fisiologia celular
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FISIOLOGÍA CELULAR
Mg. William Beltrán Mejía
FISIOLOGÍA HUMANA
Clase N°01:
FISIOLOGÍA HUMANA
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EL DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULARobert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.
Robert Hooke Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio
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EL DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
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TEORÍA CELULAREstos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en el siglo XIX lo que se conoce como Teoría Celular, que dice lo siguiente:
1. Todo ser vivo está formado por una o más células.
2. La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo.
3. Toda célula procede de otra célula preexistente.
4. El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas.
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ESTRUCTURA DE LA CÉLULA
MEMBRANA PLASMÁTICA: una membrana que la separa del medio externo, pero que permite el intercambio de materia.
La estructura básica de una célula consta de:
CITOPLASMA: una solución acuosa en el que se llevan a cabo las reacciones metabólicas.
ADN: material genético, formado por ácidos nucleicos.
ORGÁNULOS SUBCELULARES: estructuras subcelulares que desempeñan diferentes funciones dentro de la célula. FISIOLOGÍA HUMANA
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TIPOS DE CÉLULASPodemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:
CÉLULA PROCARIOTA• El material genético ADN está libre en el
citoplasma.• Sólo posee unos orgánulos llamados
ribosomas.• Es el tipo de célula que presentan las
bacteriasCÉLULA EUCARIOTA
• El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo.
• Poseen un gran número de orgánulos.• Es el tipo de célula que presentan el resto de
seres vivos.FISIOLOGÍA HUMANA
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TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS
Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal
Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por:
Tener una pared celular además de membranaPresenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis
Carece de centriolosFISIOLOGÍA HUMANA
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ORGÁNULOS CELULARESMitocondrias: responsables de la respiración celular, con la que la célula obtiene la energía necesaria.
Núcleo: contiene la instrucciones para el funcionamiento celular y la herencia en forma de ADN.Retículo: red de canales donde se fabrican lípidos y proteínas que son transportados por toda la célula..
Aparato de Golgi: red de canales y vesículas que transportan sustancias al exterior de la célula.
Vacuolas: vesículas llenas de sustancias de reserva o desecho.
Lisosomas: vesículas donde se realiza la digestión celular.
Ribosomas: responsables de la fabricación de proteínas
Centriolos: intervienen en la división celular y en el movimiento de la célula.
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FUNCIONES CELULARES
Nutrición celularRelación celular
Reproducción celular
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NUTRICIÓN CELULARLa nutrición celular engloba los procesos destinados a proporcionar a la célula energía para realizar todas sus actividades y materia orgánica para crecer y renovarse.
En la nutrición heterótrofa (células animales):
• La membrana permite el paso de algunas sustancias.
• La célula incorpora partículas mayores mediante fagocitosis.
• Una vez incorporadas estas sustancias son utilizadas en el metabolismo celular.
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NUTRICIÓN CELULAREl metabolismo celular:
Es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula con la finalidad de obtener energía y moléculas para crecer y renovarse.
La Respiración Celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar en las mitocondrias.
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RELACIÓN CELULARMediante la función de relación las células reciben estímulos del medio y responden a ellos. La respuesta más común a estos estímulos es el movimiento, que puede ser de dos tipos:
Movimiento ameboide:
Se produce por formación de pseudópodos, que son expansiones de la membrana plasmática producidos por movimientos del citoplasma.
Movimiento vibrátil:
Se produce por el movimiento de cilios o flagelos de la célula.
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REPRODUCCIÓN CELULAREn las células eucariotas se produce la división por un proceso llamado “mitosis”:
• 1º en la profase: el ADN se encuentra en forma de cromosomas, la membrana del núcleo se deshace y los centriolos se han duplicado.
• 2º en la metafase: se forma el huso mitótico, filamentos a los que se unen los cromosomas.
• 3º en la anafase: las dos mitades de cada cromosoma (cromátidas) se separan hacia polos opuestos de la célula.
• 4º en la telofase: desaparece el huso y se forman las dos nuevas membranas nucleares. La célula se divide en dos células hijas.
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Forma el límite externo continuo del cuerpo celular y sus prolongaciones
En la neurona es el sitio de iniciación y conducción del impulso nervioso.
