1. Modelos de organización celular: procariota y eucariota




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título1. Modelos de organización celular: procariota y eucariota
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LA CÉLULA EUCARIOTA



Poseen el material genético dentro de un núcleo que está separado del citoplasma por una doble membrana y tienen orgánulos, por lo que son de mayor tamaño (normalmente 10-20 m, aunque esto puede ser muy variable) que las células procariotas. Muchos de estos orgánulos son membranosos, es decir, están rodeados por una o dos membranas. La presencia de orgánulos membranosos da lugar a múltiples compartimentos celulares que permiten desarrollar diferentes funciones, hacer más eficaz su función e incluso, la separación de procesos metabólicos que son incompatibles entre sí. Las células de animales, vegetales, hongos y protoctistas (protozoos y algas) son eucariotas. Hay diferencias en la estructura de células vegetales y animales, pero todas tienen en común: una membrana plasmática y ribosomas (orgánulo más pequeño y sin membrana), al igual que las bacterias, pero, sin embargo, se diferencian de ellas por la presencia de núcleo, orgánulos citoplasmáticos y citoesqueleto. Los orgánulos con membrana comunes en células vegetales y animales son el RER, REL, aparato de Golgi, mitocondrias, vacuolas, lisosomas y peroxisomas. También aparecen estructuras no membranosas además de los ribosomas: el citoesqueleto e inclusiones.

En vegetales aparece una pared celular, plastos (los más importantes son los cloroplastos donde tiene lugar la fotosíntesis) y vacuolas de gran tamaño que en muchos casos ocupa la mayor parte del citoplasma, estas tres características lo diferencian de las células animales que no tienen un sistema vacuolar tan desarrollado y carecen de plastos y pared, pero además poseen centriolo, el cual no existe en células vegetales.

Completa la tabla con las 4 diferencias entre células animales y vegetales.


CELULA VEGETAL

CÉLULA ANIMAL























2. LAS MEMBRANAS CELULARES



Las biomembranas o membranas biológicas o membranas celulares son láminas fluidas que separan el interior de la célula de su entorno (en el caso de la membrana plasmática, también llamada membrana citoplasmática) y definen los diferentes orgánulos del interior de las células eucariotas (en el caso de la membrana del retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, etc.). Se comportan como barreras selectivamente permeables (regulan el paso de sustancias) que permiten mantener unas condiciones fisicoquímicas características en el interior de los compartimentos que limitan. Sólo son visibles al microscopio electrónico pues sólo tienen de 6 a 10 nm de grosor.


COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS MEMBRANAS



Las membranas están compuestas principalmente por lípidos y proteínas, aunque la proporción relativa de cada uno de ellos es diferente según el tipo de membrana e incluso el tipo de célula, por ejemplo la membrana plasmática de un glóbulo rojo tiene aproximadamente un 50% de proteínas y un 50% de lípidos, mientras que en las fibras nerviosas las proteínas constituyen menos de un 25% o en la membrana interna de las mitocondrias las proteínas son el 76%.
LÍPIDOS: los lípidos de las membranas pertenecen a tres categorías: fosfolípidos, glucolípidos y esteroles (colesterol en células animales). Todos son moléculas anfipáticas (con una parte hidrófoba o apolar y otra hidrófila o polar), por lo que forman una bicapa lipídica al disponerse sus radicales polares hacia el medio acuoso (el agua en el exterior y en el interior celular) y sus radicales apolares de una capa se disponen hacia los de la otra capa evitando los extremos apolares el contacto con el medio acuoso.

L
os fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas. Los glucolípidos se encuentran en la cara externa de la membrana plasmática (en las otras membranas como la mitocondrial, cloroplastidal, del retículo...no aparecen glucolìpidos). Los glucolípidos de las células animales son derivados de esfingolípidos (esfingolípidos + parte glucídica que suele ser una corta cadena de oligosacáridos) y en vegetales y bacterias de fosfolípidos (fosfolípidos + parte glucídica que suele ser una corta cadena de oligosacáridos). El esterol más abundante es el colesterol (en células animales, en vegetales son fitoesteroles).

