Biologia 1

Estructuras y organelos de la célula eucariótica

Gráfica 5 célula eucariótica vegetal

Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.

La organización celular, a pesar de su nivel microscópico, es altamente compleja y constituye un sistema de trabajo coordinado y sinérgico entre los diversos organelos, para asegurar la homeostasia y la perdurabilidad de la célula, como base de supervivencia de todo organismo.

La Membrana Plasmática o Celular

En la superficie de la célula hay una capa citoplasmática muy delgada que forma una envoltura continua: la membrana plasmática que separa la célula de su medio externo. Por una de sus caras, esta membrana se encuentra en contacto con el medio extracelular, por la otra, con el citoplasma. La membrana citoplasmática está compuesta de lípidos, proteínas e hidratos de carbono en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/

BIOBK/BioBookCELL2.html#The%20Cell%20Membrane Según el modelo de membrana "Modelo de mosaico fluido" propuesto en 1972 por J. Singer y G. Nicolson, la membrana está formada por una doble capa lipídica a la que se adosan moléculas proteicas. Si se adosan en ambas caras de la superficie reciben el nombre de proteínas extrínsecas y si, por el contrario, atraviesan la capa de lípidos, reciben el nombre de proteínas intrínsecas o integrales.

Los lípidos que forman la membrana son principalmente fosfolípidos, también encontramos cefalinas, lecitinas y colesterol. Los fosfolípidos en contacto con el agua forman una capa doble de moléculas de manera que el extremo hidrofílico o polar (amigo del agua) se dispone hacia el exterior de la célula, es decir, hacia el citoplasma o hacia el líquido extracelular y el extremo hidrofóbico no polar o lipófilo (amigo de los lípidos, repelente al agua) se dispone dentro de la bicapa.

El otro componente de la membrana plasmática son los hidratos de carbono: glicoproteínas y glicolípidos según se unan a proteínas o lípidos. Los glicolípidos tienen función estructural. Las glicoproteínas forman el glicocáliz que es una capa densa de carbohidratos que cubre la cara externa de la membrana plasmática y participan en los procesos de endocitosis, en las reacciones antígeno-anticuerpo y en la transducción de señales.

La estructura de la membrana no es estática y tanto los lípidos como las proteínas tienen gran libertad de movimientos (se comporta como un fluido). La movilidad de los lípidos en el plano de la bicapa que forman, es tanto mayor cuánto más alta es la temperatura ambiente y las cadenas de ácidos grasos estén menos saturadas y sean más cortas. La estabilidad y estructura básica de la membrana se mantiene gracias al colesterol que se une a los fosfolípidos mediante enlaces débiles, manteniendo la estructura de la bicapa

Funciones de la membrana celular

El transporte de moléculas a través de membranas biológicas es de vital importancia para que se cumplan la mayor parte de los procesos celulares. En todos los sistemas vivos, desde los procariotas hasta los eucariotas multicelulares más complejos, la regulación del intercambio de sustancias con el mundo inanimado ocurre a nivel de la célula individual y se realiza a través de la membrana celular.

Para comprender los fenómenos de transporte a través de una membrana biológica es importante tener en cuenta algunos conceptos: la permeabilidad selectiva es una característica de la membrana plasmática la cual permite el mantenimiento del medio intracelular constante y por ende, el volumen celular. Además debido a la naturaleza lipídica y proteica de las membranas biológicas, la permeabilidad de las mismas a diferentes sustancias es variable.

La membrana mantiene la integridad estructural de la célula, pero además controla la actividad celular, sus funciones básicas son:

• Proteger las células y mantener las condiciones necesarias para el desarrollo de las funciones vitales.

• Regular los intercambios de sustancias entre el medio exterior e interior. El transporte selectivo de sustancias (iones, moléculas polares) de un lado a otro de la membrana se realiza gracias a los componentes proteínicos de la membrana.

• Permitir que entren los nutrientes vitales, y se eliminen los productos de desehecho.

