TEMA 8organulosnomembranosas

TEMA 8. EL CITOSOL Y LAS ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS DE LA
CÉLULA
ÍNDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Citoplasma (hialoplasma o citosol)
Inclusiones citoplasmáticas
Citoesqueleto
Centrosoma
Cilios y flagelos
Ribosomas
Pared celular
Matriz extracelular
1. CITOPLASMA (hialoplasma o citosol)
o Es el medio celular donde se encuentran inmersos los orgánulos
citoplasmáticos.
o Se trata de un sistema coloidal muy heterogéneo.
o Alta diversidad de sus componentes
o Sufre variaciones según el momento de la fisiología celular que se
considere.
o Al microscopio óptico no se aprecia estructura alguna, pero se puede estudiar
por otras técnicas como la centrifugación diferencial.
o Los análisis químicos revelan una proporción de agua en torno a 85%, pero
puede variar, pasando de sol a gel.
o En disolución o suspensión coloidal hay toda clase de biomoléculas e
intermediarios metabólicos.
Las funciones del citoplasma serían las siguientes:
1. Regulador del pH intracelular
2. Compartimento donde se realizan gran número de reacciones metabólicas:
• Glucogenogénesis
• Glucogenolisis
• Biosíntesis de aminoácidos
• Modificaciones de proteínas
• Biosíntesis de ácidos grasos
• Reacciones con participación de ATP y ARNt
2.INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS
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Las sustancias acumuladas más frecuentes son:
1) Pigmentos: LIPOFUCSINA.
Se observa como una acumulación de material marrón, naranjado
La Lipofucsina se origina a partir de cuerpos residuales que contienen una
mezcla de fosfolípidos degradados.
.
2) Lípidos. En condiciones normales, el volumen que alcanzan es muy grande
y pueden rechazar el núcleo hacia la periferia, como ocurre en el caso de los
adipocitos.
3)Glucógeno. Es un polímero de glucosa, producto de reserva que se
acumula en forma de gránulos en el citoplasma celular. Cuando se requiere
energía, se produce la conversión de glucógeno a glucosa.
3. CITOESQUELETO
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Es una red compleja de fibras proteicas que se extienden por todo el
citoplasma.
Es una estructura muy dinámica
Está implicada en el mantenimiento o los cambios de forma de la célula y de
su estructura interna, en los movimientos celulares y endocelulares de
orgánulos y estableciendo vías de comunicación entre distintas áreas
celulares.
Hay tres tipos de componentes fibrosos:
• Microfilamentos,
• Microtúbulos
• Filamentos intermedios
3.1 Microfilamentos
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Son los componentes más abundantes del citoesqueleto y responsables de
muchas funciones en la célula. Estos microfilamentos son: de actina (dos
cadenas de actina enrolladas helicoidalmente) y de miosina (filamentos
gruesos).
Las principales funciones:
1. Mantienen la forma de la célula.
2. Facilitan la emisión de los pseudópodos, que posibilitan el
desplazamiento celular y la fagocitosis. El movimiento se basa en la
transición de sol a gel que realiza el citoplasma celular.
3. Estabilizan las prolongaciones citoplasmáticas (microvellosidades, con
un armazón de filamentos de actina asociados a moléculas de otras
proteínas).
4. Movimiento contráctil de las células musculares. Asociada a los
filamentos de miosina
5. Ciclosis (movimiento interno del citoplasma de las células vegetales,
que arrastra a orgánulos).
6. Citocinesis (formación del anillo contráctil en el tabique telofásico de las
células animales), asociándose fibras de actina y de miosina.
3.2 Filamentos intermedios
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Llamados así por su tamaño (unos 10 nm de diámetro) intermedio entre
microtúbulos y microfilamentos.
Son proteínas fibrosas, resistentes y estables.
Hay tres tipos de filamentos intermedios citoplasmáticos
1. Queratinas, (células epiteliales)
2. Vimentinas (tejido conjuntivo)
3. Neurofilamentos (células nerviosas)
Otro tipo de filamentos intermedios están en el núcleo, formando la lámina
nuclear interna.
Las funciones serían las siguientes:
1. Su principal función es otorgar resistencia a la célula al estrés mecánico,
gracias a la formación de largos polímeros.
2. También contribuyen al mantenimiento de la forma celular junto con el
resto de los componentes del citoesqueleto,.
3. Ayudan a la distribución y posicionamiento de los orgánulos celulares.
3.3 Microtúbulos
 Es el componente más abundante del citoesqueleto.
 Están constituidos por moléculas de tubulina, formando dímeros
 -tubulina
 -tubulina
 Un microtúbulo es una estructura cilíndrica y hueca de unos 250 nm de
diámetro y varias micras de longitud en la que los dímeros de tubulina están
asociados en 13 protofilamentos lineares que constituyen las paredes del
microtúbulo.
 Las funciones son las siguientes:
1. Movimiento de la célula:

Junto a los microfilamentos de actina, participan en la emisión de
prolongaciones citoplasmáticas o pseudópodos,

Asimismo, son los principales elementos estructurales de los
cilios y los flagelos.

