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El medio interno celular. Marta Gutiérrez del Campo. Matriz extracelular. Aunque la frontera entre la célula y su entorno marca la membrana plasmática, hay que destacar la matriz extracelular , que se encuentra por fuera de dicha membrana.

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Presentation Transcript
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El medio interno celular

Marta Gutiérrez del Campo

matriz extracelular

Matriz extracelular

Aunque la frontera entre la célula y su entorno marca la membrana plasmática, hay que destacar la matriz extracelular, que se encuentra por fuera de dicha membrana.

En los animales, la matriz extracelular es el medio m donde se encuentran las células que forman los tejidos.

Esta constituida por :

Proteínas fibrosas

Proteoglucanos

Glucoproteinas estructurales

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Matriz extracelular

  • Proteínas fibrosas
    • El colágeno.
    • La elastina.
  • Proteoglucanos: Moléculas complejas formadas por una cadena polipeptídica central a la que se unen los gluosaminoglucanos [GAG] que son polímeros de un disacárido. Entre los glucosaminoglucanos destaca por su importancia el ácido hialurónico.
  • Glucoproteínas estructurales: Forman una red de elementos que ínteractúan con los otros componentes de la matriz extracelular y con los de la superficie celular
    • Fibronectina.
    • Laminina.
  • http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/2-matriz_extracelular.php

Funciones

Mantener unidas entre sí las células que forman los tejidos.

A los que también confiere elasticidad y resistencia ante los esfuerzos mecánicos.

Interviene en la organización tridimensional de los tejidos y árganos que aparecen durante el desarrollo embrionario.

Estructura que proporciona una continuidad entre tejidos de diferente naturaleza

Sirve como “vía de comunicación».

Se ha comprobado también que participa en el crecimiento y diferenciación celulares.

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Paredes celulares

Es una forma especializada de matriz extracelular que se encuentra adosada a la membrana plasmática de las células vegetales, esta formada por la superposición de capas de celulosa unidas por un cemento formado por hemicelulosa y pectina

Se distinguen tres capas que de fuera a dentro son:

Lamina media: es delgada y flexible y esta compartida por células vecinas formada básicamente por pectina que al ser permeable permite la entrada y salida de sustancias.

Pared primaria: delgada y semírrigida, esta formada por microfibrillas de celulosa orientada en diversas direcciones y con gran cantidad de pectina. Se distinguen tres capas de celulosa aunque en ocasiones hay más.

Pared secundaria: formada por múltiples capas de microfibrillas dispuestas paralelamente, lo que da gran resistencia a la pared aunque la célula pierde la capacidad de estirarse y posee muy poco cemento.

La pared celular se puede impregnar de varias sustancias, entre ellas de lignina al proceso se le llama lignificacion por ejemplo en los vasos conductores en el xilema.

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Pared celular

Diferenciaciones de la pared celular

A pesar de su resistencia y grosor la pared celular es permeable esto se consigue mediante la punteaduras y los plasmodesmos.

Las punteaduras son zonas delgadas de la pared donde desaparece la pared secundaria y la pared primaria es muy fina. Las punteduras se sitúan al mismo nivel ente células vecinas.

Los plasmodesmos son conductos citoplasmáticos muy finos que comunican células vecinas, desaparece la pared celular y la membrana plasmática de una célula se continúa con la de la célula vecina.

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Células eucarioticas

Compartimentación de las células eucarióticas

  • El citoplasma que esta limitado por la membrana plasmática y al membrana nuclear
  • Ocupa la mayor parte de la masa celular.
  • Se encuentra el retículo endoplasmatico, la mitocondria, el aparato de golgi, los cloroplastos, lisosomas, peroxisomas y el núcleo.
  • Ventajas:
  • Porque en el interior de cada estructura se acumula los enzimas responsables de un conjunto de reacciones del metabolismo con lo que se evita la difusión y se incrementa la velocidad de las reacciones.
  • Es que al estar aislados los compartimentos determinados reacciones metabólicas que son químicamente incompatibles se realizan simultáneamente.
  • Esta compartimentación necesita un complejo sistema de distribución que transporte las sustancias de un compartimiento a otro
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Membranas biológicas

