La célula III

• El citoplasma es la parte de la célula comprendida entre la membrana y el núcleo que consta de : Hialoplasma o Citosol, Orgánulos y Citoesqueleto.

Citoplasma

HIALOPLASMA• El hialoplasma está constituido por un 85% de agua con un gran

contenido de sustancias dispersas en él de forma coloidal (prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos y nucleótidos así como sales disueltas). 

• Entre las proteínas, unas son enzimáticas y otras estructurales. Estas últimas forman el citoesqueleto.

• En el hialoplasma se van a realizar gran cantidad de procesos químicos:

1. la síntesis de proteínas2. la glucolisis 3. las primeras fases de la degradación de las grasas y de algunos aminoácidos.

• El hialoplasma, al tener grandes moléculas, va a sufrir transformaciones en el estado sol-gel. El hialoplasma es, fundamentalmente, una disolución coloidal. El paso de sol a gel y viceversa depende de condiciones tales como la temperatura, el pH, la presencia o ausencia de ciertos iones, etc.

• Estas transformaciones darán lugar al movimiento ameboide y a los fenómenos de ciclosis

CITOESQUELETO CELULAR

Características generales

- Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas.

- Es, en general, una estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas.

- Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos: Filamentos de actina (microfilamentos) 7 nm Filamentos Intermedios 10 nm Microtúbulos 25 nm

Además cuenta con un conjunto de proteínas accesorias que unen unos elementos con otros, controlan su ensamblaje y mueven los orgánulos a lo largo de los filamentos o bien deslizan unos filamentos sobre otros.

FUNCIONES• 1. Mantiene anclados los

orgánulos celulares en posiciones adecuadas

• 2. Conecta distintas regiones celulares y actúa como vía de transporte entre ellas

• 3. Forma el soporte mecánico que mantiene el volumen citoplasmático (importante en células animales). Da forma a células y estructuras celulares

• 4. No es una estructura estática: responde a cambios fisiológicos con cambios de forma.

Microtúbulos

Microfilamentos Filamentos intermedios 2

5 n

m

10

nm

7

nm

MICROFILAMENTOS DE ACTINA (7 nm): fuerza mecánica a la m.p., contracción muscular,

microvellosidades, pseudopodos y “anillo contractil” en la citocinesis célula animal.

FILAMENTOS INTERMEDIOS (10 nm) : totalmente fibrosos, no formados por monomeros globulares.

Mantienen la estructura del citoesqueleto y algunos son “motores” de otras fibras (la miosina por ej.)

MICROTÚBULOS (25 nm): forman parte de centriolos, huso acromático, cilios y flagelos

Sus funcionesfunciones son muy diversas:

a) La tubulina se polimeriza para constituir la fibras del huso acromático durante la mitosis, de modo que estos microtúbulos son los responsables del movimiento de los cromosomas.

b) Sirven como guías por las cuales se transportan partículas proteicas y orgánulos en el citoplasma celular.

c) Constituyen los cuerpos basales y los centriolos.

d) Forman los cilios y los flagelos, y son esenciales para su movimiento.

e) Intervienen en la morfogénesis, dando forma definitiva a las células (la forma biconvexa de los hematíes, por ejemplo, se debe a la disposición de los microtúbulos).

•Los dímeros de tubulina se organizan a partir de los llamados centros organizadores de microtúbulos (MTOC).•En células animales los MTOC constituyen una estructura llamada CENTROSOMA que contiene en el centro un par de centriolos.•En células vegetales los centrosomas no contienen centriolos y se localizan como unas zonas densas de material amorfo llamadas CASQUETES

POLARES.

ESTRUCTURA DE LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS

LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS EN LAS INTERACCIONES CELULA-CELULA Y CÉLULA-

MATRIZ EXTRACELULAR

CENTROSOMA

-Caracteres generales: • Sólo se encuentra en células eucariotas animales. • Suele situarse próximo al núcleo. • Está considerado como centro organizador de

microtúbulos.

Estructura: a) En el interior del centrosoma aparece el diplosoma, formado por dos centríolos

dispuestos perpendicularmente entre sí. b) Cada centríolo es un corpúsculo cilíndrico constituido por 9 tripletes de microtúbulos

periféricos (sin ningún par central: 'estructura 9+0', para distinguirla de la estructura del axonema).

c) El microtúbulo más interno de cada triplete es completo, mientras que los otros 2 son incompletos. Este cilindro se mantiene gracias a unas proteínas que unen los tripletes (la nexina).

d) El diplosoma se halla inmerso en un material denso y amorfo: material pericentriolar con microtúbulos sueltos alrededor.

-Función: Al ser un centro organizador de microtúbulos, de él derivan las estructuras constituidas por ellos, es decir:

• Los cilios y flagelos. • Los microtúbulos del citoesqueleto.• El huso acromático o mitótico.• Las divisiones celulares (mitosis) de las células animales se dice

que son mitosis astrales porque presentan centriolos, mientras que las divisiones de células vegetales se dice que son anastrales.

