Membrana Celular, Organelos

TRANSPORTE DE MEMBRANA

Es de vital importancia para la célula poder transportar moléculas hacia afuera y adentro de ella misma.
El  transporte de membrana es el que regulan el paso de solutos, como iones y pequeñas moléculas, a través demembranas plasmáticas, esto es, bicapas lipídicas que poseen proteínas embebidas en ellas. Dicha propiedad se debe a la selectividad de membrana, una característica de las membranas celulares que las faculta como agentes de separación específica de sustancias de distinta índole química; es decir, la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de otras.
Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas concretas. Puesto que la diversidad y fisiología de las distintas células de un organismo está relacionada en buena medida con su capacidad de captar unos u otros elementos externos, se postula que debe existir un acervo de proteínas transportadoras específico para cada tipo celular y para cada momento fisiológico determinado; dicha expresión diferencial se encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de los genes codificantes para esas proteínas y su traducción, es decir, mediante los mecanismos genético-moleculares, pero también a nivel de la biología celular: dichas proteínas pueden requerir de activación mediada por rutas de señalización celular, activación a nivel bioquímico o, incluso, de localización en vesículas del citoplasma.

Diagrama de una membrana plasmática. 1. fosfolípido 2. colesterol 3. glicolípido 4. glúcido 5. proteína transmembrana 6. glicoproteína 7. proteína anclada a un fosfolípido 8. glicoproteína periférica.
Dado la importancia del transporte a través de la membrana la célula utiliza un gran numero de mecanismos de transporte. Estos mecanismos caen dentro de una de estas tres categorías: difusión simple, difusión facilitada, transporte activo y transporte pasivo.

Difusión simple-pasiva

Difusión simple , significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana. La difusión es siempre a favor de un gradiente de concentración. Esto limita la máxima concentración posible en el interior de la célula (o en el exterior si se trata de un producto de desecho).
La efectividad de la difusión está limitada por la velocidad de difusión de la molécula.
Por lo tanto si bien la difusión es un mecanismo de transporte suficientemente efectivo para alguna moléculas (por ejemplo el agua), la célula debe utilizar otros mecanismo de transporte para sus necesidades.
Es un fenómeno espontáneo puesto que suceden incrementando la entropíadel sistema, y disminuyendo la energía libre. No requiere de la intervención de proteínas de membrana, pero sí de las características de la sustancia a transportar y de la naturaleza de la bicapa. Para el caso de una membrana fosfolipídica pura, la velocidad de difusión de una sustancia depende de su:
gradiente de concentración,
hidrofobicidad,
tamaño,
carga, si la molécula posee carga neta.
Estos factores afectan de diversa manera a la velocidad de difusión pasiva:
a mayor gradiente de concentración, mayor velocidad de difusión,
a mayor hidrofobicidad, esto es, mayor coeficiente de partición, mayor solubilidad en lípido y por tanto mayor velocidad de difusión,
a mayor tamaño, menor velocidad de difusión,
dado un potencial de membrana, es decir, la diferencia de potencial entre la cara exoplasmática y la endoplasmática de la membrana, y un gradiente de concentración se define un gradiente electroquímico que determina las direcciones de transporte energéticamente favorables de una molécula cargada, dependiendo de la naturaleza de ésta y del signo del potencial, si bien la mayor parte de las células animales poseen carga negativa en su exterior.

Difusión facilitada

La difusión facilitada utiliza canales (formados por proteínas de membrana) para permitir que moléculas cargadas (que de otra manera no podrían atravesar la membrana) difundan libremente hacia afuera y adentro de la célula. Estos canales son usados sobre todo por iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-.
La velocidad del transporte facilitado esta limitado por el numero de canales disponibles, mientras que la velocidad de difusión depende solo del gradiente de concentración.

Bajo el mismo principio termodinámico que en el caso de la difusión simple, es decir, que el soluto a transportar lo hace a favor de gradiente, la difusión facilitada opera de modo similar, pero está facilitada por la existencia de proteínas canal, que son las que facilitan el transporte de, en este caso, agua o algunos iones y moléculas hidrófilas. Estas proteínas integrales de membrana conforman estructuras en forma de poro inmersas en la bicapa, que dejan un canal interno hidrofílico que permite el paso de moléculas altamente lipófobas como las mencionadas anteriormente. La apertura de este canal interno puede ser constitutiva, es decir, continua y desregulada, en los canales no regulados, o bien puede requerir una señal que medie su apertura o cierre: es el caso de los canales regulados.