MEMBRANA CELULAR
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Tiene aproximadamente 8nm de espesor.
Al microscopio electrónico aparece como 2 líneas oscuras con una línea clara entre ambas.
1. Delimitación de compartimientos y permeabilidad selectiva
2. Da la forma y protección mecánica a la célulamás específicamente con la relación con las organelas interiores: microtúbulos y microfilamentos.
3. Transporte activo de sustancias:
FUNCIONES DE LA MEMBRANA
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4. Aislante eléctrico: mantiene un potencial y sirve como aislante eléctrico.5. Reconocimiento intercelular: glucoproteínas6. Comunicación intercelular: permite organizar sistemáticamente nuestro organismo.
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1. Mosaico Fluido: (propuesto en 1972 por Singer y Nicholson )
MODELOS
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2. Bicapa Lipídica
MODELOS
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1. Proteínas 55%2. Fosfolípidos 25%3. Colesterol 13%4. Otros lípidos 4%5. Carbohidratos 3%
El colesterol es base para una serie de compuestos en el organismo. Por eso el colesterol que no se recibe, se fabrica.
COMPOSICIÓN GENERAL
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La variedad es muy amplia. Son los fosfolípidos, el
colesterol y los glucolípidos.
Todas son moléculas anfipáticas (sus moléculas contienen una zona hidrofílica o polar y una hidrofóbica o no polar)
Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas.
1. LÍPIDOS
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Los fosfolípidos más frecuentes son: Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina y La esfingomielina.
Los fosfolípidos de las membranas son DIACILGLICERIDOS.
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Esquema de un fosfolípido
Corte esquemático de una vesícula de
fosfolípidos
FUNCIONES: Dar fluidez y consistencia: porque cuando
aumenta la Tº, el volumen de la célula aumenta y los cuerpos se dilatan tanto que podrían estallar fácilmente.
Dar elasticidad: Interviene en la permeabilidad selectiva: Intervienen en habilitar la actividad proteínica.
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1. LÍPIDOS
Colesterol: Es un esteroide que se encuentra en un alto
porcentaje en la membrana plasmática.
Es una molécula anfipática, presenta una orientación similar a la de los fosfolípidos: el grupo hidrofílico (polar) se orienta hacia el exterior de la bicapa y el sector hidrofóbico hacia el interior de la misma.
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1. LÍPIDOS
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Esquema de ubicación del colesterol en la membrana plasmática
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Esquema de ubicación del colesterol en la membrana plasmática
Funciones del Colesterol:
Hace a la membrana menos deformable y menos fluida, es decir, la estabiliza. Sin colesterol, la membrana necesitaría de una pared celular que le otorgue contención mecánica.
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1. LÍPIDOS
Funciones del Colesterol: Previene el compactamiento de las
cadenas hidrocarbonadas a bajas temperaturas, ya que evita que las colas se junten, aumenten las interacciones débiles entre las mismas y se “cristalicen” (adopten una estructura muy compacta).
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1. LÍPIDOS
Existen diversos tipos de Proteínas que pueden actuar como:1.- Elementos estructurales de la membrana2.- Receptores para hormonas y otros mensajeros químicos.3.- Transportadores de nutrientes e iones a través de la membrana.4.- Enzimas catalizadores de reacciones en la superficie de la membrana.5.- Marcadores celulares que pueden ser conocidos por el sistema inmunitario.
2. PROTEÍNAS
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TIPOS: Según su asociación con la bicapa lipídica, las
proteínas pueden ser:1. Proteínas integrales o intrínsecas.2. Proteínas periféricas o extrínsecas.
2. PROTEÍNAS
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Proteínas integrales Se encuentra firmemente adosadas
en la bicapa lipídica embebidas parcial o totalmente en ella, estas ultimas se denominan proteínas transmembrana pues se extiende de un lado a otro de la membrana haciendo profusión por ambas caras y son las mas numerosas.
Las proteínas transmenbrana están implicadas en los procesos de transporte,
Otras actúan como transportadores uniéndose a una determinada sustancia, haciendo que se mueve de un lado a otro de la membrana.