Mitosis sin centriolos ni áster de una célula vegetal y de hongos(anastrales)

Mitosis con centriolos y áster de una célula animal , en protozoos, algas (astrales)

1. A partir de cada centríolo (madre e hijo respectivamente) se comienzan a formar otros dos centríolos perpendiculares (procentriolos).

2. En el procentriolo se forma primero el cilindro con los microtubulos A, y mas tarde los B y C

3. Este nuevo centriolo crece longitudinalmente, hasta su completa diferenciación, ya en la fase G2

Duplicación del Centrosoma

Duplicación del centrosoma

Separación de los centrosomas

Condensación de la cromatina

REORGANIZACION DE LOS MICROTUBULOS EN LA DIVISION CELULAR

Rotura de la envuelta nuclear

Formación de huso mitótico

Microtúbulos astrales Microtúbulos del cinetocoro

Microtúbulos polaresPROFASE

INTERFASE

METAFASE

CILIOS: Cortos y numerosos.• Movimiento por batimiento asimétrico.• Desplazamiento de animales pequeños por fluidos: Ciliados.• Movimiento de sustancias líquidas: Epitelios ciliados: Tráquea.

FLAGELOS: Largos y escasos: espermatozoides.• Semejante estructura a los cilios.• Movimiento por ondulaciones simétricas.• Propulsión longitudinal paralela al eje del cuerpo.

MOVIMIENTO CILIAR

Cilios y flagelos

Cortos 10 m y numerosos

Largos 200 m y escasos

Batido: atrás - adelante Batido: ondulatorio

En ambos se distinguen cuatro zonas: 1. Tallo o axonema 2. Zona de transición 3. Corpúsculo basal 4. Raíces ciliares.

Estructura de los Cilios y Flagelos.

Axonema: Es la parte interna del tallo de un cilio o flagelo. Formada por 9 pares de microtúbulos dispuestos alrededor de 2 microtúbulos centrales (estructura 9 + 2). Asociadas a los microtúbulos se encuentran proteínas (nexina y dineina). La estructura se rodea de una extensión de membrana plasmática de la célula.

Zona de transición: Entre axonema y corpúsculo basal. En ella se observa la placa basal formada por material denso a los electrones

•Corpusculo basal: En la base del axonema. Compuesto por 9 tripletes de microtúbulos (9 + 0). Estructura idéntica a centriolos. Del extremo inferior nacen unas fibras llamadas raíces ciliares.

• Ambas subunidades se encuentran libres en el citoplasma y se unen cuando el ribosoma va a ejercer su función, los ribosomas son los orgánulos donde se realiza la síntesis de proteínas.

• Los ribosomas de células eucarióticas y procarióticas son distintos:

Ribosoma eucariota 80 S Ribosoma procariota 70 S

Subunidad mayor 60 SARN 28S;ARN 5,8S; ARN 5S + 49 proteínas

Subunidad mayor 50 SARN 5S;ARN 23S + 34 proteínas

Subunidad menor 40 S ARN 18S + 33 proteínas

Subunidad menor 30 SARN 16S + 21 proteínas

Fabricación de ribosomas

Inclusiones citoplasmáticasInclusiones

Aparecen en células procariotas

y eucariotas

Son acumulaciones de sustancias hidrófobas, sin rodear de membrana

Inclusiones de reserva

Proteínas precipitadas

Sustancias de desecho

Pigmentos(sust. coloreadas)

Lipofucsina (amarilla). En células nerviosas y

cardíacas viejas

Hemosiderina: Producto de

degradación de la Hb de eritrocitos

En animales En vegetales

Glucógeno TriglicéridosGotas de

grasa

Aceites esenciales (geraniol, mentol…)

Látex (tapona heridas)

Células hepáticasCélulas musculares

Células adiposasSemillas

oleaginosas

Pericarpio frutosCélulas en aromáticas

EuforbiasÁrbol del caucho

En las células animales podemos encontrar:• Inclusiones de glucógeno. Aparecen fundamentalmente

en células musculares y hepáticas en forma de gránulos.• Inclusiones de lípidos. Se observan como gotas de

diferentes diámetros, muy grandes en las células adiposas.

• Inclusiones de pigmentos. Pueden ser de diferente naturaleza. La melanina es de color oscuro y tiene función protectora, la lipofucsina es de color amarillo parduzco y está presente en células nerviosas y cardiacas envejecidas, la hemosiderina procede de la degradación de la hemoglobina y se localiza en hígado, bazo y médula ósea.

• Inclusiones cristalinas. Son depósitos en forma de cristal. Aparecen en distintos tipos celulares como las células de Sertoli y de Leydig (testículos).

En las células vegetales se pueden encontrar:

• Aceites esenciales. Forman gotitas que se unen y pueden llegar a formar grandes lagunas que quedan en el citoplasma de la célula o salir al exterior. Su oxidación y polimerización forma las resinas.

