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CURSO: BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR TEMA: LA MEMBRANA BIOLOGICA Dr. PEDRO MERCADO MARTINEZ [email protected]

22-03-19

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Índice o tabla de contenidos • Citoplasma, composición y estructura. • Citoesqueleto, composición organización y funciones.

Dr. Pedro Mercado Martínez

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Célula eucariota con sus respectivos orgánulos 1. Nucléolo 2. Núcleo celular 3. Ribosoma 4. Vesículas de secreción 5. Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparato de Golgi 7. Citoesqueleto 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocondria 10. Vacuola 11. Citoplasma 12. Lisosoma 13. Centríolo Dr. Pedro Mercado Martínez

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Retículo endoplasmático rugoso • El RER, también llamado retículo endoplasmático granular, ergastoplasma, se encarga de la síntesis y transporte de proteínas de secreción o de membrana. • En las células nerviosas es conocido como cuerpos de Nissl. El término rugoso es resultado de la presencia de múltiples ribosomas en su superficie. • Está ubicado junto a la envoltura nuclear y se une a la misma de manera que puedan introducirse los ARNm. • El retículo endoplasmático rugoso está formado por una serie de canales o cisternas que se encuentran distribuidos por el citoplasma, en los cuales se introducen proteínas no citosólicas que pasarán al REL y luego aparato de Golgi para su procesamiento y exportación.

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Funciones • El RER participa en la síntesis de todas las proteínas de la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo. • También lleva a cabo modificaciones postraduccionales de estas proteínas, entre ellas sulfonación, plegamiento, glicosilación, hidroxilación, fosforilación. Retículo endoplasmático liso

• El REL consiste en un entramado de túbulos membranosos interconectados entre sí y que se continúan con las cisternas del RER. • A diferencia de éste, no tiene ribosomas y, en consecuencia, sus proteínas que contiene son sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. • Es abundante en células implicadas en el metabolismo de lípidos, la desintoxificación, y el almacenamiento de calcio. Dr. Pedro Mercado Martínez

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FUNCIONES DEL REL • • • • •

Participa en el transporte celular, En la síntesis de lípidos (triglicéridos, fosfolípidos) En la desintoxificación, que metabolizan el alcohol y otras sustancias químicas. En la glucogenólisis (para mantener niveles adecuados de glucosa en sangre, y Actúa como reservorio de calcio

• Las membranas del REL producen los lípidos requeridos para las nuevas membranas de la célula, incluyendo fosfolípidos y colesterol. • En realidad, los ácidos grasos se sintetizan en el citosol y son insertados en las membranas del REL donde son transformados en fosfolípidos.​ • Gran parte de la síntesis de los esfingolípidos se lleva a cabo en el aparato de Golgi, pero su estructura básica, la ceramida, se sintetiza en el REL.

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Representación 3D del REL (smooth endoplasmic) que muestra la continuidad con el RER.

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Aparato de Golgi • Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de célula), y éstos compuestos por 40 o 60 sáculos (cisternas) aplanados y rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. • Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del RER. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran • La glicosilación (adición de CHs, como glucosa) de proteínas, • Selección, destinación, glicosilación de lípidos, • Almacenamiento y distribución de lisosomas primarios. • La síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. • Formación del acrosoma de los espermios Dr. Pedro Mercado Martínez

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El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones funcionales: • Región Cis-Golgi: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en el RERy transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. • Región medial: es una zona de transición. • Región Trans-Golgi: se encuentra más cerca de la membrana plasmática. • Las vesículas provenientes del RE se fusionan con el cis-Golgi, atravesando todos los dictiosomas hasta el trans-Golgi, donde son empaquetadas y enviadas al lugar que les corresponda.

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Mitocondria Estructura y composición • Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular. Membrana externa

• Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. • Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 5.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. • La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte (por tener las porinas no selectivas). Dr. Pedro Mercado Martínez

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Membrana interna • La membrana interna contiene más proteínas (80 %), carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Crestas mitocondriales • Las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria. • Estudios recientes demostraron que la membrana de las crestas no se forma por invaginación de la membrana interna sino que conforman un sistema membranoso aparte de la membrana interna y la externa. • En la membrana de las crestas se llevarán a cabo funciones relacionadas con el metabolismo oxidativo como la cadena respiratoria o la fosforilación oxidativa. Dr. Pedro Mercado Martínez

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Espacio intermembranoso • Ubicado entre ambas membranas tienen una alta concentración de protones (FMP), como resultado del bombeo de los mismos por la cadena respiratoria, que servirán para la síntesis de ATP. • También la carnitina, implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación).

