La membrana plasmática y otros orgánulos membranosos (II) La célula: origen, organización y estructura 2º de Bachillerato 2do Trimestre (2017) Profesora: Tania Amilburu

La célula como sistema de membranas El conjunto de membranas y orgánulos memranosos permite la COMPARTIMENTACIÓN total de la célula. Esta compartimentación da a los orgánulos una ESPECIALIZACIÓN FUNCIONAL. Además, la compartimentación es necesaria para que la célula pueda realizar VARIOS PROCESOS SIMULTÁNEOS, muchos de ellos incompatibles entre sí.

TEMARIO Sistema de endomembranas: Vesículas membranosas relacionadas entre sí y con la membrana nuclear. Retículo endoplasmático Aparato de Golgi Lisosomas y vacuolas Orgánulos relacionados con el metabolismo energético: Mitocondrias Cloroplastos Peroxisomas Intervienen en la síntesis, modificación y el intercambio de diversas sustancias, así como la digestión celular y la regulación osmótica

SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS

EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Está formado por una compleja red de membranas interconectadas entre sí que se extiende por todo el citoplasma y forman una serie cavidades de formas diversas: sacos aplanados, túbulos, vesículas, etc. que se comunican entre si. Se trata de una sola membrana muy replegada que delimita una único espacio: el lumen. La membrana del retículo se continúa con la membrana nuclear externa. La membrana del RE puede tener adheridos ribosomas en el lado que da al hialoplasma, lo que nos permite diferenciar dos tipos de RE: RE rugoso o granular posee ribosomas. RE liso no tiene ribosomas.

RETÍCULO ENDOPLÁSTICO RUGOSO Los ribosomas se adhieren a la membrana por la subunidad mayor, en esta unión intervienen unas glucoproteínas transmembrana llamadas riboforinas. Este retículo se continúa con el liso y con la envoltura nuclear . La membrana es más fluida y fina que la plasmática. Esta presente en todas las células eucariotas excepto en los eritrocitos de los mamíferos. El RER está muy desarrollado en las células que intervienen en la síntesis de proteínas como las células secretoras de mucus.

Funciones del RER Síntesis y almacenamiento de proteínas: Los ribosomas, que hay adosados en la cara externa del RE rugoso, sintetizan proteínas que pueden tener dos destinos: Algunas se incorporan a la membrana del retículo quedando como proteínas transmembrana. Otras son exportadas a otros destinos, incluido el exterior celular. Entonces pasan al interior de las cavidades (lumen) y de aquí pasaran al aparato de Golgi que se encargara de distribuirlas. Las que son almacenadas, se unen a chaperonas (proteínas acompañantes), que facilitan su correcto plegamiento. Glicosilación de proteínas: Es el proceso mediante el cual a las proteínas sintetizadas por los ribosomas se unen oligosacáridos y forman las glicoproteínas. Este proceso se inicia en las cavidades del RE rugoso y se completa en el aparato de Golgi.

Retículo endoplasmático rugoso ARN mensajero 1l Ribosoma 2l Citosol Retículo endoplasmático rugoso 5l 4l Lumen 3l Péptido de señalización Proteína

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Sus membranas se continúan con las del retículo rugoso, pero no tiene ribosomas adosados a la parte externa. Está muy desarrollado en células que intervienen en el metabolismo lipídico, como los hepatocitos donde se sintetizan lipoproteínas o las células de las cápsulas suprarrenales donde se sintetizan hormonas esteroideas, etc.. Túbulos del REL RER

Funciones del REL Interviene en procesos de detoxificación. En las membranas del RE liso hay enzimas capaces de eliminar o reducir la toxicidad de sustancias perjudiciales para la célula (producidas por ella misma mediante el metabolismo o procedentes del exterior), para que puedan abandonar la célula y ser eliminadas al exterior por la orina o a través de la bilis. Estos procesos ocurren principalmente en el hígado. Síntesis de lípidos: El REL interviene en la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Solo los ácidos grasos se sintetizan en el citosol. Interviene en el metabolismo de glúcidos: en el REL se hidroliza glucógeno. Contracción muscular. En las fibras musculares el retículo liso (retículo sarcoplásmico) libera iones de calcio acumulados en su interior, necesarios para la contracción muscular como respuesta a un estímulo nervioso.

