UD. 8. El citosol y las estructuras no

membranosas de la célula

Biología 2ºBachillerato

Marta Gómez Vera

Índice

1. Citoplasma

1. Citosol

2. Inclusiones

3. Citoesqueleto 1. Microfilamentos

2. Filamentos intermedios

3. Microtúbulos

2. Centrosoma

3. Cilios y flagelos

4. Ribosomas

5. Matriz extracelular

1. Estructura

2. Funciones

6. Pared celular

1. Pared vegetal

2. Pared celular de hongos

3. Pared bacteriana

1. Citoplasma • El citoplasma es el espacio celular comprendido entre la membrana

plasmática y la envoltura nuclear. Está constituido por el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares.

1.1. CITOSOL

• Está formado en un 85% de agua y el resto son proteínas enzimáticas, ARNm, ATP, otros nucleótidos, azúcares, aminoácidos, iones y sales minerales, etc.

• Dispersión coloidal que puede presentarse en forma de sol o gel. La variación de un estado a otro se produce en función de las necesidades metabólicas de la célula.

• Funciones: – Regular el pH.

– Reacciones metabólicas:

• Gluconeogénesis.

• Glucolisis

• Síntesis de proteínas a partir de ARNm y aminoácidos.

• Lipogénesis.

• Fermentación láctica

1.2. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS

• Sustancias de carácter hidrófobo que no están rodeadas de membrana y se encuentran en todas las células.

• Funciones: Reserva energética, pigmentos, productos finales de degradación de otras moléculas o proteínas precipitadas.

• Inclusiones de reserva:

– Glucógeno, en células animales (hepáticas y musculares)

– Lípidos: en células adiposas (animales) y en células de semillas oleaginosas.

– Aceites esenciales: terpenos en células de plantas aromáticas.

– Látex: Células vegetales de algunas plantas (Caucho, chicle)

• Pigmentos:

– Melanina, de color pardo o marrón abundante en células epiteliales animales.

– Lipofucsina: Amarillo – pardo, en células nerviosas y cardiacas envejecidas

– Hemosiderina: Degradación de hemoglobina, en células del bazo y del hígado

• Inclusiones de proteínas precipitadas que generalmente suelen ser productos de desecho.

1.3. CITOESQUELETO

• Es una red compleja de fibras proteicas que se extienden por todo el citoplasma.

1.3.1. Microfilamentos

• Más abundantes. Localizados cerca de la membrana plasmática. Son los de menor tamaño.

• Son filamentos constituidos por dos cadenas de moléculas de actina enrolladas en forma de hélice.

• La actina es una proteína globular muy abundante, aproximadamente el 10 % del total de las proteínas citosólicas.

• Está polarizada, con un extremo de polimerización y otro de despolimerización. En la célula se crean y se destruyen filamentos de actina continuamente. Es el componente del citoesqueleto más dinámico.

• Funciones

– Mantienen la forma de la célula constituyendo el córtex, que es una estructura reticular situada bajo la membrana plasmática.

– Facilitan la emisión de pseudópodos para el desplazamiento celular, así como la endocitosis.

– Permiten la estabilidad de las prolongaciones citoplasmáticas (microvellosidades intestinales, por ejemplo).

– Junto con la miosina, posibilita la contracción de las células musculares (consumiendo ATP).

– Permiten el estrangulamiento del citoplasma mediante la formación de un anillo contráctil durante la citocinesis en la división celular

Monómeros de Actina

7 nm

Filamento de actina polarizado

1.3.2. Filamentos intermedios

• Grosor intermedio entre microfilamentos y microtubúlos (10 – 15 nm)

• Función estructurales en células sometidas a esfuerzos mecánicos (epiteliales y musculares). Aparecen en células nimales pero no en todas.

• Los más representativos son:

– Neurofilamentos: axón de neurona.

– Filamentos de queratina:

• En desmosomas de células epiteliales: Son puntos de unión entre las células.

• Células superficiales de la piel que sufren un proceso de queratinizacion

• Piel, uñas, cabellos.

– Filamentos de vimentina:: en tejido conjuntivo

– Filamentos de desmina: células musculares

15nm

1.3.3. Microtúbulos

• Son el principal componente del citoesqueleto y tiene un papel organizador interno crucial en todas las células eucariotas.

