Teoría Celular

Los “padres” de la Teoría celular: Matthias Schleiden, Theodore Schwann, Rudolf Virchow.

Los postulados de la Teoría celular son:

• Todos los seres vivos están constituídos por una o más células. La célula es la unidad anatómica o estructural.
• La célula es la unidad más pequeña capaz de realizar todas las funciones vitales. Es la unidad fisiológica de los seres vivos.
• Todas las células provienen de la división de una célula anterior. La célula es la unidad básica reproductiva.
• La célula contiene material hereditario (ADN) en el que se encuentran las características del ser vivo y que se transmitirán desde una célula madre a sus células hijas.

La Teoría celular se puede resumir en la expresión: La célula es la unidad estructural (o anatómica), fisiológica, reproductiva y genética de los seres vivos.

1 LA MEMBRANA PLASMÁTICA COMO UNIDAD ESTRUCTURAL

Estructura fundamental presente en todas las células, procariotas y eucariotas. También, delimita la célula, separa su contenido del medio externo y la protege. Regula el transporte de sustancias entre la célula y el exterior. Además, participa en la captación de estímulos del entorno.

La estructura de la membrana plasmática es común para todas las células (unidad de membrana):Consta de dos bandas oscuras (electrodensas) separadas por una banda clara (electroclara)

La estructura trilaminar de la membrana se corresponde con una bicapa lipídica: Cabezas polares hidrófilas hacia el exterior de la bicapa. Con colas apolares hidrófobas (ácidos grasos) enfrentadas hacia el interior. Posee dos caras: Cara externa en contacto con el medio y la Cara interna en contacto con el citoplasma.

Además de lípidos la membrana posee proteínas asociadas a la cara externa, a la cara interna o que atraviesan las membranas (transmembranales).

2 COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

6.2.1 Lípidos de membrana

-Fosfolípidos; Son los lípidos más abundantes y son moléculas anfipáticas:
Parte hidrófila → Cabeza polar (glicerol + fosfato + aminoalcohol)
Parte hidrófoba → Colas apolares (ácidos grasos)
-Glucolípidos; Son lípidos con glúcidos asociados, derivados de esfingolípidos en animales y de fosfolípidos en vegetales y bacterias. Se sitúan en la cara externa -Esteros

2.2 Proteínas de membrana
-Tienen fundamentalmente un papel estructural, pero cumplen diversas funciones para la célula: Transporte, Señalización (captación y transmisión de señales), Unión a otras células y/o diversas superficies, Metabolismo.

-Se clasifican en dos grandes grupos:

Proteínas integrales; Penetran en el interior de la membrana porque tienen una región hidrófoba. La región hidrófila queda hacia la cara externa, la interna o ambas (proteínas transmembranales)
Algunas son glucoproteínas, proteínas con glúcidos asociados.
Proteínas periféricas; No penetran en el interior de la membrana porque no tienen una región hidrófoba. Se sitúan principalmente en la cara interna de la membrana, asociándose a ella mediante enlaces (iónicos o covalentes)
La composición de lípidos y proteínas de la membrana es diferente en la cara externa y la interna → Estructura asimétrica
Las proteínas y los lípidos se pueden desplazar ligeramente, lo que se conoce como difusión lateral

3 MODELOS DE MEMBRANA: EL MODELO DEL MOSAICO FLUÍDO

Modelos para explicar la estructura y la dinámica de la membrana plasmática: Modelo de la bicapa lipídica (Gorter y Grendel, 1925): Las membranas biológicas están compuestas por bicapa de lípidos
Modelo del sándwich (Davson y Danielli, 1935): La bicapa lipídica está recubierta por ambos ados por proteínas que podrían atravesar la membrana
Modelo del mosaico fluído (Singer y Nicholson, 1972): El modelo aceptado en la actualidad. La membrana tiene una estructura asimétrica y fluida que permite el movimiento de las proteínas embebidas en ella.

4 MODELOS DE MEMBRANA: EL MODELO DEL MOSAICO FLUÍDO

Modelo del mosaico fluido (Singer y Nicholson, 1972). Factores que influyen en la rigidez de la membrana:
-Temperatura: Las bajas temperaturas disminuyen la fluidez (la membrana es más rígida)
-Longitud y grado de saturación de los ácidos grasos de la bicapa lipídica: Cuanto más larga sea la cadena hidrocarbonada de los ácidos grasos y más saturada esté, mayor será la rigidez de la membrana
-Contenido en colesterol: A mayor proporción de colesterol más rígida será la membrana

5 FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR

Función estructural: Componente básico que separa y protege el contenido celular del medio exterior
Producción y control de gradientes electroquímicos: Para regular el intercambio de sustancias y las cadenas de transporte
Intercambio de señales: Detecta y transmite señales entre el citoplasma y el medio externo
División celular: Control de la citocinesis
Adhesión: Unión y comunicación entre células adyacentes