2. PROTEÍNAS
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Proteínas periféricas No se encuentran embebidas
(unidas en contacto)en la capa lipidica si no que son como apéndices en la superficie externa o interna y estan unidas débilmente con los fosfolipidos o con proteínas integrales
Este tipo de proteínas desarrollan funciones enzimáticos
Tipos de Proteínas
2. PROTEÍNAS
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Las membranas celulares contienen entre un 2-10% de glúcidos. Glucolípidos y glucoproteínas. Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las
glucoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica de la membrana plasmática formando una estructura llamada glicocálix.
3. GLÚCIDOS
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Funciones glicocálix:
Proteger a la célula de agresiones mecánicas o físicas.
Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido extracelular.
3. GLÚCIDOS
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Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno.
Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores.
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ESQUEMA DEL GLUCOCÁLIX DE UNA CÉLULA EUCARIOTA
MECANISMOS DE TRANSPORTE
Las proteínas de transportes son transmembranas que facilitan el mov.selectivo de pocos o con frecuencia de sólo una sustancia a través de la membrana.
MECANISMOS DE TRANSPORTE
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Membrana Celular
Difusión simple
DifusiónFacilitada
TransporteActivo
TransportePasivo
MECANISMOS DE TRANSPORTE
Ósmosis
Mecanismos transporte transmembrana
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Las sustancias que son apolares y liposolubles como oxigeno y nitrógeno atraviesan directamente la bicapa lipidica.
Las moléculas polares pequeñas no cargadas eléctricamente como el C02 y la urea también se difunden con rapidez a través de la membrana.
DIFUSIÓN SIMPLE
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El oxigeno al estar siempre en mayor concentración en la sangre que en las células, se mueve continuamente hacia el interior de las mismas. Mientras que el dióxido de carbono ( CO2) con una mayor concentración intracelular se mueve desde las células hacia la sangre.
DIFUSIÓN SIMPLE
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Las moléculas polares grandes y sin carga como la glucosa, se difunden con mucha lentitud.
Las partículas polares y cargadas eléctricamente como los iones, que son insolubles en la bicapa lipidica, pueden difundirse a traves de la membrana si tienen el tamaño adecuado para pasar por los poros acuosos o hidrofílicos de los canales proteicos.
DIFUSIÓN SIMPLE
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DIFUSIÓN SIMPLE
GRADIENTES: Las moléculas se mueven siguiendo sus gradientes
químicos, de un área de mayor concentración hacia otra de menor concentración.
Por otro lado, los cationes se mueven hacia áreas cargadas negativamente, mientras que los aniones se mueven hacia áreas con cargas positivas, a favor de su gradiente eléctrico.
DIFUSIÓN FACILITADA
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Proteínas Transportadoras
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Concepto: Cuando las proteínas transportadoras mueven
a las sustancias en dirección de sus gradientes químicos o eléctricos, no se requiere gasto de energía, y a este proceso se le conoce como difusión facilitada. Ejm: transporte glucosa.
DIFUSIÓN FACILITADA
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Difusión facilitada por canales iónicos
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Cuando se mueven en contra de sus gradientes eléctricos y químicos, por lo que requieren energía.
En las células animales esta energía se suministra por la hidrólisis del ATP.
Por esta razón la mayoría de moléculas transportadoras son ATPasas; es decir catalizan la hidrólisis del ATP.
Ejm: Na+ - K+ ATPasa (Bomba Na+ - K+)
TRANSPORTE ACTIVO
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TIPOS DE TRANSPORTE
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Proteínas Transporte1
UniportadorasTransportan una sola sustancia.
2SimportadorasEl transporte requiere la unión de más de una sustancia con la proteína de transporte y dichas sustancias se transportan juntas a través de la membrana.
3AntiportadorasIntercambian una sustancia por otra. La Na+ - K+ ATPasa es un típico antiportador.
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CITOPLASMA Se encuentra rodeado por la membrana plasmática y en su interior encontramos el
núcleo y las estructuras citoplasmáticas Se divide en dos:
Una parte indiferenciada o citosol que es la zona que no presenta estructuras y está formado en un 80% por agua.
Y otra parte es el citoplasma diferenciado, aquí hay productos derivados del metabolismo celular, el citoesqueleto, los orgánulos y el núcleo.
