Biología. 2º bachillerato Unidad 9. Citología III (MEMBRANA PLASMÁTICAS Y ORGÁNULOS MEMBRANOSOS C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid 9 La membrana plasmática. Orgánulos membranosos
Jan 02, 2016
Biología. 2º bachilleratoUnidad 9. Citología III (MEMBRANA PLASMÁTICAS Y ORGÁNULOS MEMBRANOSOS
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9 La membrana plasmática. Orgánulos membranosos
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9 La membrana plasmática. Orgánulos membranosos
1. La membrana plasmática1.1. Composición de la membrana1.2. Estructura. Modelo Singer-Nicholson 19721.3 Funciones de la membrana1.4 Transporte a través de la membrana
a) Transporte de moléculas pequeñasb) Transporte de macromoléculas
2. Retículo endolásmico3. Aparato de Golgi4. Lisosomas5. Perroxisomas y glioxisomas6. Mitocondrias7. Cloroplastos y otros plastos
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Esquema
La membrana plasmática. Orgánulos membranosos
1. La membrana plasmática
El transporte a través de la membrana
Endocitosis
Uniones intercelulares
El retículo endoplasmático
El aparato de Golgi
Las vacuolas
Los lisosomas
Los peroxisomas y los glioxisomas
Las mitocondrias
Los cloroplastos
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Recursos para la explicación de la unidad
La membrana plasmática
El transporte a través de membrana
Endocitosis Uniones intercelulares
El retículo endoplasmático
Las vacuolasEl aparato de Golgi
Los lisosomas
Los peroxisomas y los glioxisomas
Los cloroplastosLas mitocondrias
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Estructura de la Membrana CelularEstructura de la Membrana Celular• El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).
• No es visible en el microscopio óptico.No es visible en el microscopio óptico.
• Límite entre el medio extracelular e intracelularLímite entre el medio extracelular e intracelular..
MitocondriaMembrana plasmática
NúcleoMembrana plasmática
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Composición química
La membrana se compone, casi completamente, de La membrana se compone, casi completamente, de lípidoslípidos y y proteínasproteínas,, adicionalmente presenta adicionalmente presenta colesterolcolesterol y y glúcidosglúcidos..
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• Encontramos:Encontramos:– FosfolípidosFosfolípidos
– GlucolípidosGlucolípidos
– ColesterolColesterol
Nota: La membrana plasmática de procariotas no Nota: La membrana plasmática de procariotas no presenta esteroles y el porcentaje de presenta esteroles y el porcentaje de fosfolípidos es distinto.fosfolípidos es distinto.
En arqueas en vez de ácidos grasos hay En arqueas en vez de ácidos grasos hay unidades repetitivas de isopreno (unidos por unidades repetitivas de isopreno (unidos por enlace éster a la glicerina).enlace éster a la glicerina).
Lípidos de MembranaLípidos de Membrana
Cabeza
Símbolo
Colas
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• Los Los fosfolípidosfosfolípidos son el principal son el principal componente estructural de todas las componente estructural de todas las membranas celulares.membranas celulares.
• Carácter anfipático. Formación de Carácter anfipático. Formación de micelas bicapasmicelas bicapas
• Distribución asimétricaDistribución asimétrica• Cabeza polar hidrofílica: Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + (glicerol +
fosfato + colina, o serina, etc. depende fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo)del tipo)
• Dos colas no polares:Dos colas no polares: (dos ácidos (dos ácidos grasos) que son grasos) que son hidrofóbicas o hidrofóbicas o anfipáticasanfipáticas..
Lípidos de MembranaLípidos de Membrana
Cabeza
Símbolo
Colas
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Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas
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Colesterol
Las moléculas de colesterol se encuentran intercaladas entre los fosfolípidos, y su función principal es la de regular la fluidez de la bicapa inmovilizando las colas hidrofóbicas próximas a la regiones polares.