Orgánulos y otras estructuras formadas por membranas unitarias

Membrana plasmática

Retículo endoplasmático granular y liso

Aparato de Golgi

Lisosomas

Peroxisomas

Mitocondrias

Plastos

Vacuolas

Envoltura nuclear

  • Membranas unitarias:
  • Constituyen fronteras que permiten no sólo separar
  • Poner en comunicación diferentes compartimentos en el interior de la célula y a la propia célula con el exterior.
      • La estructura es muy parecida.
      • Las diferencias se establecen más bien al nivel de la función particular tienen los distintos orgánulos formados por membranas.
  • Este tipo de membranas se denomina, debido a esto, unidad de membrana o membrana unitaria. La membrana plasmática de la célula y la de los orgánulos celulares está formada por membranas unitarias.
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Membranas biológicas

Membrana unitaria

CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS

Los fosfolípidos tienen:

Una parte de la molécula que es polar: hidrófila

Otra (la correspondiente a las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos) que es no polar: hidrófoba.

Las moléculas que presentan estas características reciben el nombre de anfipáticas

FORMACIÓN DE BICAPAS LIPÍDICAS

Si se dispersa superficie acuosa una cantidad de un anfipático, se puede formar una capa de una molécula de espesor: monocapa

Pueden también formarse bicapas, en particular entre dos compartimentos acuosos. Entonces, las partes hidrófobas se disponen enfrentadas y las partes hidrófilas se colocan hacia la solución acuosa.

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Membranas biológicas

Composición química

Todas las membranas biológicas están constituidas básicamente por:

Lípidos: los fosfolípidos son los principales lípidos constituyentes de las membranas plasmáticas. Sin embargo, no son los únicos representantes de este grupo, puesto que la mayoría de las membranas plasmáticas poseen también colesterol.

Proteínas: representan su principal componente funcional,desempeñando un papel fundamental en la regulación y control de su permeabilidad.Entre las proteínas de membrana, podemos distinguir también polipéptidos que poseenfunción enzimática, receptores para diversas señales (como las hormonales), queproducen la adhesión celular y proteínas con una variedad enorme de funciones. Las proteínas de membrana pueden clasificarse, utilizando como criterio el grado deasociación a esta, en “integrales” y “periféricas.

Hidratos de carbono: Los glúcidos de la membrana se presentan en forma de oligosacáridos o, con menor frecuencia, como monosacáridos. En todos los casos se encuentran unidos en forma covalente a lípidos, constituyendo glucolípidos, o a proteínas, constituyendo las famosas glucoproteínas. La ubicación de los glúcidos en las membranas plasmáticas se realiza, en forma casi exclusiva, en la capa superficial o externa de la bicapafosfolipídica.

La relación existente entre los lípidos y las proteínas de membrana suele variar dependiendo del tipo celular estudiado.

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Membranas biológicas

Características de las membranas

  • Las moléculas que constituyen las membranas se encuentran libres entre sí pudiendo desplazarse en el seno de ella, girar o incluso rotar, aunque esto último más raramente.
  • La membrana mantiene su estructura por uniones muy débiles: Fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrofóbicas.
    • Esto le da a la membrana su característica fluidez.
  • Todos estos movimientos se realizan sin consumo de energía.
    • Una mayor cantidad de ácidos grasos insaturados o de cadena corta hace que la membrana sea más fluida y sus componentes tengan una mayor movilidad
    • Una mayor temperatura hace también que la membrana sea más fluida.
    • El colesterol endurece la membrana y le da una mayor estabilidad y por lo tanto una menor fluidez.
  • Otra característica de las membranas biológicas es su asimetría, debida a la presencia de proteínas distintas en ambas caras.
    • Las dos caras de la membrana realizarán funciones diferentes.
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Membranas biológicas

ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

  • Enunciada por Sanger y Nicholson (1972)
  • La membrana plasmáticaes extraordinariamente delgada: espesor medio de aproximadamente 10 nm (100 Å)  Sólo se ve con el microscopio electrónico.
    • Estructura de la membrana plasmática es la misma que la de cualquier membrana biológica.
    • Formando una estructura en mosaico fluido:
      • En su cara externa presenta una estructura fibrosa, que no se encuentra en las membranas de los orgánulos celulares: el glicocálix, constituido por oligosacáridos. Los oligosacáridos del glicocálix están unidos tanto a los lípidos glicolipidos, como a las proteínas, glicoproteínas.
      • En la cara interna las proteínas están asociadas a microtúbulos, a microfilamentos y a otras proteínas con función esquelética.
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Membranas biológicas

Mecanismo de fusión de membranas

La fluidez de los componentes de la membrana plasmática permite membranas provenientes de otros orgánulos celulares, como las llamadas vesículas de exocitosis se fusionen.

Los componentes de la membrana de la vesícula se integran en la membrana plasmática haciéndola crecer.

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Membranas biológicas

Diferenciaciones de la membrana plasmática

  • MICROVELLOSIDADES. Las células que por su función requieren una gran superficie, tienen una membrana con una gran cantidad de repliegues.
  • DESMOSOMAS. Se dan en células que necesitan estar fuertemente soldadas con sus vecinas. En ellas, el espacio intercelular se amplía en la zona de los desmosomas y por la parte interna de ambas membranas se dispone una sustancia densa asociada a finos filamentos (tonofilarnentos), lo que da a estas uniones una gran solidez.
  • UNIONES IMPERMEABLES. Se dan entre células que forman barreras que impiden el paso de sustancias, incluso del agua. El espacio intercelular desaparece y las membranas de ambas células se sueldan.
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Membranas biológicas

Funciones de la membrana plasmática

  • INTERCAMBIOS. La membrana es, básicamente, una barrera selectiva (permeabilidad selectiva). Limita a la célula e impide el paso de sustancias. La membrana es un elemento activo que escoge lo que entrará o saldrá de la célula.
  • RECEPTORA. Algunas proteínas de la membrana plasmática van a tener esta función.
    • Al existir diferentes proteínas receptoras en la membrana celular y al tener las células diferentes receptores, la actividad de cada célula será diferente según sean las hormonas presentes en el medio celular.
  • RECONOCIMIENTO. Se debe a las glicoproteínas de la cara externa de la membrana.
    • Van a reconocer las células que son del propio organismo diferenciándolas de las extrañas a él por las glicoproteínas de la membrana.
    • Estas sustancias constituyen un verdadero código de identidad.
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Membranas biológicas

Transporte de sustancias

  • DIFUSIÓN

Fenómeno por el cual las partículas de un soluto se distribuyen uniformemente en un disolvente de tal forma que en cualquier punto de la disolución se alcanza la misma concentración.

CLASES DE MEMBRANAS

En los medios orgánicos la difusión está dificultada la por la existencia de membranas.

En general, las membranas pueden ser:

Las membranas permeables permiten el paso del soluto y del disolvente

Las impermeables impiden el paso de ambos.

Las semipermeables permiten pasar el disolvente pero impiden el paso de determinados solutos. Esto último puede ser debido a diferentes causas

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Membranas biológicas

Transporte de sustancias

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Membranas biológicas

Transporte de sustancias

  • DIFUSIÓN

LA PERMEABILIDAD SELECTIVA

Las membranas biológicas se comportan en cierto modo como membranas semipermeables y van a permitir el paso de pequeñas moléculas, tanto las no polares como las polares.

Las primeras se disuelven en la membrana y la atraviesan fácilmente.

Las segundas, si son menores de 100 u también pueden atravesarla.

La membrana plasmática es permeable al agua y a las sustancias lipídicas. No obstante, como veremos más adelante, determinados mecanismos van a permitir que atraviesen la membrana algunas moléculas

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Membranas biológicas

Transporte de sustancias

  • OSMÓSIS

Si a ambos lados de una membrana semipermeable se ponen dos disoluciones de concentración diferente el agua pasa desde la más diluida a la más concentrada.

Al medio que tiene una mayor concentración en partículas que no pueden atravesar la membrana (soluto), se le denomina hipertónico.

mientras que al menos concentrado en solutos se le llama hipotónico.