• Inclusiones lipídicas. Aparecen como corpúsculos refringentes.

• Latex. Es una sustancia elaborada por el citoplasma celular y de la que deriva el caucho natural.

• La pared celular es una matriz extracelular compleja que rodea a las células vegetales (también tienen pared celular bacterias, algas y hongos).

• Actúa como exoesqueleto de estas células.

La pared celular

Composición

La pared de la célula vegetalCOMPOSICIÓN QUÍMICA

Célulosa, hemicelulosa (heteropolisacárido ramificado que da solidez) y pectina (heteropolisacárido ramificado) que es muy hidrofílico.

ESTRUCTURA

Pared primariaLámina media

Pared secundaria

Membrana plasmática

Célula vecina

Pared primaria: flexible, formada por celulosa(más ordenada) hemicelulosa y pectina

Pared secundaria: rígida, formada por abundante celulosa y escasa pectina. Asociada al sostén y conducción. Contiene además: lignina (polimero de alcoholes), suberina y cutina y ceras.

Lámina media: delgada, formada por pectina y poca celulosa (desordenada)

Células vegetales con pared primaria

FUNCIONES

• Exoesqueleto que protege y da forma a la célula y mantiene erguida a la planta erguida.

• interviene en el transporte e intercambio de moléculas de bajo Pm (plasmodesmos)

• Mantiene la presión osmótica intracelular: impide que la célula vegetal se rompa.

ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR

En la pared celular se puede reconocer como mínimo tres capas: lamina media, pared primaria y pared secundaria; difieren en la ordenación de las fibrillas de celulosa y en la proporción de sus constituyentes.

Durante la división celular las dos células hijas quedan unidas por la laminilla media, a partir de la cual se forman las sucesivas capas de pared, de afuera hacia adentro.

Pared primaria:Más gruesa que la lámina mediaSe forma antes de que la célula complete su crecimientoPermite que la célula se expanda y crezca.Flexible y elásticaTiene fibras de celulosa de forma desordenada. Tiene pectinas, hemicelulosa y glicoproteínas. 60% de agua.

Lámina media:Primera capa que se sintetizaEntre paredes de células adyacentesDelgada y flexibleFormada por Pectinas y glicoproteínas.

Pared secundaria:Gruesa y rígidaAparece cuando cesa el crecimientoPermanece incluso después de la muerte de la célulaFormada de celulosa y lignina y de otras moléculas que varían según la célula (cutina, suberina, sales minerales…). 25% de aguaEstá formada por varias capas. En cada capa las fibras están ordenadas en diferentes orientaciones.

La pared celular presenta las siguientes capas:

Funciones:

•Protege y da forma a la célula vegetal.

•Une las células entre sí.

•Protege a la célula de daños osmóticos.

•Da soporte a la planta (lignina).

•Impermeabiliza a la planta ( cutina y suber).

•La protege de patógenos y parásitos.

• Red de macromoléculas en el espacio intercelular.

• Está compuesta de muchas proteínas versátiles y polisacáridos secretados localmente y ensamblados en estrecha asociación con la superficie de la célula que la ha producido.

• Aparece entre las células de los tejidos animales y actúa como nexo de unión, rellena espacios intercelulares, da consistencia a tejidos y órganos y, además, condiciona la forma, el desarrollo y la proliferación de las células englobadas por la matriz.

• Hasta hace poco tiempo se pensaba en la matriz como una especie de andamiaje inerte que estabilizaba la estructura física de los tejidos. Ahora es claro que la matriz juega un rol mucho más activo y complejo en la regulación del comportamiento de las células que interactúan con ella, influenciando su desarrollo, migración, proliferación, forma y función.

La matriz extracelular

Las proteínas de la matriz tienen dos funciones básicas :1. Estructurales como colágeno y elastina. Aportan resistencia a la matriz extracelular2. Adhesivas como la fibronectina y laminina. Sirven de unión de las células a la matriz

El colágeno es la principal proteína de la matriz extracelular (25% de las proteínas). Forma fibras muy resistentes a la tracción

La elastina es una proteína fibrosa que se comporta como una goma frente a la tracción. Proporciona elasticidad a la matriz.

La fibronectina es una glicoproteína que forma una trama fibrosa larga e insoluble, con función adherente. Proporciona adhesión entre células, y entre células y fibras de colágeno.

En esta imagen se presentan ejemplos de distintos tipos de matrices extracelulares teñidas con diferentes colorantes. Los asteriscos señalan la matriz extracelular. A) Cartílago hialino, B) Matriz ósea compacta, C) Conectivo denso regular (tendón), D) Conectivo gelatinoso del cordón umbilical, E) Paredes celulares del sistema vascular de un tallo de una planta, F) Células epiteliales. Obsérvese que prácticamente no hay sustancia intercelular, G) Imagen de microscopía electrónica del tejido nervioso donde prácticamente no existe matriz extracelular