Es decir, endurece las membranas, reduce su fluidez y permeabilidad.
• Carácter anfipático.Carácter anfipático.• Distribución asimétrica Distribución asimétrica
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COLESTEROL
• El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable)• Disminuye la permeabilidad de la MP al agua
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La fluidez de la membrana depende de:
-Temperatura: Al aumentar la T aumenta la fluidez
-Naturaleza de los lípidos: -Dobles enlaces: A mayor nº de dobles enlaces mayor fluidez (menor FVW).
-Longitud de la cadena: A mayor longitud de la cadena menor fluidez.Los lípidos insaturados y de cadena corta favorece el aumento de fluidez.
-Presencia de colesterol. Endurece las membranas reduciendo su fluidez y permeabilidad
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Movimientos que pueden realizar los lípidos
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Proteínas de membrana
Determinan la función de la membrana biológica. Confieren a la membrana sus funciones específicas.
Son características de cada especie.
La mayoría globulares.
Se mueven por difusión lateral.
Distribución asimétrica
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• Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas.
• Tipos (por la forma en la que están dispuestas en la MP):
- Periféricas o extrínsecas: incluidas de manera parcial en una de las superficies de la membrana, unidas covalentemente a lípidos (lipoproteínas) o asociadas a ellos.
- Integrales o intrínsecas: Inmersas en la bicapa. Si atraviesan totalmente la membrana (pudiendo sobresalir) se denominan transmembrana.
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• Las proteínas de la membrana pueden actuar:
•Enzimas: catalizan
•Túnel: permiten el paso de sustancias.
•Bombas: Transportan iones a ambos lados de la membrana (Na+., K+ …)
•Receptores de mensajeros químicos.
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Proteínas de MembranaProteínas de Membrana
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Glúcidos
• En forma de glucolípidos y glucoproteínas.
• Localizados en cara externa.
• Constituyen el glucocálix (solo en células animales)
• Distribución asimétrica
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Funciones glucocálix • Protección contra daños químicos y/o físicos.• Interviene en fenómenos de reconocimiento celular.• Confiere viscosidad a la membrana.• Interviene en la comunicación intracelular. • Presenta propiedades inmunitarias (ejemplo el glucocálix de
los eritrocitos representan los antígenos de los grupos sanguíneos).
• Contribuye al reconocimiento y fijación de determinadas sustancias que la célula incorpora mediante fagocitosis y pinocitosis.
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La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos y proteínas. Modelo Singer-Nicholson 1972
Membrana plasmática
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La membrana celular
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La membrana plasmática
Fosfolípido GlicolípidoProteína integral Glucoproteína
Proteína transmembranosa Proteína periférica
Líquido extracelular
Colesterol
Citosol
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Funciones de la Membrana Plasmática
• Protegen la célula o a la organelas del medio externo.• Mantienen una forma estable de la célula u organela.• Regulan el transporte de sustancias y energía hacia
adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo • Permite la comunicación entre las células adyacentes.• Permiten el reconocimiento celular. • Permiten la motilidad de algunas células u orgánulos
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La membrana plasmática
Membrana
Microvellosidades
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MECANISMO DE TRANSPORTE
Transporte de moléculas de bajo peso molecular
Transporte de moléculas de elevada masa molecular
T. pasivo T. activo
Difusión simple
Difusión facilitada
Bomba sodio-potasio
Exocitosis Endocitosis
Fagocitosis Pinocitosis Mediada por receptor
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El transporte de moléculas de bajo peso molecular
Transporte activoTransporte pasivo
Puede ser de dos tipos:
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Transporte Pasivo• No requiere el consumo de
energía (ATP).
• A favor de gradiente. El movimiento ocurre por diferencias en la concentración y en las cargas eléctricas de las sustancias en ambos lados de la membrana.