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MICROFILAMENTOSSe encuentran en la totalidad de las células y están constituidos
por proteínas filamentosas como la actina que produce el acortamiento y la elongación de las microvellosidades, son las responsables de la estructura celular.
COMPONENTES DEL CITOESQUELETO
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FILAMENTOS INTERMEDIOS• Son característicos de determinadas estirpes celulares.• Según donde se encuentren reciben diferentes nombres:
Los que se sitúan en las células musculares se llaman miofilamentos. Los que están en las células epiteliales de la epidermis reciben el nombre de
tonofilamentos, que están constituidos por citoqueratina.
COMPONENTES DEL CITOESQUELETO
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Son orgánulos celulares que solo pueden ser descritos por microscopio electrónico. Son muy pequeños y aparecen como partículas moderadamente electrodensas con una subunidad grande y otra pequeña que están acopladas.
Se encuentran de forma libre por todo el citoplasma (hialoplasma) o formando acúmulos que se llaman polisomas, que son grupos de 5 a 20 ribosomas unidos por un filamento de ARN mensajero. También aparecen asociados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso y a la membrana nuclear y en el interior de las mitocondrias. Su función es la síntesis de las proteinas
RIBOSOMAS
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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSOEstá formado por una red interconexionada de túmulos membranosos, vesículas y cisternas.
La mayor parte de su superficie está ocupada por ribosomas que le van a dar un aspecto granular o rugoso.
Lo podemos encontrar asociado al aparato de Golgi y sus funciones son la síntesis de proteínas, el transporte y una función mecánica porque también sirve de soporte a la célula.
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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISOEs una red irregular de túmulos y vesículas membranosas carentes de ribosomas, se encuentra en continuidad con el retículo endoplasmático rugoso y con el aparato de Golgi.
La mayoría de las células no tienen gran cantidad de retículo endoplasmático liso, se encuentran como elementos dispersos entre los orgánulos a excepción de las células hepáticas y en las células especializadas en la síntesis de lípidos.
Se especializa en el transporte intercelular de iones Ca+, también destoxifica productos nocivos y drogas, que se realiza en las células hepáticas
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Se encuentra constituido por cisternas, en número de 4 a 8 conformando un dictiosoma, cada cisterna tiene una pared central estrecha que se dilata en los extremos.
Presenta dos caras, una convexa que es la cara de formación donde se encuentran las vesículas de formación y una cara cóncava que es la cara de maduración o secreción que serán liberados al exterior por exocitosis. Todas estas cisternas están rodeadas de membrana plasmática.
Se encuentra asociado al retículo endoplasmático rugoso y sus funciones son, intervenir en la síntesis proteica y participar en el intercambio de membranas y en la síntesis de glicoproteínas y glicolípidos de membrana.
COMPLEJO DE GOLGI
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LISOSOMAS
Están rodeadas por membrana y se van a formar a partir del retículo endoplasmático rugoso y el aparato de Golgi, en su interior se encuentran enzimas hidrolíticas que van a producir la degradación de moléculas como hidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Puede ser de dos tipos: Lisosomas primarios que van a tener una morfología variable y a microscopio
electrónico se observa un contenido granular amorfo. Lisosomas secundarios, a microscopio electrónico se observan unas masas
mas electrodensas.
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Son orgánulos pequeños y esféricos que están rodeados de membrana y son muy similares a los lisosomas, la diferencia es que tienen enzimas oxidativas de tipo oxidasas que van a participar en la oxidación de los ácidos grasos, de esta oxidación se va a formar un compuesto que es citotóxico (puede matar a la célula) y va a ser utilizado por las células del sistema de defensa para matar microorganismos.
PEROXISOMAS
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Son orgánulos alargados, son móviles, su organización dentro de la célula es en los lugares donde se requiera mayor energía.
Su número es variable dependiendo de la actividad de la célula, su estructura consiste en una doble membrana, una externa y una interna que va a formar pliegues o crestas mitocondriales.
Entre ambas membranas está el espacio intermembranoso y en el interior de la membrana interna se encuentra la matriz mitocondrial, al microscopio electrónico en la membrana interna podemos encontrar encimas implicados en la producción de ATP. También podemos encontrar ribosomas en la matriz mitocondrial que dan un aspecto granulado y ADN.