La forma celular.
2. Organización y distribución de orgánulos y transporte intracelular.
3. Separación de cromosomas (huso mitótico o acromático
4. Forman estructuras muy estables como: centríolos, cilios y flagelos.
4.CENTROSOMA
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Está sólo en células animales, próximo al núcleo y sin membrana.
En las plantas no hay centríolos, pero si la presencia de proteínas específicas
del centrosoma.
El centrosoma está formado por dos centríolos centrales, dispuestos
perpendicularmente entre sí, que reciben juntos el nombre de diplosoma
Rodeando a éstos hay un material de aspecto amorfo y denso, llamado
material pericentriolar.
Todo el conjunto recibe el nombre de Centro Organizador de Microtúbulos
(COMT).
De la centrosfera parten unas fibras, denominadas áster (microtúbulos
dispuestos de forma radial).
Funciones:
• Participar en la división celular, ya que a partir de los centriolos se
forman los microtúbulos del huso acromático
• Formar cilios y flagelos. El corpúsculo basal que se halla en la base de
cada cilio y flagelo es un centríolo típico, que sirve de anclaje y
organización de los microtúbulos que forman la estructura interna del
cilio o del flagelo.
5. CILIOS Y FLAGELOS
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Son prolongaciones de la membrana plasmática dotadas de movimiento que
aparecen en muchos tipos de células animales.
En células libres tienen una función locomotriz, ya que proporcionan
movimiento a la célula.
Cuando aparecen en células fijas provocan el movimiento del fluido
extracelular formando pequeños remolinos que atrapan partículas.
La diferencia entre unos y otros estriba en el tamaño y el número.
 CILIOS: Pequeños (2 a 10 µm) y muy numerosos.
 FLAGELOS: Largos (hasta 200 µm) y escasos.
En ambos casos el diámetro (unas 2 µm) y la estructura interna es la misma.
En ambos se distinguen cuatro zonas:
1.
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3.
4.
Tallo o axonema
Zona de transición
Corpúsculo basal
Raíces ciliares.
1. AXONEMA
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Hay una membrana plasmática y una matriz o medio interno.
Axonema formado por un sistema de nueve pares de microtúbulos periféricos
y un par de microtúbulos centrales, paralelos al eje del cilio o flagelo (9+2).
Los dos microtúbulos centrales son completos (13 protofilamentos)
En los perifericos, el A es completo, y el B sólo tiene 10 protofilamentos. Estos
dos microtúbulos se unen por la proteína tektina.
Los dobletes vecinos se unen por puentes de nexina.
El microtúbulo A emite dos prolongaciones de otra proteína llamada dineína
(responsable del movimiento)
2. ZONA DE TRANSICIÓN
La zona de transición no se halla rodeada de membrana, ya que se sitúa en el
citoplasma.
Carece del doblete central.
Es la base del cilio o flagelo y aparece la placa basal, que conecta la base del
cilio o flagelo con la membrana plasmática.
3. CORPÚSCULO BASAL
Estructura identica al centríolo (9+0)
Lugar donde se organizan los microtúbulos que constituyen el axonema.
Presenta tripletes y en él se aprecian dos zonas: una distal que es similar a un
centríolo, y una proximal en la que aparece un eje central proteico del que
parten radialmente proteínas hacia los tripletes de la periferia; esta estructura
se denomina «rueda de carro».
4. RAÍZ
La raíz es un conjunto de microfilamentos de función contráctil.
La función de estos, parece estar relacionada con la coordinación del
movimiento especialmente en los cilios.
6. RIBOSOMAS
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Descubiertos por Palade en 1953.
Sólo pueden observarse al microscopio electrónico (250 Å de diámetro).
Son orgánulos carentes de membrana.
Aparecen dispersos por el hialoplasma o adheridos a las membranas del
retículo endoplasmático y núcleo celular.
Pueden estar libres o encadenadas (polisomas o polirribosomas)
Estructura de los ribosomas
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Hay dos subunidades de forma aproximadamente globular, una mayor y otra
menor, que presentan distintos sitios de unión del ARNm, del ARNt y a las
endomembranas.
Ambas pueden aparecer separadas o permanecer unidas.
Las dos subunidades se forman en el nucléolo, donde se unen el ARNr y las
proteínas ribosomales.
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Estas últimas, se han formado en el citoplasma y tienen que emigrar hasta el
nucléolo. Las subunidades salen separadas del núcleo y se juntan en el
citoplasma.
El análisis químico revela que tienen una composición de casi un 50% de
