FisiologíaFisiología de la célula y transporte de sustancias

a través de la membrana.

Oberheim et al., Uniquely Hominid Features of Adult Human Astrocytes (2009)

La célula

Barret et al., Ganong. Fisiología Médica (2010)

La célula- Principales divisiones.- Protoplasma: Sustancias → Agua, electrolitos, proteínas, lípidos e hidratos de carbono.

- Agua: 70 – 85%. Componentes químicos disueltos o en suspensión → Reacciones químicas.

- Iones: Potasio, magnesio, fosfato, sulfato, bicarbonato, sodio, cloruro y calcio. Necesarios para el funcionamiento de algunos sistemas de control celular.

La célula

- Proteínas: 10 a 20%. Estructurales: Polímeros de moléculas proteícas

formando filamentos largos. Citoesqueleto: Microtúbulos → Axones, husos mitóticos, etc.

Funcionales: Combinaciones de pocas moléculas proteicas en formato tubular-globular. Función enzimática = móviles o adheridas a membranas.

La célula

- Lípidos:Lípidos: Solubles en solventes grasos. Fosfolípidos y colesterol → 2%. Insolubles en agua → Membranas.

- Hidratos de Carbono: Presentes en forma de glucosa disuelta en el líquido extracelular → Fácilmente accesible a la célula. Glucógeno como almacén de energía en células.

La célula

La célula: Su estructura.

- Estructuras membranosas: Orgánulos → Cubiertos por membranas → M. celular, m.

nuclear, m. del retículo y m. de las mitocondrias, lisosomas y Golgi.

Membranas = Lípidos + proteínas. Insolubilidad no permite el paso de agua y sust. Hidrosolubles. Proteínas forman canales especializados y cumplen función enzimática.

La célula: Su estructura.

Bicapa lipídica elástica, fina y flexible. 7,5 a 10 nm. 55% proteínas, 25% fosfolípidos, 13% colesterol, 4% otros

lípidos y 3% hidratos de carbono. Impide el paso de agua (capa media = ácido graso) Mol. de colesterol: “Disueltas” en la membrana. Determinan el

grado de permeabilidad ante componentes hidrosolubles. Controla fluidez.

La célula: Estructuras membranosas – Membrana celular.

Proteínas en la membrana: Integrales: Atraviesan la membrana. Sirven como

transmisores de la información que viene del medio. Componen canales o poros que permiten el paso (más o menos

selectivo) de agua y sust. Hidrosolubles (iones principalmente). Prot. Transportadoras: Transporte activo y pasivo. Función enzimática. Receptores: Ligandos producen cambio conformacional

(Ionotrópicos y metabotrópicos) y activan segundos mensajeros.

Periféricas: Se unen a proteínas integrales → Funcionan como enzimas o controladores del transporte de sustancias a través de canales.

La célula: Estructuras membranosas – Membrana celular.

Hidratos de carbono en la membrana: Glucocaliz.

Recubrimiento débil en la cara externa de la membrana.

H. de C. se presentan como glucoproteínas y glucolípidos.

Funciones: Carga negativa (repele); unión intercelular (con glucocaliz de otras células); Actúan como componentes de receptores; otras.

La célula: Estructuras membranosas – Membrana celular.

Orgánulos citoplasmáticos: Retículo endoplasmático.

- Red de estructuras vesiculares tubulares planas conectadas entre sí (bicapa lipídica).

- Matriz endoplasmática: Medio acuoso distinto del citoplasma.

- Rugoso: Traducción; Liso: Lípidos y otras sustancias promovidas por enzimas intrarreticulares.

- Metabolismo por enzimas en membrana.

Orgánulos citoplasmáticos: Golgi.

- Membranas similares al ER liso (4 o más capas de vesículas cerradas, alineadas a un lado del núcleo).

- Prominente en células secretoras.

- Asociado al ER (para formar lisosomas, vesículas secretoras, otros).

- Orgánulos vesiculares formados a partir del Golgi.