La función de las mitocondrias es participar en la respiración celular con la formación de ATP.
MITOCONDRIAS
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Es donde se encuentra el material genético y donde se codifican todas las proteínas que tiene la célula.
Está rodeado por una membrana nuclear formada por dos membranas, una interna y otra externa, entra las dos está el espacio perinuclear.
En estas membranas hay dos puntos donde se encuentran unidas dejando pequeños orificios que son los poros nucleares, estos orificios están rodeados por 8 proteínas en forma de anillo que conforman el complejo de Golgi.
NÚCLEO CELULAR
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En el interior del núcleo esta la matriz nuclear o el nucleoplasma en cuyo interior podemos encontrar la cromatina que son todas las estructuras electrodensas que podemos observar al microscopio.
La cromatina es ADN cromosómico asociado a las núcleo proteínas, estas pueden ser de dos tipos:
Las histonas que son poco abundantes e intervienen en el plegamiento del ADN
Las no histonas que son mas abundantes e intervienen en la replicación del ADN.
Dependiendo del grado de plegamiento de la cromatina hay dos tipos:
La heterocromatina que el ADN está plegado La eucromatina que son hebras dispersas de ADN.
CROMATINA
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Al microscopio electrónico se observa una estructura mas densa y al óptico generalmente es basófilo.
El número de nucleolos dentro del núcleo es de uno o de dos, la composición es de ADN, núcleo proteínas, proteínas encimáticas y ARN.
En el núcleo hay 3 porciones: La pars fibrilar que son filamentos sueltos
de ARN y proteínas. La pars granular que son gránulos de ARN
y proteínas (estas dos partes conforman el nucleolema)
Heterocromatina que se encuentra asociada al nucleolo.
NUCLEOLO
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Transporte en masa
Membrana envuelve la sustancia progresivamente hasta formar un saco membranoso que se desprende de la membrana quedando en el interior de la célula.
Sustancias son trasladadas del intra al extracelular envuelta en un saco o vesícula membranosa, vaciando su contenido al exterior.
Exocitosis EndocitosisFagocitosis
Hormonas, neurotransmisores, secreción de moco
Pinocitosis
Mediada por receptor
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Exocitosis
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Se efectúa por invaginación de la membrana plasmática y luego se unen los extremos, dando lugar a una vesícula pinocitica que encierra una pequeña porción de líquido intersticial con los correspondientes solutos disueltos
Parte de la membrana plasmática y del citoplasma se expanden y rodean la partícula hasta formar el fagosoma que luego se desprende de la membrana y pasa a unirse con los lisosomas citoplasmáticas (LIC), en cuyo interior existe enzimas que digieren el contenido fagocítico
Endocitosis
Fagocitosis Pinocitosis
Similar a pinocitosis. Muy selectivo. Cuenta con recpetores (proteìnas de MC) que se unen sòlo a determinadas moléculas.Tanto los receptores como las sustancias unidas a ellas pasan al interior formando una pequeña vesícula.
Mediada porreceptor
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PINOCITOSIS
TIPOS DE ENDOCITOSIS
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POTENCIAL DE MEMBRANA O POTENCIAL DE ACCION
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GÉNESIS POTENCIAL MEMBRANA
Ion Concentración (mmol/L de H2O)
Potencial de Equilibrio (mV)
Dentro de la célula
Fuera de la célula
Na+ 15.0 150.0 +60 K+ 150.0 5.5 -90 Cl- 9.0 125.0 -70 Potencial de membrana en reposo = - 70 mV
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La membrana celular en reposo es estimulada por estímulos mecánicos, eléctricos y químicos, produciendo en el interior de ella cambios iónicos.
POTENCIAL DE ACCIÓN
ESTÍMULO
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Una vez generado, se propaga a lo largo de la membrana y es conducido como impulso nervioso.
Una vez que el impulso nervioso se ha propagado sobre una región dada de la membrana, no puede provocarse otro potencial de acción en forma inmediata.
La duración de este estado no excitable se denomina periodo refractario.
POTENCIAL DE ACCIÓN