Los fosfolípidos y glucolípidos tienen tendencia a girar sobre sí mismos (movimiento de rotación) y a desplazarse lateralmente por su monocapa (difusión lateral). Tan solo ocasionalmente pueden cambiar de capa lipídica (movimiento de flip-flop). Esta movilidad de las moléculas origina una fluidez de la membrana que es esencial para su funcionamiento (la disminución de la fluidez por ejemplo cuando la temperatura disminuye, puede detener muchos procesos enzimáticos y de transporte). Como el paso de un fosfolípido de una monocapa a otra (flip-flop) no sucede casi nunca, esto permite que, a pesar de su fluidez, la composición lipídica de cada monocapa sea distinta, presentando las membranas asimetría lipídica. El colesterol es una molécula plana y rígida que se intercala entre los fosfolípidos, lo que hace disminuir la fluidez de la membrana.

La fluidez de la bicapa depende de la cantidad de colesterol presente que disminuye la fluidez, de la temperatura que aumenta la fluidez, de los ácidos grasos insaturados que originan codos (ángulos en la cadena hidrocarbonada que se forman cuando aparece un doble enlace) que disminuyen las atracciones hidrofóbicas con otras cadenas apolares, aumentando la fluidez. Al contrario los ácidos grasos saturados y de cadena larga aumentan las atracciones hidrofóbicas (fuerzas de Van der Waals) por no tener codos (ácidos grasos saturados) las cadenas están paralelas unas a otras permitiendo las atracciones hidrofóbicas y cuanto más largas sean estas cadenas mayor número de enlaces hidrofóbicos se formarán aumentando la rigidez y disminuyendo la fluidez.

Ejercicio: Pon en la tabla lo que aumenta y disminuye la fluidez de la bicapa lipídica.

Aumenta la fluidez

Disminuye la fluidez






Ejercicio: ¿Cuáles son las dos propiedades que presentan las bicapas lipídicas de las membranas? (solo nombrar)

PROTEÍNAS: las proteínas son las que realizan las funciones específicas de las diferentes membranas de las células: unas transportan determinadas sustancias (una transporta algún ión como K+, otra transporta glucosa, otra aminoácidos...), otras son enzimas que catalizan determinadas reacciones (por ejemplo en la membrana de los tilacoides hay enzimas que participan en la fotosíntesis), otras son receptores (por ejemplo receptores que reconocen hormonas como el receptor de la insulina que al detectar la insulina activa en la célula la captación de la glucosa sanguínea, otro ejemplo: en la sinápsis los neurotransmisores liberados por el axón de una neurona son reconocidos por unos receptores (proteínas) de la membrana de la dendrita de otra neurona, el receptor activado produce una despolarización de la membrana que puede producir otro impulso nervioso o potencial de acción), etc. Por lo tanto, son las proteínas las que confieren a cada membrana sus propiedades funcionales características. Al igual que los fosfolípidos, poseen un movimiento de difusión lateral, contribuyendo a la fluidez de la membrana, y también dan asimetría a la membrana porque no hay las mismas proteínas en cada monocapa. Según la disposición de las proteínas en la bicapa se clasifican en proteínas integrales y periféricas:


  • Proteínas integrales o intrínsecas: Están total o parcialmente englobadas en la bicapa lipídica, debido a que presentan una parte apolar (o hidrófoba o lipófila) que se introduce en dicha bicapa. Si atraviesan la bicapa lipidica (la proteína sobresale a cada lado de la bicapa) se denominan proteínas transmembrana.




  • Proteínas periféricas o extrínsecas: Están a un lado y otro de la bicapa lipídica, unidas a la parte polar de los lípidos de membrana o de las proteínas integrales. Son proteínas que no presentan zonas hidrófobas y que, por lo tanto, no pueden penetrar en el interior de la bicapa.





GLÚCIDOS: En el caso concreto de la membrana plasmática, aparece en la cara externa de la membrana glúcidos (contribuyendo a la asimetría de la membrana al igual que los lípidos y proteínas), en su mayoría son oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos de la membrana formando glucoproteínas y glucolípidos, respectivamente. Constituyen la cubierta celular o glucocálix, con diversas funciones entre las que destaca la función de reconocimiento celular.

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