• Tenemos los siguientes mecanismos:– Difusión simpleDifusión simple– ÓsmosisÓsmosis– Difusión facilitadaDifusión facilitada
EQUILIBRIOMoléculas de colorante Membrana
EQUILIBRIO
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Difusión Simple
• Las moléculas atraviesan directamente la mb o por canales membranosos (proteínas en canal)
• El movimiento de moléculas se da a través de la membrana de fosfolípidos, de un gradiente de alta concentración a baja concentración.
• Cuando mayor es el gradiente de concentración, más rápida es la velocidad de difusión.
• Moléculas solubles en lípidos como etanol, y moléculas pequeñas como H2O, N2, CO2 y O2.
Citoplasma
Exterior de la Célula
O2
CO2 CO2
O2 O2
CO2
Mayor concentración
Mayor concentración
Menor concentración
Menor concentración
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DIFUSIÓN SIMPLE
A través de la bicapa
Por canales(Proteínas
Transmembrana)
H. esteroideas, Éter, cloroformo
Apolares: O2, N2, H2O, CO2
Na+, K+, Ca2+, Cl-
Difusión por ligando y receptor
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• Algunas moléculas por su tamaño o carga no difunden libremente a través de la membrana.
• Se efectúa mediante proteínas transportadoras (permeasas o carrier transmmembranas) capaces de trasladar moléculas polares o iones. Dichas proteínas sufren cambios conformacionales
• Estos canales son usados para la glucosa, aminoácidos y para iones pequeños y con carga tales como KK++, Na, Na++, Cl, Cl--.
Difusión FacilitadaDifusión Facilitada
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RESUMIENDO: El transporte pasivo
Difusión simple Difusión por variación de potencial eléctrico
Difusión por ligandoDifusión facilitada por permeasa
Membrana polarizada Membrana despolarizada
Ligando
Permeasa
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• Las células utilizan energía (ATP) durante el transporte. • Se realiza en contra gradiente químico y eléctrico (electroquímico)• La sustancia transportada se une a la proteína transportadora y es
liberada en el interior de la célula sin sufrir modificación.
Transporte Activo
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Bomba de Sodio (Na) y Potasio (K)• Es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de
las células animales, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma.
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Funciones de la Bomba de Sodio (Na) y Potasio (K)
• Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celularcelular
• Mantiene un potencial eléctrico de membranaMantiene un potencial eléctrico de membrana• Favorece la trasmisión de impulsos nerviososFavorece la trasmisión de impulsos nerviosos• Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasioMantenimiento de los gradientes de sodio y potasio
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RESUMIENDO: El transporte activo
Bomba de sodio-potasio
Se produce un cambioconformacionaly se bombean dosiones de potasio haciael interior.
Se produce un cambioconformacional de laproteína y se bombeantres iones de sodiohacia el exterior.
ATP
ADP +
Na+
Pi
K+
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Transporte de macromoléculasTransporte de macromoléculas• Endocitosis
• Exocitosis
Se basan en la formación de vesículas membranosas.
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ExocitosisExocitosis• Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, se Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, se fusionafusiona
con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula.con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula.• Se consigue expulsan fuera residuos del metabolismo…Se consigue expulsan fuera residuos del metabolismo…
Fluido celular externo
Citoplasma
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Exocitosis
• Organismos unicelulares por ejemplo desechan sus residuos metabólicos mediante la formación de vesículas que expulsan al exterior
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Tipos de Exocitosis
Secreción ConstitutivaSecreción Constitutiva
Reponer membrana o Reponer membrana o proteínasproteínas
Secreción ReguladoraSecreción Reguladora
Secreción de enzimas u Secreción de enzimas u hormonashormonas
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Endocitosis• Mediante la formación de vesículas o vacuolas a partir de la membrana
plasmática la célula incorpora macromoléculas u otras partículas.• Se induce la formación de un sistema reticular de clatrina (proteína
filamentosa), posteriormente un relieve membranoso, para formar la vesícula. Así, por ejemplo, se capta colesterol.