La difusión facilitada involucra el uso de un proteína para facilitar el movimiento de moléculas a través de la membrana. En algunos casos, las moléculas pasan a través de canales con la proteína. En otros casos, la proteína cambia su forma, permitiendo que las moléculas pasen a través de ella.


TRANSPORTE PASIVO


El transporte de sustancias desde el medio externo hacia el citoplasma y viceversa puee darse por medio de un transporte pasivo. Este tipo de transporte de da cuando las moléculas se desplazan por causa de gradientes de concentración, electricidad, presión, es decir, se mueven de la zona mas concentrada a la menos concentrada. Este desplazamiento no requiere de energía adicional (ATP), por lo cual recibe el nombre de transporte pasivo.

TRANSPORTE ACTIVO


Este transporte moviliza solutos en contra de sus gradientes electroquímicos. Evidentemente las células no pueden depender exclusivamente del transporte pasivo. El transporte activo de solutos en contra del gradiente electroquímico es esencial para el mantenimiento de la composición iónica intracelular y para importar solutos que se encuentran en una menos concentración en el exterior que en el interior de las células.
En él se efectúa un transporte en contra del gradiente de concentración o electroquímico y, para ello, las proteínas transportadoras implicadas consumen energía metabólica (comúnmente adenosín trifosfato). La hidrólisis del compuesto que actúa como moneda energética puede ser muy evidente, como en el caso de los transportadores que son ATP asas, o puede tener un origen indirecto: por ejemplo, los cotransportadores emplean gradientes de determinados solutos para impulsar el transporte de un determinado compuesto en contra de su gradiente, a costa de la disipación del primer gradiente mencionado. Pudiera parecer que en este caso no interviene un gasto energético, pero no es así puesto que el establecimiento del gradiente de la sustancia transportada colateralmente al compuesto objetivo ha requerido de la hidrólisis de ATP en su generación mediante unos determinados tipos de proteínas denominados bombas. Por ello, se define transporte activo primario como aquél que hidroliza ATP de forma directa para transportar el compuesto en cuestión, y transporte activo secundario como aquél que utiliza la energía almacenada en un gradiente electroquímico.

OSMOSIS


La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay menor concentración de solutos al de mayor concentración para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipidica. De acuerdo al medio en que se encuentre una celula , la osmosis varía. La función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras, la ósmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable.


En un medio isotónico hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso constante de agua.
En un medio hipotonico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citolisis.
En un medio hipertonico, la célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenacion
Osmosis de la célula vegetal:


En un medio isotonico, existe un equilibrio dinámico.
En un medio hipoton la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia
En un medio hipertonico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plamolisis.

ORGANELOS CITO PLASMÁTICOS

Los orgánulos llamados también organelas, organelos o mejor elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el citoplasma de una célula Eucariota, que tienen una forma y unas funciones especializadas bien definidas y diferenciadas. La célula Procariota normalmente carece de orgánulos.

En la célula eucariota, el citoplasma es el espacio comprendido entre la membrana plasmática y el núcleo celular cuya función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de los mismos.

Se encarga de proteger el contenido celular, hace contacto con otras células permitiendo la comunicación celular, proporciona receptores para las hormonas, las enzimas y los anticuerpos. Regula de manera selectiva la entrada y salida de materiales de la célula.

CITOPLASMA: Es el contenido intracelular, que sirve como sustancia en la cual se presentan y realizan todas las reacciones químicas.

NÚCLEO: contiene el material genético en forma de genes o bien en forma de cromatina, y se encarga de regular las actividades celulares.

            

RIBOSOMAS: Son organelos que localizamos libres en el citoplasma, en tripletes anclados en el citoplasma (polisomas) o bien anclados en el sistema retículo endoplásmico rugoso. Son los organelos encargados de la síntesis de proteínas.

CITOESQUELETO 

MICROFILAMENTOS: Forman parte del citoesqueleto, están involucrados con la contracción de la fibra muscular, proporcionan estructura y forma, ayudan en el movimiento celular e intracelular.

MICROTUBULOS: Forman parte del citoesqueleto, proporcionan estructura y forma, forman canales de conducción intracelular, ayudan en el movimiento intracelular, forman la estructura de los flagelos, cilios, centriolos, y del huso mitótico.

FILAMENTOS INTERMEDIOS: Forman parte del citoesqueleto, proporcionan reforzamiento estructural en algunas células.