Si dos disoluciones ejercen la misma presión osmótica, por tener la misma concentración de a ambos lados de la membrana semipermeable, diremos que son isotónicas.

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Membranas biológicas

Transporte de sustancias

  • OSMÓSIS

LAS CÉLULAS Y LA PRESIÓN OSMÓTICA

El interior de la célula es una compleja disolución que, normalmente, difiere del medio extracelular. La membrana de la célula, membrana plasmática, se comporta como una membrana semipermeable.

Si la célula se encuentra en un medio hipertónico Las células pierden agua, produciéndose la plasmolisis.

Si la célula se introduce en una disolución hipotónica se producirá una penetración del disolvente y la célula se hinchará: turgencia o turgescencia.

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Membranas biológicas

Transporte de sustancias en forma molecular

  • TRANSPORTE PASIVO
  • Transporte pasivo simple o difusión de moléculas a favor del gradiente:
    • Difusión a través de la bicapalipídica.
      • Sustancias lipidicas como las hormonas esteroideas
      • Los fármacos liposolubles y el anestésico, como el éter.
      • Sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico
      • Algunas moléculas polares muy pequeñas como el agua, el CO2 el etanol y la glicerina.
    • Difusión a través de canales protéicos. Se realiza a través de proteínas canal.
      • Pasan así ciertos iones, como el Na+ el K+ y el Ca++.
  • Transporte pasivo facilitado (difusión facilitada).
    • Determinadas proteínas llamadas permeasas, actúan como “barcas’ para que estas sustancias puedan salvar el obstáculo que supone la doble capa lipídica.
      • Las moléculas hidrófilas (glúcidos, aminoácidos...).
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Membranas biológicas

Transporte de sustancias en forma molecular

  • TRANSPORTE ACTIVO
  • Cuando el transporte se realiza en contra de un gradiente químico (de concentración) o eléctrico.
  • Para este tipo de transporte se precisan transportadores específicos instalados en la membrana, siempre proteínas, que, mediante un gasto de energía en forma de ATP, transportan sustancias a través de ésta.
  • Con este tipo de transporte pueden transportarse, siempre en contra del gradiente de concentración o eléctrico:
  • Moléculas orgánicas de mayor tamaño
  • Pequeñas partículas
  • Bomba de sodio-potasio

http://www.youtube.com/watch?v=w5uaZ2nV0qg

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.

Membranas biológicas

Transporte citoquímico

  • Permite la entrada o la salida de la célula de partículas o grandes moléculas envueltas en una membrana.
  • Se trata de un mecanismo que sólo es utilizado por algunos tipos de células:
    • Amebas.
    • Macrófagos
    • Las células del epitelio intestinal.
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.

Membranas biológicas

Endocitosis

Las sustancias entran en la célula envueltas en formadas a partir de la membrana plasmática.

Distinguiremos:

Pinocitosis. Es la ingestión de sustancias disueltas en forma de pequeñas gotitas líquidas que atraviesan la membrana al invaginarse ésta.

Fagocitosis: Es la ingestión de grandes partículas sólidas (bacterias, restos celulares) por medio de seudópodos. Los seudópodos grandes evaginaciones membrana plasmática que envuelven a la partícula. Ésta pasa al citoplasma de la célula en forma de vacuola fagocítica.

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.

Membranas biológicas

Exocitosis

Consiste en la secreción o excreción de sustancias por medio de vacuolas, vesículas de exocitosis, que se fusionan con la membrana plasmática abriéndose al exterior y expulsando su contenido.

En todos los mecanismos de endocitosis hay una disminución de la membrana plasmática al introducirse ésta en el citoplasma. Esta disminución es compensada por la formación de membranas por exocitosis.

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Membranas biológicas

Transcitosis

Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis.

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.

