El Citoplasma

HIALOPLASMA O CITOSOL

El hialoplasma es el medio  líquido interno del citoplasma. Está delimitado por el sistema membranoso celular.
Es un medio acuoso con un 85% de agua. Existe una gran cantidad de moléculas disueltas que dan lugar a una dispersión coloidal(monosacáridos, polisacáridos, lípidos, proteínas, aminoácidos, ARNt, ARNm, nucleótidos, productos del metabolismo, sales disueltas, etc)
El contenido en agua puede variar, por lo que pueden aparecer las formas sol y gel. Estos cambios intervienen en el movimiento ameboide.
En el citosol se realiza la mayoría de las reacciones metabólicas, como la glucólisis y las fermentaciones.
Regula el pH intracelular.
Se encuentran inmersos los orgánulos (con y sin membrana) y un elevado número de macromoléculas con función de reserva que difícilmente se dispersan en el medio (látex, resina, glucógeno, melanina, etc.)

CITOESQUELETO

Es una red de filamentos proteicos con función esquelética. Se diferencian tres tipos:

• Microfilamentos: son los componentes más abundantes del citoesqueleto. Están formados por filamentos de actina y de miosina (más gruesos). Sus funciones son:
  • Mantener la forma de la célula
  • Dan lugar a la formación de pseudópodos
  • Generan y estabilizan las prolongaciones celulares, como microvellosidades.
  • Dan lugar a la contracción de las células musculares
  • Forman la corteza celular

Células musculares estriadas

Microvellosidades

Neurona

• Filamentos intermedios: pueden ser de varios tipos. Los encontramos formando parte de axones y desmosomas.
• Microtúbulos: están formados por tubulina. Se originan en centrosoma o centro organizador de los microtúbulos. Existen dos monómeros: α y β tubulina. Cada túbulo está formado por  13 hileras de monómeros. Los encontramos en cilios, flagelos, centriolos, husos acromáticos,…

Cilios y flagelos (undulipodios)
Se diferencian en longitud, estructura casi idéntica. Constan de:

• Tallo o axonema: 2 + 9 parejas. En cada pareja: a (completo y con brazo) y b (incompleto).
• Corpúsculo basal: sin pareja central y con 9 tríos.
• Zona de transición

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La membrana Celular

LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Su aparición fue crucial en el origen de las primeras formas de vida. Sin ella la vida celular es imposible. Presenta la misma estructura en todas las células (membrana unitaria). Tiene unos 7 nm de espesor. Composición: 40 % lípidos y 60 % proteínas. La estructura se corresponde con una bicapa lipídica con proteínas intercaladas. La bicapa se dispone con las zonas hidrófilas hacia fuera y las hidrófobas hacia dentro.

• Lípidos: los más abundantes son fosfolípidos, colesterol y glucolípidos. Los lípidos de membrana forman la bicapa. Características:
• Anfipáticos: con un extremo hidrófilo y otro hidrófobo.
• Autoensamblaje En medio acuático forman espontáneamente bicapas que tienden a cerrarse sobre sí mismas.
• Autosellado Los compartimentos formados por lípidos se cierran de nuevo si se rompen.
• Fluidez: las moléculas se pueden desplazar libremente. Depende de la temperatura, de la composición de los ácidos grasos y de su contenido en colesterol
• Proteínas: transmembrana y superficiales. Pueden desplazarse, pero lentamente. Funciones:
• Transporte de moléculas específicas
• Actúan de receptores de las señales químicas del medio y las transmiten al interior de la célula.
• Catalizan reacciones asociadas a la membrana
• Actúan de puente entre el citoesqueleto y la matriz
• Glúcidos: Fundamentalmente oligosacáridos unidos a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Forman el glucocálix ocubierta celular. Funciones:
• Protege la superficie celular del daño mecánico y químico.
• Reconocimiento celular

La membrana es asimétrica. La membrana corresponde al modelo de mosaico fluido. Las moléculas de lípidos pueden rotar o intercambiarse unas con otras. La fluidez depende de:

• Grado de saturación de los ácidos grasos en los lípidos de membrana: la saturación aumenta la rigidez y disminuye la fluidez.
• Longitud de las cadenas de los ácidos grasos en los lípidos de membrana: a mayor longitud, menor fluidez.
• Temperatura: a mayor temperatura mayor fluidez
• Proporción de colesterol: a mayor cantidad de colesterol, menor fluidez.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

Frontera física Regula el intercambio de sustancias entre la célula y el medio externo, ya que presenta una permeabilidad muy selectiva. Producción y control de gradientes electroquímicos Intercambio de señales al traducir los estímulos externos en respuestas intracelulares División celular (citocinesis) Reconocimiento celular: genera especificidad celular. Inmunidad celular Endocitosis y exocitosis