- Aparato digestivo intracelular → → →

- Bicapa típica, llena de pequeñas enzimas (hidrolasas; normalmente no hacen contacto con el medio) que escinden proteínas, glucosa, lípidos, etc.

Orgánulos citoplasmáticos: Lisosomas.

Orgánulos citoplasmáticos: Vesículas secretoras.

- Se forman en el ER – Golgi para ser liberadas en el citoplasma.

- Páncreas: proenzimas proteicas que alcanzan el duodeno.

Orgánulos citoplasmáticos: Mitocondrias.

- Productoras de ATP por excelencia. De ellas depende la célula a nivel energético.

- Dos membranas (bicapas):

• Interna: Plegada, forma compartimentos en donde se unen enzimas oxidativas. En la cavidad interna también hay enzimas disueltas, necesarias para procesar nutrientes. Estos son oxidados por la acción conjunta de aquellas enzimas, formando CO2 y H2O, liberando la energía, la cual se utilizará para formar ATP. El ATP deja la mitocondria y es utilizado para distintos procesos celulares.

• Se autorreproducen en tanto la célula necesite más energía.

• Contiene ADN.

• Buffering de calcio.

Orgánulos citoplasmáticos: Mitocondrias.

Núcleo celular

- Centro de control de la célula.

- Contiene ADN (genes). Su expresión determina que proteínas estarán presentes en la célula.

- Genes controlan y promueven la división celular (mitosis).

- Membrana nuclear: doble bicapa, continuación del ER. Contiene poros nucleares por los que pasan moléculas de hasta 44.000 dalton.

- Acumulación de RNA y proteínas (ribosomales).

- Aumenta de tamaño en procesos de transcripción y traducción.

- La formación de nucléolos y ribosomas comienza en el núcleo (DNA → RNA → Nucléolos).

Núcleo celular: Nucléolo

Sistemas funcionales de la célula

““Revisaremos [...]los sistemas Revisaremos [...]los sistemas funcionales representativos de la funcionales representativos de la

célula que la convierten en un célula que la convierten en un organismo vivo”organismo vivo”

Endocitosis- Función especializada de la membrana que

permite la entrada de macromoléculas.

- Dos tipos: Pinocitosis y fagocitosis.

Endocitosis: Pinocitosis

- Ocurre en la mayoría de las células (macrófagos 3% de la membrana cada minuto).

- Único medio de entrada para principales macromoléculas (i.e.: proteínas).

- Activación de receptor → Cambio en las propiedades de la superficie.

- Red de proteínas fibrilares (imagen).

- Requiere ATP y calcio extracelular (¿contractibilidad?)

- Similar a la pinocitosis (partículas grandes y no moléculas).

- Propio de fagocitos (algunos macrófagos y leucocitos).

- Partícula (bacteria, cél. muerta) actúa sobre receptores. Bacteria: unida a anticuerpos que activan el receptor (opsonización).

Endocitosis: Fagocitosis

Fagocitosis (pasos).

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Digestión de sustancias extrañas.

Hidrolasas ácidas

Productos de digestión: Aminoácidos, fosfatos, glucosa, entre otros.

Lisosomas también están involucrados en autólisis (digestión celular por liberación de enzimas al medio) y digestión de bacterias.

Red de procesos: ER – Golgi – Lisosomas – Vesículas Secretoras

ERr: Proteínas.ERl: Lípidos.Golgi: H. de carbono; estructura tridimensional de la proteína.

Vesiculas secretoras → Exocitosis calcio dependiente. Otras se quedan en la célula.

Pérdida de membrana y Golgi.

Mitocondrias: Extracción de energía de los nutrientes.

Usos del ATP.

1) Transporte.2) Síntesis de compuestos químicos.3) Trabajo mecánico.

Wes Montgomery (1923 o 1925 - 1968)

Transporte de sustancias a través de la membrana.

Taller:

Realizar un esquema en donde se ilustren los distintos tipos de transporte (difusión, transporte activo, pasivo, etc.) contextualizados en una célula. Explique también el mecanismo (fundamente) por el cual se produce el transporte y los elementos involucrados (canales, ATP, etc.).