metabolismo intermediario ocurren en su seno, Ejem: glucolisis, fermentaciones, síntesis de glucógeno, síntesis de ácidos grasos, etc aunque un gran número de ellas requieran de la participación de orgánulos para su continuación, como las mitocondrias, los cloroplastos o los ribosomas. Por esto se puede hablar del hialoplasma como zona de encrucijada de rutas metabólicas. 2. Debido al citoesqueleto: - Mantenimiento de la arquitectura celular. - Formación del huso acromático y del anillo contractil en la división celular. - Transporte de sustancias. - Movimientos celulares: Consistente en el desplazamiento de orgánulos dentro de la célula o con desplazamiento de la célula (M. Ameboide, M. Contráctil, M. Vibrátil)...