Matriz mitocondrial • O mitosol contiene iones, ADN circular bicatenario como bacterias; ribosomas tipo 55S (mitorribosomas), que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; (todo lo de una bacteria). • En la matriz mitocondrial tienen lugar el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo. Dr. Pedro Mercado Martínez

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Lisosoma • Son orgánulos relativamente grandes, formados por el aparato de Golgi, que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas encargadas de degradar material externo o interno que llegan a ellos. Se encargan de la digestión celular. • Son bolsas de enzimas que si se liberasen destruirían la célula. Esto implica que la membrana lisosómica debe proteger a la célula de estas enzimas. • El pH en lisosomas es 4,8 porque las enzimas proteolíticas funcionan mejor. • La membrana del lisosoma estabiliza el pH. • Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis. • Los lisosomas reciclan los diferentes orgánulos de la célula, englobándolos, digiriéndolos y liberando sus residuos en el citosol para su resíntesis. • Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas. Dr. Pedro Mercado Martínez

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Centriolo • Es un orgánulo con estructura cilíndrica, constituido por tripletes de microtúbulos, que forma parte del citoesqueleto. • Una pareja de centríolos posicionados perpendicularmente entre sí se denomina diplosoma. • Cuando el diplosoma se haya rodeado de material pericentriolar (una masa proteica densa), recibe el nombre de centrosoma o centro organizador de microtúbulos (COMT). • Provoca el movimiento de cilios y flagelos en los organismos unicelulares (protozoarios). • Además, intervienen en la división celular, donde cada centríolo de una célula progenitora formará parte de una de las células hijas sirviendo como molde para la formación del centríolo restante. Dr. Pedro Mercado Martínez

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Ribosoma Ribosoma procariota • En procariota, los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. • Subunidad mayor: Su coeficiente de sedimentación es 50 S. Tiene dos tipos de ARNr: 5 S y 23 S, y tiene 31 proteínas como promedio. • Subunidad menor: Su coeficiente de sedimentación es 30 S. Tiene una sola molécula de ARNr 16 S y 21 proteínas.

Ribosoma eucariota • En eucariota, los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 80 S. • Subunidad mayor: Coeficiente de sedimentación de 60 S. Tres tipos de ARNr: 5 S, 28 S y 5,8 S y tiene 49 proteínas. • Subunidad menor: Coeficiente de sedimentación es 40 S. Tiene una sola molécula de ARNr 18 S y contiene 33 proteínas. Dr. Pedro Mercado Martínez

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El Citosqueleto

• Es único a las células eucarioticas. Es una estructura tridimensional dinámica que llena el citoplasma. Esta estructura actúa como un músculo y como un esqueleto para el movimiento y la estabilidad. • Fibras del citoesqueleto: microfilamentos, microtubulos y filamentos intermedios. Microfilamentos • Los microfilamentos son compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina, la cual es la proteína celular mas abundante. • La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular. • Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción y citocinesis.

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• Los microfilamentos se componen de dos cadenas de actina, que forman una hélice. • Su mayor concentración se encuentra justo por debajo de la membrana plasmática, porque una de sus funciones es mantener la forma de la célula. Otras funciones: • Formación de protuberancias citoplasmáticas como pseudópodos y microvilli, • Participar en las uniones intercelulares • Transducción de señales, • Movilidad celular (contracción muscular) • Citocinesis: formación de un anillo contráctil que divide la célula en dos.

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Microtubulos • Compuestos de subunidades de la proteína tubulina, estas subunidades se llaman alfa y beta. • Actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de pistas para que se muevan las organelas y vesículas. • Forman las fibras del huso acromático durante la mitosis. • Se disponen en forma geométrica dentro de espermatozoides, flagelos y cilias, son usados para la locomoción. • Cada microtúbulo está compuesto de 13 protofilamentos formados por los dímeros de tubulina. • Intervienen en procesos que involucran desplazamiento de vesículas de secreción, movimiento de orgánulos, transporte intracelular, así como en la división celular (mitosis y meiosis), ya que forman el huso acromático. Dr. Pedro Mercado Martínez

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Filamentos intermedios • Proveen fuerza de tensión a la célula. En la mucosa intestinal: • Los microfilamentos se proyectan dentro de las vellosidades, dando forma a la superficie celular. • Los micro túbulos crecen del centrosoma a la periferia de la célula. • Los filamentos intermedios conectan células adyacentes a través de desmosomas. • Proteinas: citoqueratina, vimentina, neurofilamentos, desmina y proteína fibrilar acídica de la glia, son dependientes del tejido en el que se hallen. • Su función principal es la de organizar la estructura tridimensional interna de la célula (por ejemplo, forman parte de la envoltura nuclear y de los sarcómeros). • También participan en algunas uniones intercelulares (desmosomas). Dr. Pedro Mercado Martínez

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Fuentes de información

1. Cooper, G y Hausman, R. “La Célula”. 2010. 5ªEdición. Ed. MARBAN. España. 2. Solomon, E.; Berg, L. y Martin, D. “Biologia”. 2010 Ed. McGraw-Hill - Interamericana. México.

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