• Los microtúbulos se originan a partir del centrosoma en las células animales, y de un centro organizador de microtúbulos, en las células vegetales.

• A partir de los microtúbulos se originan: El citoesqueleto, el huso acromático, los centriolos, los cilios y los flagelos.

Funciones de los microtúbulos

Movimiento celular

Pseudópodos Cilios y flagelos

Forma celular Organización y

distribución de orgánulos

Transporte intracelular

Separación de cromosomas

Huso mitótico

Formacion de estrucuturas

estables

Centriolos, cilios y flagelos

Son estructuras cilíndricas y huecas constituidos por por polimeros de dos proteinas globulares: -tubulina y -tubulina

• Los dímeros de tubulina están asociados en 13 protofilamentos lineares que constituyen las paredes del microtúbulo.

• Un microtúbulo tipo contiene trece protofilamentos. Cada protofilamento tiene una polaridad estructural: la α-tubulina siempre formará un extremo del protofilamento y la β el otro. Esta polaridad es la misma para todos los protofilamentos de un microtúbulo y por tanto el microtúbulo también es una estructura polarizada. Se denomina extremo - al extremo donde hay una α-tubulina y extremo + donde está la β-tubulina.

• Los microtúbulos se pueden clasificar en dos grandes grupos: aquellos que son estables, presentes en los cilios y flagelos, y otros más dinámicos y cambiantes que se encuentran en el citoplasma.

• Funciones:

– Realizar el movimiento de la célula: Principales elementos estructurales de cilios y flagelos.

– Sirven de base para estructurar el citoesqueleto.

– Determinan la forma de la célula.

– Organizar la distribución interna de orgánulos.

– Movilizar los cromosomas durante la división celular. Forman el huso acromático.

– Principal componente de los centriolos.

2. Centrosoma o citocentro • Zona del citoplasma donde se encuentra el centro organizador de microtúbulos (COM). Es

el centro dinámico de la célula.

• Tipos:

– Centrosoma con centriolos : En algas, protozoos y animales.

– Centrosoma sin centriolos: Zonas del citoplasma que aparecen engrosadas y claras. En hongos, vegetales superiores y algunos protozoos

• Estructura (Centrosoma con centriolos )

– Material pericentriolar: material muy denso del cual se originan los microtúbulos (COM)

– Áster: Conjunto de microtúbulos radiales que salen del material periocentriolar.

– Diplosoma:

• Inmerso en el material pericentriolar.

• Conjunto de dos centriolos dispuestos

perpendicularmente entre sí.

• Cada centriolo está formado por nueve tripletes

de microtúbulos que se disponen formando un cilindro.

• Los centriolos mantienen su estabilidad

gracias a unas proteínas que actúan de puente entre

los tripletes de microtúbulos

• Cada centriolo está formado por 9 tripletes de microtúbulos (disposición 9x3+0). Su disposición no es totalmente paralela sino que presenta una torsión que hace que se dispongan semihelicoidalmente. Los tripletes se unen entre sí por fibrillas de una proteína llamada nexina, que van desde la subunidad A de un triplete a la subunidad C del siguiente para darle cohesión. También hay fibrillas que se disponen en el interior de forma radial (similar a una rueda de carro).

• Función: Originar estructuras constituidas por microtúbulos

– Undulipodios: Cilios y flagelos.

• Es importante en la regulación del ciclo celular por la presencia en el material pericentriolar de numerosas proteínas que afectan al avance del ciclo celular y por la organización del huso mitótico. (Relacionado con esta actividad se ha implicado al centrosoma en el cáncer puesto que la mayoría de las células tumorales tienen centrosomas supernumerarios, lo que implica husos mitóticos multipolares que pueden llevar a aneuploidías)

– Citoesqueleto: El centrosoma participa en la polimerización de los microtúbulos.

Centrosoma sin centriolos

ni áster de una célula

vegetal

Centrosoma con

centriolos

y áster de una célula

animal

3. Cilios y flagelos • Son prolongaciones de la membrana plasmática dotadas de movimiento que aparecen

en muchos tipos de células animales.