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA 
El paso de sustancias a través de la doble capa lipídica varía:

• las sustancias apolares entran con facilidad (lípidos, O2, N2,…)
• las sustancias con baja polaridad pasan muy lentamente (glucosa, CO2, H2O, …)
• Las sustancias fuertemente polares encuentran mucha resistencia (iones)

El transporte de sustancias puede hacerse de dos maneras

Transporte pasivo: a favor de gradiente (gradiente de concentración química, eléctrico y electroquímico). No requiere gasto de energía. Difusión simple: paso de moléculas pequeñas A través de la bicapa: moléculas no polares y polares de pequeño tamaño (CO2, H2O, O2, benceno,…) Por canales: iones (Na+, K+, Ca2+, Cl-). La apertura del canal se regula por voltaje o mediante ligandos. Difusión facilitada: mediante proteínas transportadoras o permeasas. Son más específicas que las que intervienen en la difusión simple (aminoácidos, glucosa,…). Sufren un cambio de forma

• Transporte activo: contra gradiente, con gasto de ATP.

• Bomba de Na – K: bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior. La diferencia de potencial se denomina potencial de membrana. Se puede utilizar para el cotransporte y para transmitir información (neuronas)
• Bomba de Ca

 

Transporte de macromoléculas y partículas

• Endocitosis
• Pinocitosis: líquidos y sólidos formando pequeñas vesículas
• Fagocitosis: forma fagosomas
• Exocitosis: se funden vesículas intracelulares con la membrana plasmática. Las moléculas segregadas pueden:
• Adherirse a la superficie celular formando el glucocálix
• Incorporarse a la matriz extracelular
• Difundirse hacia el medio interno sirviendo de alimento o señal a otras células
• Difundirse hacia el exterior como las enzimas digestivas

Pueden encontrarse algunas especializaciones: microvellosidades, invaginaciones, …

UNIONES INTERCELULARES 
Existen tres tipos de uniones entre membranas plasmáticas:

• Uniones íntimas o de oclusión: no dejan especio intercelular. Ej.: las células epiteliales del intestino.
• Uniones adherentes o desmosomas: unen células sin impedir el paso de sustancias por el espacio intercelular. Ej.: en células epiteliales.

• Uniones de comunicación o de tipo gap: no dejan espacio intercelular, pero sí un pequeño espacio de comunicación entre los citoplasmas de las dos células. En células cardíacas y nerviosas.

MEMBRANAS DE SECRECIÓN

• Matriz extracelular: propia de células de tejidos animales. Une células. Consta desustancia intercelular amorfa, colágeno (resistente a la tracción), elastina (proporciona elasticidad) y fibronectina (función adherente).

Pared celular: forma especializada de matriz extracelular. Es rígida. Está formada por celulosa y cemento o matriz (pectinas, hemicelulosas, agua y sales minerales). Consta de: lámina media (común), pared primaria (con mucho cemento, hasta 3 capas) y pared secundaria (con 3 capas normalmente). Es la última que se forma. Perdura tras la muerte de la célula. Sirve de sostén a las plantas

Funciones:

• Constituye a modo de exoesqueleto
•  Une las células entre sí
•  Permite a las células vivir en medio hipertónico
•  Constituye una barrera frente a sustancias y agentes patógeno

Puede sufrir suberificación, lignificación, etc.
Especializaciones:

• Punteaduras: zonas con lámina media y pared 1ª muy fina.
• Plasmodesmos: conductos comunicando citoplasmas de distintas células

La pared celular de los hongos tiene estructura y composición diferentes. El principal componente es la quitina.

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Transporte de biomoléculas.

Endocitosis: Es la entrada de partículas de mayor tamaño por medio de vesículas. Esto se puede hacer por dos procesos.

1.- Pinocitosis: es la entrada de gotas de líquido al interior de la célula por medio de vesículas.

2.- Fagocitosis: es el proceso por medio del cual la célula adquiere materiales sólidos grandes.

3.- Exocitosis: es la salida de sustancias o moléculas grandes desde el interior de la célula hacia el medio circundante.

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Transporte Celular de Sustancias.

La célula se nutre o intercambia sustancias, iones o agua a través de diferentes procesos. El movimiento de sustancias desde en interior al exterior o viceversa se conoce como transporte celular. El proceso puede ser pasivo (no requiere energía-ATP) o activo (requiere energía-ATP).

Tipos de transporte Pasivo.

Difusión simple: Es el desplazamiento de moléculas desde zonas de mayor concentración hacia las zonas de menor concentración y es el mecanismo principal del movimiento de moléculas de una célula.