Barrera selectiva: La membrana es semipermeable, de forma que es selectiva al paso de ciertas sustancias, lo que le permite regular el transporte
Endocitosis y exocitosis: Control de la entrada (endocitosis) y la salida (exocitosis) de moléculas

6 TRANSPORTE DE MOLÉCULAS

-Las Membrana semipermeable permite el paso libre de ciertas sustancias y restringe otras:
Moléculas pequeñas apolares, moléculas pequeñas neutras polares y moléculas solubles en lípidos que atraviesan libremente por difusión simple y las moléculas con carga, no atraviesan libremente
-Las sustancias que no atraviesan libremente la bicapa lipídica deben pasar a través de proteinas transmembranales
-El transporte de sustancias puede necesitar o no energía. En función de esta necesidad tenemos dos tipos de transporte:
Transporte pasivo; No necesita el aporte de energía porque se hace a favor de gradiente. Existen dos tipos: Difusión simple: Las moléculas atraviesan directamente la membrana y Difusión
facilitada: Las moléculas deben pasar a través de proteínas transmembranales.
-No necesita el aporte de energía porque se hace a favor de gradiente. Existen dos tipos:
Difusión simple y Difusión facilitada;l as proteínas de canal no cambian su conformación Iones y las proteínas transportadoras o permeasas Cambian su conformación, Moléculas orgánicas
Además, las proteínas transportadoras se unen específicamente a la sustancia a transportar (ligando)
Mecanismo ping-pong; donde la proteína se mueve arriba y abajo para pasar la sustancia
La difusión facilitada puede presentar dos modalidades: Uniporte: Se transporta una sola sustancia y Cotransporte: Se transportan dos sustancias a la vez,(Simporte: Transporte en el mismo sentido y Antiporte: Transporte en sentidos opuestos)

Transporte activo Necesita el aporte de energía porque se hace en contra de gradiente. Existen tres tipos:
Transporte activo directo; La proteína transportadora está acoplada a una ATPasa o ATP sintasa.
Proteína transmembrana es una enzima que produce ATP gracias al transporte de H+ a favor de gradiente. Además, puede funcionar en sentido contrario.
Transporte activo indirecto; La proteína transportadora transporta una sustancia a favor de gradiente y otra en contra. Puede estar acoplado al transporte directo.
Traslocación de grupo;Se produce en procariotas. La sustancia transportada es modificada en el interior para mantener el gradiente.

7 ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS

Son procesos de transporte para moléculas de mayor tamaño. Requieren gasto de energía.
Endocitosis: Paso de sustancias hacia el interior. Implica la invaginación de la membrana y la formación de una vesícula de endocitosis. Interviene la digestión celular: Fusión con un lisosoma y el Tránsito intracelular.
-Ciertas macromoléculas son transportadas mediante endocitosis mediada por receptor → Unión específica molécula-receptor. Ejemplo → Endocitosis mediada por clatrina

Existen dos tipos de endocitosis en función del tamaño y la naturaleza química de las sustancias:
Pinocitosis: Captación de líquidos o partículas muy pequeñas
Fagocitosis: Ingestión de partículas sólidas de gran tamaño con la formación de un fagosoma
Exocitosis: Paso de sustancias hacia el exterior y son Vesículas de secreción procedentes del citoplasma que se fusionan con la membrana para expulsar su contenido.
-Funciones de la exocitosis:
Estructural: Para sustancias sintetizadas en el interior celular que forman parte de estructuras externas (matriz extracelular, pared celular, caparazones y conchas, etc.)
De relación: Para el intercambio de metabolitos o sustancias señalizadoras con el medio
De excreción: Para la expulsión de productos de desecho procedentes de la digestión celular.

8 DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA

La membrana plasmática puede presentar estructuras diferenciadas que cumplen diversas funciones:
Microvellosidades: Prolongaciones en forma de dedo que contienen filamentos de actina y otras proteínas. Se sitúan en la región apical y sirven para aumentar la superficie de intercambio
Estereocilios: Microvellosidades de gran tamaño reforzadas con filamentos de actina. Son típicos de las células del oído y sirven para captar las vibraciones del sonido
Invaginaciones: Se encuentran en la zona basal y son repliegues de la membrana hacia el interior. Por ejemplo, son típicas en ciertas células de la nefrona
Uniones intercelulares: Se dan en los laterales y hay distintos tipos:
De adherencia: Unen fuertemente unas células a otras y las mantienen pegadas
Impermeables: Unen estrechamente las células entre sí mediante proteínas que actúan como cremalleras
Uniones comunicantes o de tipo “gap”: Uniones íntimas a través de canales proteicos que permiten el paso de moléculas pequeñas

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