EL APARATO DE GOLGI

ESTRUCTURA DEL APARATO DE GOLGI El aparato de Golgi está polarizado. En cada dictiosoma se diferencian dos caras con distinta estructura y función: La cara cis o de formación tiene forma convexa, está relacionada con el RE y con la membrana nuclear externa. Está rodeada de pequeñas vesículas de transporte que se forman por gemación del RE, estas vesículas se denominan vesículas de Golgi o de transición; estas vesículas se fusionan con las cisternas de Golgi en esta cara. La cara trans o de maduración tiene forma cóncava, es la cara más cercana a la membrana plasmática. Esta rodeada de vesículas más grandes, llamadas vesículas de secreción, que se forman por gemación a partir de las cisternas situadas en esta cara del dictiosoma. Entre ambas caras existen otras cisternas, cuyos bordes están rodeados de numerosas vesículas, llamadas vesículas medianas, estas vesículas transportan compuestos de unas cisternas a otras. Se forman por gemación del borde de una cisterna y se fusionan con la siguiente.

FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI Interviene en el transporte y distribución celular de moléculas sintetizadas en el RE (proteínas Y lípidos).. Forma lisosomas primarios mediante un mecanismo similar al anterior. Se completa la glicosilación de las proteínas iniciada en el RE y se produce la glicosilación de lípidos para formar glicolípidos. Interviene en la regeneración de la membrana plasmática, ya que la fusión de muchas de las vesículas secretoras, procedentes del dictiosoma, con la membrana plasmática permite reponer los fragmentos de la membrana que se pierden mediante endocitosis. Sintetiza y segrega los componentes de la pared celular (celulosa, pectina, hemicelulosa). Forma el acrosoma de los espermatozoides y la placa celular de las células vegetales.

LISOSOMAS Son pequeñas vesículas con una gran variedad de enzimas hidrolíticas implicadas en procesos se digestión celular. Dichas enzimas son hidrolasas cuyo pH óptimo es ácido. El pH interno del lisosoma se mantiene entorno a 4-5 gracias a la ATP-asa de la membrana, que bombea protones hacia el interior. Por otra parte, la cara interna de su membrana contiene proteínas glucosiladas que impiden la acción de las proteasas lisosomales. Hay dos tipos de lisosomas: Primarios: de reciente formación, vienen del complejo de Golgi y poseen algunas enzimas hidrolíticas. Secundarios: formados tras la fusión de varios lisosomas primarios a una vesícula de endocitosis y tienen lugar procesos activos de digestión celular.

Las enzimas se forman en R.E y pasan al Golgi

¿Por qué un lisosoma no se digiere a si mismo? Porque las proteínas de la cara interna de la membrana lisosómica están altamente glucosiladas, los cual les sirve de protección frente a sus propias enzimas y la acidez del medio

LISOSOMAS SECUNDARIOS PRIMARIOS Contenido homogéneo Aún sin unirse a vacuolas de pinocitosis o fagocitosis Contenido heterogéneo. - Vacuolas digestivas (Heterofagosoma) - Vacuolas autofágicas (Autofagosoma) - Cuerpos residuales

En microscopía electrónica son fáciles de localizar porque es el orgánulo más oscuro (el más teñido) de cuantos contiene el citoplasma de la célula

CUERPOS RESIDUALES Gota En la gota, el ácido úrico proviniente del catabolismo de las purinas se produce en exceso, lo que provoca la deposición de cristales de urato en las articulaciones. Los cristales son fagocitados por las células y se acumulan en los lisosomas secundarios; estos cristales provocan la rotura de dichas vacuolas con la consiguiente liberación de enzimas lisosómicos en el citosol que causa la digestión de componentes celulares, la liberación de sustancias de la célula y la autolisis celular.

DIGESTIÓN EXTRACELULAR PARA LA FECUNDACIÓN DEL ÓVULO, LOS LISOSOMAS DEL ACROSOMA VIERTEN SU CONTENIDO A EXTERIOR

VACUOLAS Las vacuolas son orgánulos citoplasmáticos de elevado contenido hídrico y funciones diversas. Hay distintos tipos: Vacuola vegetal. Las células vegetales tienen una gran vacuola que ocupa gran parte del volumen celular. La membrana se llama tonoplasto. Las funciones de la vacuola vegetal son: Mantener la turgencia celular e incrementar la superficie celular. Almacén de reserva de: iones, pigmentos, glucosa, aminoácidos, etc. Vacuola contráctil: presente en protistas, se encarga de la regulación osmótica. Vacuolas digestivas: formadas por la unión de un lisosma primario con vesículas de endocitosis.