ORGANELOS:  Se denomina orgánulos llamados también organelas, organelos o también elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el citoplasma  de una célula eucariota. que tiene una forma y unas funciones especializadas bien definidas y diferentes. la célula procariota normalmente  carece de orgánulos.

RETÍCULO ENDOPLASMATICO: Es un conjunto de cisternas o tubulos localizados en el citoplasma, que se encargan de las siguientes funciones: contribuye al apoyo mecánico, facilita el intercambio celular de materiales con el citoplasma, proporciona una superficie para las reacciones químicas. Porporciona una vía para el transporte de químicos, sirve como área de almacenamiento, junto con el aparato de Golgi sintetiza y empaca moléculas para exportación; los ribosomas asociados con el retículo endoplásmico granular o rugoso sintetizan proteínas, el sistema retículo endoplásmico liso sintetiza lípidos, destoxifica ciertas moléculas, y libera iones de calcio involucrados en la contracción muscular.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

ESTRUCTURA

Sacos membranosos intercomunicados con ribosomas adheridos.

FUNCIÓN

Síntesis, procesamiento y almacenamiento de proteínas para la exportación

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO

ESTRUCTURA

Cisternas membranosas tubulares intercomunicadas.

FUNCIÓN

Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Tratamiento y eliminación de sustancias tóxicas.

MITOCONDRIAS: son organelos intracitoplasmáticos importantes en la utilización de la glucosa, el oxígeno y el adenosintrifosfato, los cuales son incluidos en un conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la mitocondria que reciben el nombre de CICLO DE KREBS, donde al final se obtiene bióxido de carbono, agua y adenostintrifosfato como compuesto rico en energía. Por este motivo en algunos de los textos se puede encontrar que la mitocondria es el sitio de producción del ATP.

APARATO DE GOLGI: Empaca proteínas sintetizadas, para secreción junto con el retículo endoplasmico; forma lisosomas, secreta lípidos, sintetiza carbohidratos, combina carbohidratos con proteínas, para formar glucoproteínas para la secreción.

LISOSOMAS: Representan el aparato digestivo celular, se encargan de digerir sustancias extrañas y microbios; pueden estar involucradas en la resorción ósea.

PEROXISOMAS: contienen varias enzimas como la catalasa, relacionada con el metabolismo del peróxido de hidrógeno.

RIBOSOMAS: 

ESTRUCTURA

Dos subunidades formadas por ARN y proteínas. Pueden aparecer libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático rugoso.

FUNCIÓN
Síntesis de proteínas.

VACUOLAS: Espacios dentro de la célula. En los tejidos vegetales duran toda la vida de la célula y son almacenes de esencias, colores, azúcares, aceites, etc. En los animales no persisten. Son digestivas, cuando en una célula joven animal se ven vacuolas que no digestiones, puede estar enferma.

ORGANELOS NUCLEARES 

Se encuentran en el nucleo de la celula, contiene la mayor parte del material genetico, se organiza en moleculas lineales de ADN que forman proteinas para formar cormosomas.

La funcion del nucleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresion genica.

¿Cual es su estructura?

* Envoltura nuclear: Se compone de dos membranas, una interna y otra externa. El espacio entre las membranas se conoce como el espacio o cisterna perinuclear.

* Poros nucleares: Canales acuosos que atraviesan la envoltura, estan compuestos por multiples proteinas.

* Lamina nuclear: Esta compuesta por proeinas denominadas proteinas laminares. Proporciona soporte mecanico al nucleo

* Cromosomas: Estan compuestos principalmente por miles de "genes" que son la unidad de informacion que transmite caracteristicas a la descendencia.

* Nucleolo: La region heterocromatica mas destacada del nucleo.

* Nucleoplasma: Medio interno semiliquido del nucleo celular, en el que se encuentran sumergidas las fibras de ADN o cromatina y fibras de ARN conocidas como nucleolos.

COMPONENTES		FUNCION
Envoltura Nuclear		Evita que las macromoléculas difundan libremente entre el nucleoplasma y el citoplasma.
Poros Nucleares		Permiten el transporte de moléculas solubles en agua a través de la envoltura nuclear
Lamina Nuclear		Sirven de lugar de anclaje  para los cromosomas y los poros nucleares
Cromosomas		Contienen la información genética
Nucleolo		Produce y ensambla los componentes ribosomicos
Nucleoplasma	Observa el funcionamiento del liquido donde están los globulos de la sangre