Difusión Facilitada: Ocurre cuando las proteínas transportadoras de la membrana plasmática facilitan el paso de sustancias hacia el interior de la célula. Ejemplo. Paso de la glucosa al interior celular con la ayuda de la proteína transportadora llamada insulina.





Ósmosis: Es el paso de agua de una región de mayor concentración de solutos a una de menor concentración por una membrana permeable selectiva. la concentración de agua se mide por la cantidad de solutos disueltos en ella.



El transporte activo consiste en el paso de sustancias en contra de una gradiente de concentración, por lo cual se requiere ATP. Ejemplo, bomba sodio-potasio; es una proteína presente en la membrana plasmática por la cual pasan estos cationes.

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Energía Celular

Cómo Obtienen Energía los Organismos

Transformación de la energía.

Muchos procesos y reacciones químicas en tus células son contínuos, aún cuando piensas que no usas energía alguna. Las macromoléculas se ensamblan y se descomponen; se transportan las sustancias a través de las membranas celulares y las instrucciones genéticas se transmiten. Todas estas actividades celulares requieren energía, la capacidad de generar trabajo.

La termodinámica es el estudio del flujo y transformaciones de la energía en el universo.

Leyes de la termodinámica.

La Primera ley de la termodinámica es la ley de la conservación de la energía, la cual establece que la energía puede cambiar de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. Por ejemplo, la energía almacenada en los alimentos se transforma en energía química cuando comes, y en energía mecánica cuando corres.

La Segunda ley de la termodinámica establece que la energía no puede transformarse sin pérdida de energía útil. La energía "perdida" generalmente se transforma en energía térmica. La Entropía es la medida del desorden, o energía inutilizable en un sistema. Por lotanto, la segunda ley de la termodinámica se enuncia también como "aumento de la entropía". Un ejemplo de la segunda ley de la termodinámica es evidente en las cadenas alimentarias. Recuerda que en una cadena alimentaria disminuye la cantidad de energía útil disponible para el próximo nivel trófico.

Autótrofos y heterótrofos.

Todos los organismos necesitan energía para vivir. Directa o indirectamente, casi toda la energía vital proviene del sol. Algunos organismos crean su propio alimento, mientras otros deben obtenerlo de otros organismos. Los autótrofos son organismos que crean su propio alimento. Algunos Autótrofos denominados quimoautótrofos, usan sustancias inorgánicas, tales como el sulfuro de hidrógenos, como fuente energética; otros como las plantas transforman la energía lumínica del sol en energía química. Los autótrofos que transforman la energía solar se llaman fotoautótrofos. 
Los heterótrofos, como el áfido y la catarina, son organismos que necesitan ingerir alimentos para obtener energía.

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Los virus

EVENTOS PRINCIPALES EN LA REPLICACIÓN

1. ABSORCIÓN
El primer paso en la infección de una célula es la adhesión o fijación a la superficie celular. Esta adhesión se da vía interacciones iónicas las cuales son independientes de temperatura. La proteína de adhesión viral reconoce receptores específicos, los cuales pueden ser proteínas, carbohidratos o lípidos, en el exterior de la célula. Las células que carecen de los receptores apropiados no son susceptibles al virus.

2. PENETRACIÓNLos virus penetran las células de maneras diversas dependiendo de la naturaleza misma del virus.

Virus envueltos

(A) Entran por fusión con la membrana plasmática. Algunos virus envueltos se fusionan directamente con la membrana plasmática. Por lo que los componentes internos del virión son inmediatamente llevados al citoplasma celular. (Figura 1).

(B) Entada vía endosomas en la superficie celular (figura 2)

Algunos virus envueltos requieren de un pH ácido para que ocurra la fusión y no son capaces de fusionarse directamente con la membrana celular. Estos virus acogidos o tomados mediante invaginación de la membrana en endosomas. A medida que los endosomas se acidifican la actividad de fusión, hasta ahora latente, de las proteínas virales se activa, y la membrana del virión se fusiona con la membrana del endosoma. Esto resulta en el transporte de los componentes internos del virus hacia el citoplasma de la célula.  

Virus no envueltos o desnudos 
Los virus no envueltos o desnudos pueden cruzar la membrana plasmática directamente o pueden ser tomados en endosomas. Si son transportados en endosomas, luego cruzan (o destruyen) la membrana de dichas estructuras.

3. PÉRDIDA DE LA CÁPSULA
El ácido nucleido debe de estar lo suficientemente expuesto como para que la replicación viral comience en esta fase. Cuando el ácido nucleico es expuesto, las partículas víricas infecciosas no pueden removerse de las células – este es el comienz de la fase de ECLIPSE – la cual perdura hasta que viriones infecciosos nuevos sean creados.