Tipos de vacuolas

ORGÁNULOS ENERGÉTICOS

MITOCONDRIAS Las mitocondrias son orgánulos que están presentes en todas las células eucariotas. Suelen tener forma más o menos cilíndrica. El número varia según la actividad celular, siendo especialmente abundantes en aquellas células que requieren un elevado aporte energético como por ejemplo las células musculares estriadas. Una célula puede llegar a tener hasta 2.000 mitocondrias.

ESTRUCTURA DE LA MITOCONDRIA ADN mitocondrial Circular bicatenario y diferente al ADN nuclear Condrioma: conjunto de mitocondrias de una célula Matriz mitocondrial Espacio intermembranoso. Contenido similar al citosol Enzimas (duplicación, transcricpicón, traducción, ciclo Krebs, beta oxidación) Cresta mitocondrial. Se disponen transversalmente al eje mitocondrial Membrana externa. Similar resto de membranas. Con porinas, da permeablidad Membrana interna. Presenta crestas mitocondriales Mitorribosomas (70 S = 50 + 30)

Espacio intermembranoso Las ATP asas se encuentran en la cara externa de las crestas, orientadas hacia la matriz ADN mitocondrial Matriz mitocondrial Espacio intermembranoso Cresta mitocondrial ATP-sintetasa Membrana externa Membrana interna Mitorribosomas

Complejos ATP-sintetasas H+ ADP + Pi ATP Fo o pedúnculo (inmerso en la membrana, constituido de 3 /4 polipéptidos) Cabeza esférica o partícula F1 proteína globular

FUNCIONES DE LAS MITOCONDRIAS Su función consiste en obtener energía para la célula, esto se realiza en dos zonas: En la matriz mitocondrial se produce: La β-oxidación de los ácidos grasos (catabolismo de lípidos). El ciclo de Krebs. Parte del catabolismo de glúcidos. Replicación y transcrpcion de su rpopio ADN y síntesis de algunas de sus proteínas. En la membrana mitocondrial interna: Se realiza la fosforilación oxidativa (cadena respiratoria y síntesis complementaria de ATP)

Pensamos un poco.......... Las mitocondrias se dividen de forma independiente, ¿corroboraría este hecho el origen endosimbiótico de las mismas? Las mitocondrias son de origen materno, ¿Qué quiere decir esto? ¿Qué consecuencias crees que tiene?

PLASTOS

ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS

Aspecto al microscopio electrónico Las estructuras de los cloroplastos pueden observarse con facilidad al microscopio electrónico.

Funaria hygrometrica Spirogyra Zygnema Además a diferencia de otras estructuras de la célula, el tamaño y el color de los cloroplastos permite que se puedan observar con facilidad en el microscopio óptico. De hecho, no es necesario realizar fijaciones, ni tinciones, lo que permite su observación en una célula viva. El número de cloroplastos que aparece en los organismos fotosintéticos es muy variable una célula del tejido fotosintético de una hoja de angiosperma, pude albergar entre 40 o 50 cloroplastos, mientras que las antocerotas, un grupo de briofitos, cuenta con sólo cloroplasto por célula. Su forma también es bastante variable, si bien predomina la forma de disco. Estos cloroplastos no están fijos dentro de la célula, sino que gozan de movilidad, tomando diferentes patrones en función del origen o intensidad de la luz.

FUNCIONES DE LOS CLOROPLASTOS FOTOSÍNTESIS Fase lumínica: en la membrana tilacoidal Fase oscura: en el estroma Síntesis de proteínas: En el estroma de los cloroplastos se sintetizan las proteínas del cloroplasto que están codificadas por el ADN del cloroplasto

En una tabla comparativa, indica las semejanzas y diferencias entre cloroplastos y mitocondrias.

PEROXISOMAS ESTRUCTURA Y FUNCIÓN: Son parecidos a los lisosomas, diferenciándose de estos en que contienen enzimas que degradan los ácidos grasos y los aminoácidos. Como estos procesos generan peróxidos, contienen también catalasa, enzima que descompone los peróxidos y en particular el H2O2 en H2O y O2. Sólo se encuentran en las células animales.