• Mantener la identidad celular. Las proteínas de membrana actúan como marcadores que identifican a las células para su reconocimiento por otras sustancias u hormonas.

• Permitir la comunicación entre células.

• Recibir y transmitir información.

• Proteger contra moleculas invasoras indeseables como: ácidos tóxicos, álcalis y iones.

• Controlar de las reacciones bioquímicas que ocurren en la célula (por enzimas que aceleran o retardan las reacciones químicas).

• Actuar como marcadores que identifican a las células para su reconocimiento por otras sustancias u hormonas

Tipos de transporte a través de la membrana

El transporte a través de la membrana ocurre por dos mecanismos transporte activo y transporte pasivo.

Transporte pasivo

Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. No requiere gasto de energía celular, se realiza a favor del gradiente (es decir, de donde hay más hacia donde hay menos) de concentración, de presión o de carga eléctrica. Hay varios mecanismos de transporte pasivo:

Difusión simple: Si dos sustancias de diferente concentración se encuentran separadas por una membrana semipermeable, las moléculas de la sustancia (soluto) con mayor concentración atraviesan la membrana hacia la solución menos concentrada para igualar las concentraciones de soluto. Ejemplo: El agua, el dióxido de carbono, el oxígeno, moléculas solubles en lípidos como las vitaminas A, E, algunas hormonas esteroideas, atraviesan la membrana de esta forma.

Difusión facilitada: es la difusión de moléculas y los iones solubles en agua a través de la membrana, con la participación de las proteínas de la membrana. Las proteínas pueden formar poros o canales con diámetros específicos y cargas eléctricas que permiten el paso selectivo de iones. Los iones de Na +, K+, Ca2+, Cl- atraviesan la membrana de esta manera. Hay canales que permanecen abiertos y otros que solo se abren cuando llega una molécula portadora que se une a las moléculas e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana. Es así como la difusión puede ser facilitada por proteínas portadoras que se unen a las moléculas facilitando la apertura del canal y su paso a través de la membrana. Los neurotrasmisores atraviesan la membrana de esta forma.

Ósmosis: cuando 2 disoluciones se encuentran separadas por una membrana semipermeable el solvente (agua) pasa a través de la membrana desde la región de mayor concentración de solvente hacia la de menor concentración hasta igualar las concentraciones. La concentración de agua dentro y fuera de las células animales es igual (isotónica), por lo tanto no existe tendencia del agua a entrar o salir de éstas. La ósmosis es clave para la supervivencia de los seres vivos. La absorción de agua y minerales a través de las raíces de las plantas ocurre a través del mecanismo de ósmosis, igualmente la reabsorción de agua y minerales en el riñón.

Transporte activo

En el proceso de transporte activo también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía celular en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico.

Mecanismo de transporte activo para moléculas de bajo peso molecular

Para el transporte de moléculas de bajo peso molecular y en contra del gradiente se requiere la ayuda de las proteínas de transporte denominadas bombas, por su similitud con las bombas de agua. Las proteínas de transporte utilizan energía para mover las moléculas en contra del gradiente de concentración. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na+/K+, y la bomba de Ca++ .La bomba de Na+/K+ requiere una proteína de transporte que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. La absorción de minerales en las plantas es un ejemplo de transporte activo.

Mecanismos de transporte activo para moléculas de elevado peso molecular

Existen dos mecanismos principales para el transporte de estas moléculas en contra del gradiente: endocitosis y exocitosis

La endocitosis es un proceso de incorporación de sustancias del medio externo a la célula mediante una invaginación en la superficie exterior de la membrana que engloba las partículas o líquidos a ingerir. Una vez las partículas o sustancias dentro de la invaginación se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido el cual es transportado al interior del citoplasma. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis: pinocitosis y fagocitosis.

Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución a través de una invaginación de la membrana plasmática que forma pequeñas vesículas o vacuolas que luego se introducen al citoplasma con los líquidos ingeridos. La pinocitosis incorpora grandes moléculas como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos, por ejemplo, del quilo alimenticio. en las microvellosidades intestinales

La fagocitosis implica

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