4. SÍNTESIS DE ÁCIDO NUCLEICO Y PROTEINAS VIRALESExisten diversos mecanismos, algunos seran abarcados en capítulos posteriores.

5. ENSAMBLAJE/MADURACIÓN
Nuevas partículas víricas son ensambladas. Puede haber un estadio de maduración posterior al proceso inicial de ensamblaje.

6. LIBERACIÓN O DESCARGA
Los virus pueden ser liberados mediante lisis celular, o, si son envueltos, pueden yemar de las células. Los virus que yeman (figuras 3 y 4) no necesariamente destruyen la célula. Por tanto, algunos de estos virus son capaces de instaurar infecciones persistentes. No todas las partículas víricas liberadas son infecciosas. La proporción partículas infecciosas:partículas no-infecciosas varía según el virus y las condiciones de crecimiento.

PROTEÍNAS ESTRUCTURALES VERSUS LAS NO ESTRUCTURALES 
Se dice que todas las proteínas en una partícula viral madura son estructurales – aún cuando no contribuyan a la morfología o rigidez del virión – las proteínas no estructurales son aquellas proteínas víricas encontradas en la célula que no fueron empacadas en el virión. 


Más información sobre los Virus

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Caracteristicas & Funciones del ARN

CARACTERÍSTICAS del ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO)

 
- Se encuentran en el citoplasma. 
- En el Núcleo se encuentra solamente el ARNm (ARN mensajero). 
- Las moléculas de ARN están formadas por una simple cadena de nucleótidos arrollado en forma de hélice simple. 
- El Nucleótido está constituido por un azúcar, que es una pentosa; la ribosa. 
- Presentan Bases Nitrogenadas púricas (Adenina y Guanina) y Bases Nitrogenadas pirimídicas (Uracilo y Citosina). 
- Presentan el RADICAL FOSFATO. 
- El ARN está constituido por una sola cadena de Nucleótido. 
- Las Bases Púricas se enfrentan con las Pirimídicas, se une siempre una Adeninna (A) con un Uracilo (U) y una Citosina (C) con una Guanina(G). 
FUNCIÓN; Su función es realizar la síntesis de proteínas a través de la transcripción & traducción. Si bien el ADN contiene la información genética del organismo, el ARN permite que ésta se transforme en proteínas. Existen tres tipos de ARN; el mensajero (ARNm), que lleva la información del núcleo al citoplasma; el ribosomal (ARNr), que conforma la maquinaria necesaria para la síntesis proteica (y tiene actividad catalítica), y el de transferencia (ARNt), que transporta los aminoácidos necesarios para sintetizar la nueva cadena proteica. 
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: El ADN contiene toda la Información genética para sintetizar proteínas. Para realizar este proceso, el ADN envía al Citoplasma, mensajes que transcriben sus órdenes. Las 2 cadenas del ADN se separan y sobre las Bases que quedan libres se forma el ARN Mensajero, que sale del núcleo y llega al Citoplasma. En el Citoplasma se adhiere a un ribosoma comenzando por el extremo que tiene 3 nucleótidos (AUG) llamado TRIPLETE INICIADOR. 
En el citoplasma existen Moléculas de ARN de transferencia (Fragmentos formados por 3 nucleótidos) y existen además AMINOÁCIDOS, en donde cada ARNt se UNE a su aminoácido respectivo. El 1er triplete (UAC) se ubica en el ribosoma, en un lugar llamado P en donde se enfrenta con el triplete (UAG) del ARN quedando ubicado el 1er Aminoácido llamado METIONINA transportado por AUC.  
En el RIBOSOMA existe otro lugar llamado A. El 2do triplete de ARNt (CCC) que lleva un Aminoácido llamado prolina, ocupa el espacio A y se enfrenta con ARNm del complemento GGG. Los 2 Aminoácidos se UNEN mediante un enlace. El 1er Triplete de ARNt (UAC) se separa del Ribosoma y ocupa su lugar el 2do Triplete CCC con su Aminoácido correspondiente quedando libre el espacio A. Luego aparece el 3er TRIPLETE de ARNt que transporta un Aminoácido llamado alanina, que ocupa el Lugar A. 
Este Proceso se repite infinidad de veces hasta que se forma la Proteína y finaliza cuando llega al ribosoma un triplete de ARNm formado por UAA – UAG – UCA que le da la señal de finalización en donde se libera la molécula de proteína y se separa del Ribosoma el último ARNt y los Tripletes de ARNt que quedan disponibles en el Citoplasma transportan otros AMINOÁCIDOS para formar nuevas proteínas. 

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