Interacción célula- célula

La membrana plasmática de ciertas células diferencian en sus caras estructuras especiales que les sirven para unirse unas a otras. Los principales modos de unión entre células son:

especializaciones de las superficies celulares

ESPECIALIZACIONES DE LAS SUPERFICIES CELULARES

1. Desmosomas

2. Uniones estrechas

3. Uniones en hendidura

4. Plasmodesmos

desmosomas
Desmosomas
  • Mantienen unidas a células adyacentes. Las membranas se pegan mediante proteínas y carbohidratos. Filamentos proteicos unidos al interior de los desmosomas se extienden hacia el interior de cada célula y refuerzan la unión.

- piel

- intestinos

- vejiga urinaria

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Uniones estrechas

  • Impiden las fugas en las células. Están formadas por fibras de proteína que sellan los espacios entre las células que revisten los tubos o bolsas del cuerpo animal.

- vejiga urinaria.

uniones en hendidura
Uniones en hendidura
  • Son canales proteicos intercelulares que permiten la comunicación celular. Conectan directamente los interiores de células adyacentes.

- músculo cardiaco.

- glándulas.

- cerebro.

- embriones jóvenes.

plasmodesmos
Plasmodesmos
  • Son aberturas en las paredes de células vegetales adyacentes, forradas con membrana plasmática y llenas de citoplasma. Crean puentes citoplasmáticos continuos entre los interiores de células adyacentes. Permiten el libre paso de agua, nutrimentos y hormonas.

- células vegetales

las microvellosidades amplifican la superficie celular
Las microvellosidades amplifican la superficie celular
  • La mayor parte de las células que poseen superficies libres exhiben microvellosidades de diferentes tipos, las cuales permiten acrecentar la superficie disponible sin producir cambios apreciables del tamaño celular:
    • Chapa estriada (enterocitos)
    • Ribete en cepillo (túbulo proximal del riñón)
    • Estereocilios (epidídimo y conducto deferente)
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Óptico

según la

estudiada por el

Barrido

La célula

Microscopio

como

el

Electrónico

Teoría

celular

puede

ser

Transmisión

utiliza

utiliza

constituida por

es la

unidad

Genética

Fisiológica

Haz de

electrones

Fotones de

luz visible

Membrana

plasmática

Citoplasma

Núcleo

Morfológica

permite

visualizar

estructuras

permite visualizar

estructuras

puede

presentar

permite

conocer la

distingue dos tipos de organización

Pared

celular

Muertas

Vivas

Procariota

Eucariota

presente en

puede ser

Ultraestructura

Matriz

extracelular

permite

visualizar

Animal

Vegetal

constituido por

presente en

Citosol

Citoesqueleto

Orgánulos

celulares

es

carecen de

ausente en

los clasificamos en

No

membranosos

Membranosos

Energéticos

pueden

ser

presentes en

constituyen el

son

son

Sistema de

citomembranas

Ribosomas

Inclusiones

Peroxisomas

Cloroplastos

Mitocondrias

formado por

Retículo

endoplasmático

Aparato de

Golgi

Vacuolas

Lisosomas

exclusivos de

slide35

delimita el

Membrana

plasmática

Citoplasma

rodeada

por

constituido por

Citosol

Citoesqueleto

Orgánulos

celularfes

interviene en las

Membranas de

secrección

formado por

formadas por

aparecen en

Microfilamentos

Filamentos

intermedios

Microtúbulos

Tubulina

centro organizador de

forman

estructuras

son de

Animales

Vegetales

Actina

Neurofilamentos

pueden ser

presentan

Lábiles

Estables

presentan

Miosina

Queratina

como

el

como

Matriz

extracelular

Pared

celular

Desnina

Huso

acromático

Centrosoma

Cilios y

flagelos

aparecen en

aparecen en

aparecen

en

Polisacáridos

Fibras de

celulosa

formado por

formada de

intervienen en la

formada de

constituidos por

Axones

Desmosomas

Células

musculares

Proteínas

Centríolos

Áster

Matriz

Matriz

rodea

forman el

puede impregnarse de

Corpúsculo

basal

con estructura de

Lignina

Suberina

Axonema

Diplosoma

Raíz

con

estructura

Uniones

celulares

interviene en las

implicados en

9 + 0

9 +2

implicados en

Contracción

muscular

realizada por algunas

División

celular

Movimiento

celular