agua y que el resto son diversas proteínas unidas a ARNr. Además, hay iones
Mg2+ responsables de mantener unidas proteínas y ARNr, y también a las
subunidades
Funciones de los ribosomas
1. Síntesis de las proteínas, es decir, la traducción del mensaje genético en
forma de cadena polipeptídica.
2. Para ello, la hebra de ARNm portadora del mensaje mantiene el polisoma
como el hilo de un collar.
3. Los ARNt cargados con los aminoácidos llegan y los aminoácidos van
uniéndose entre sí por enlaces peptídicos.
4. En general, la subunidad pequeña está implicada en la tarea genética (unión
con el ARNm y los ARNt a los sitios A y P), mientras la subunidad grande
realiza la tarea bioquímica (transferencia y unión de cada aminoácido con el
siguiente)
7. PARED CELULAR
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La pared celular es una matriz extracelular compleja que rodea a las células
vegetales (también tienen pared celular bacterias, algas y hongos).
La pared celular de las células vegetales está formada por celulosa,
hemicelulosa y pectina.
Estructura.
Cuando una célula vegetal se divide, se forma la nueva pared celular por el
depósito de las siguientes capas:
1. Lámina media de pectinas. Es la primera en formarse entre dos células que
acaban de dividirse y permanecen unidas. En algunas zonas de comunicación
entre células vecinas no aparece esta lámina (plasmodesmos)
2. Pared primaria de celulosa y matriz de hemicelulosa y pectinas. que la célula
va depositando durante el crecimiento entre la membrana plasmática y la
lámina media. Permite el crecimiento.
3. Pared secundaria con abundantes fibras de celulosa y una matriz más
escasa de hemicelulosa, que forma hasta tres capas diferentes. Es muy rígida
(contiene lignina) y difícilmente deformable, por lo que sólo aparece en células
especializadas de los tejidos esqueléticos y conductores
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Funciones de la pared celular
1. La pared celular da forma y rigidez a la célula e impide su
ruptura.
Sin la pared celular debido a la una elevada concentración de moléculas se
produciría entrada masiva de agua que acabarían por hincharla y romperla
2. Es responsable de que la planta se mantenga erguida.
8. MATRIZ EXTRACELULAR
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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.
Destacamos las siguientes componentes de la matriz:
1.
Colágeno.
 El colágeno es una proteína fibrosa formada por tres cadenas
(cadenas α) espiralizadas sobre si mismas.
 Proporciona estructura, resistencia a la rotura y consistencia a la
matriz.
 El colágeno es la principal proteína de la matriz extracelular (25%
de las proteínas). Está constituido por una triple hélice ordenada hacia
la izquierda, con tres residuos aminoacídicos por vuelta. Uno de ellos
siempre es glicina y de los otros dos es bastante frecuente que uno sea
prolina y otro hidroxiprolina
2.
Elastina
•
La elastina es una proteína fibrosa que se comporta como una goma
frente a la tracción.
•
Proporciona elasticidad a la matriz.
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Tejidos de los vertebrados, como la piel, vasos sanguíneos o los
pulmones, necesitan al mismo tiempo ser fuertes pero elásticos para poder
cumplir con su función. En estos tejidos existe una red de fibras elásticas en
la matriz extracelular de sus células que les permite expandirse y volver a su
posición inicial
3.
Glucoproteínas : La fibronectina
•
La fibronectina es una glucoproteína que forma una trama fibrosa larga e
insoluble, con función adherente. Proporciona adhesión entre células, y entre
células y fibras de colágeno.
4.
Proteoglucanos
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Son moléculas que presentan una proteína filamentosa central a la que
se unen numerosos filamentos de glucosaminglucanos (GAG), originando
estructuras plumosas que a su vez se fijan en una larga molécula de ácido
hialurónico.
•
Son muy hidrófilas y retienen mucha agua, lo que proporciona a la matriz
una gran resistencia frente a la compresión, permiten la migración celular a
través suyo, la difusión de moléculas hidrosolubles e incluso, dado que
forman geles con un determinado tamaño de malla, la filtración selectiva de
estas moléculas.
Función de la matriz extracelular
 Mantiene unidas a las células formando tejidos, y a los tejidos formando
órganos



Permite la difusión de sustancias
Permite la migración de células
Da consistencia, elasticidad y resistencia a la tracción a los órganos