• En células libres tienen una función locomotora, 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:

– Tallo o axonema

– Zona de transición

– Corpúsculo basal

– Raíces ciliares

• Estructura de cilios y flagelos

– Tallo o axonema: Envuelto por la membrana plasmatica • Un axonema consta de 9 pares de microtúbulos exteriores constituidos de tubulina

que rodean a un par central (disposición 9x2+2). Esta disposición se mantiene gracias a un entramado de conexiones proteicas internas.

• Dos microtúbulos centrales rodeados de una vaina + Nueve pares de microtúbulos periféricos.

• Proteínas

– Nexina: Une los pares de microtúbulos periféricos entre sí.

– Fibras radiales: Unen los dipletes periféricos con la vaina central

– Dineína: Función ATP – asa, que permite el movimiento entre los diferentes grupos de microtúbulos originando el movimiento

• Estructura de cilios y flagelos

– 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

• Estructura de cilios y flagelos

– Corpúsculo basal o cinetosoma

• Estructura idéntica al centriolo (9x3+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

– Raíces ciliares: Conjunto de microfilamentos con función contráctil

4. Ribosomas • Descubiertos por Palade en 1953. Sólo pueden observarse al microscopio

electrónico (200 - 250 Å de diámetro).

• Son estructuras globulares, carentes de membrana.

• Constituidos por proteínas asociadas a ARNr

• Aparecen dispersos por el hialoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático y núcleo celular. También se encuentran en la matriz de mitocondrias y estroma de cloroplastos (ribosomas similares a los de células procariotas)

• Pueden estar libres o encadenadas (polisomas o polirribosomas)

• Función: Biosíntesis de proteínas (traducción del mensaje del ARNr )

• Estructura de ribosomas

• Los ribosomas de células eucariotas son corpúsculos esfericos compuestos por apox 50% proteínas y 50% ARNr

• Su velocidad de sediemntacion es 80 S.

• Están formados por dos subunidades:

– Subunidad grande: 60S

– Subunidad menor: 40S

• En el citoplasma las dos subunidades se encuentran separadas y se unen para la síntesis de proteínas.

• Diferencias entre ribosomas eucariotas y procariotas (igual que los de mitocondrias y cloroplastos)

5. La matriz extracelular

• Elemento que sirve como nexo de unión entre células de tejidos animales. (Tejidos conectivos)

• Proporciona consistencia , elasticidad y resistencia a la célula y condiciona la forma, el desarrollo y proliferación de las células que engloba.

• Estructura:

– Sustancia fundamental amorfa: Proteoglucanos (ácido hialurónico, al que se unen proteínas filamentosas y asociados a glucosaminglucanos). Retienen mucha agua e iones.

– Colágeno: Proporciona estructura y resistencia.

– Elastina: Elasticidad

– Fibronectina: Proteína que proporciona adhesión entre las células y fibras de colágeno

• Funcion:

– Unión entre células, espacio intercelular y consistencia a tejidos

– Agua retenida: Resistencia ante esfuerzos compresivos

– Permiten la difusión de moléculas (nutrientes)

– Migración celular

6. Pared celular vegetal • Formada por una red de fibras de celulosa y una matriz (agua, sales,

hemicelulosa y pectinas).

• Su estructura le confiere rigidez a la célula vegetal impidiendo su ruptura por aumento de concentraciones en su interior que hacen que el agua penetre por ósmosis. Rodea y protege a la membrana plasmática.

• La célula es la encargada de secretar la celulosa, que se dispone formando capas:

– Lámina media: La más externa. Actúa de cemento intercelular, dando consistencia.

– Pared primaria: es la verdadera pared. En muchas células sólo existe ésta. Compuesta por celulosa, hemicelulosa y pectina.

– Pared secundaria, más interna. Comienza su desarrollo en células que han detenido su crecimiento. Dividida en tres subcapas, una externa, otra media y la interna, diferenciadas por la densidad y orientación de sus fibras. Compuesta por celulosa y hemicelulosa, pudiendo contener lignina, suberina, cutina, ceras...

• Especializaciones de la pared celular: Plasmodesmos y punteaduras – Zonas de la pared celular donde se produce el intercambio de agua y solutos entre células

adyacentes.Punteaduras, zonas de la pared primaria que permanecen delgadas, creciendo a su alrededor la pared primaria y la secundaria. Cuando hay comunicación entre células adyacentes se denominan plasmodesmos.