• Tipos: Fagocitosis, Pinocitosis y Endocitosis mediada por receptores.
Citoplasma
Líquido intersticial
Vesícula
Membrana Plasmática
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Tipos de Endocitosis: FagocitosisTipos de Endocitosis: Fagocitosis
• La membrana plasmática forma prolongaciones celulares (pseudópodos) que envuelven la partícula sólida, englobándola en una vesícula (fagosoma).
• Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vacuola y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vacuola.
Pseudópodo
Alimento a ser ingerido
FAGOCITOSIS
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Pinocitosis
• La membrana celular se invagina, formando una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula.
• Luego se libera en el citoplasma.
Membrana celularPINOCITOSIS
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Endocitosis Endocitosis mediada por receptormediada por receptor• Las sustancias que serán transportadas al interior deben primero
acoplarse a las moléculas receptoras específicas. concentrados en zonas particulares de la membrana (depresiones).
• Cuando los receptores están unidos con sus moléculas especificas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula.
Material unido a las proteínas receptoras
ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES
Membrana celular
CAVIDAD
citoplasma
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EndocitosisE
nd
oc
ito
sis
po
r re
ce
pto
r
Pinocitosis
Fagocitosis
Clatrina
ligando
receptor
Complejo receptor-ligando
Vesícula endocítica
Clatrina
Vesícula pinocítica
Clatrina
Fagosoma
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Repaso
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Uniones intercelulares• Son regiones especializadas de la membrana plasmática en las
que se concentran proteínas transmembranas especiales, mediante las cuales se establecen conexiones entre dos células o entre una célula y la matriz extracelular.
• Aparecen en todos los tejidos, pero son abundantes en los epiteliales.
• Por su función se clasifican en:
• Uniones íntimas o de oclusión.
• Uniones adherentes o desmosomas
• Uniones de comunicación tipo gap
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Uniones intercelulares
• UNIONES OCLUYENTES O ÍNTIMAS• Aparecen en la región lateral de células epiteliales que separan medios de composición
diferentes (pared vasos s, pared vejiga…).• Permiten cerrar el espacio intercelular (por tanto no dejan espacio) entre las células
impidiendo el paso de moléculas entre ellas. • Se forman de proteínas transmembrana dispuestas en hilera que sueldan membranas.
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Uniones intercelulares
Unión íntima Desmosoma Unión tipo GAP
Proteínas transmembranosas
Espacio intercelular
Proteínas transmembranosas
Placa Filamentos de queratina
CanalProteína
transmembranosa
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Uniones intercelulares
Unión íntima Desmosoma Unión tipo GAP
Proteínas transmembranosas
Espacio intercelular
Proteínas transmembranosas
Placa Filamentos de queratina
CanalProteína
transmembranosa
Proteína transmembranosa
Canal
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Uniones intercelulares
• DESMOSOMAS O UNIONES ADHERENTES• Uniones de adherencia entre las células. • Unen células pero no impiden el paso de sustancias..• Función: aumentan la resistencia de las células frente a tensiones mecánicas fuertes.
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Uniones intercelulares
• UNIONES DE COMUNICACIÓN TIPO GAP• Uniones que no dejan espacio intercelular, pero si un pequeño espacio de
comunicación entre citoplasmas. • Función: establecer puntos de comunicación directa entre el citoplasma de células
adyacentes. A través de ellos pasan iones y pequeñas moléculas.• Las proteínas transmembrana llamadas conexinas forman canales denominados
conexones, que las atraviesan
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El retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático
rugoso (REr)
Retículo endoplasmático liso
(REl)
Estructura:Sacos aplanados o
cisternas, túbulos sinuosos
Localización:Células eucariotas
Tipos:REr, REl
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El retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático
rugoso (REr)
Retículo endoplasmático liso
(REl)
Ribosomas
VER SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
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RErugosoEstructura:
Sacos aplanados o cisternas.
Ribosomas unidos por sub mayor (riboforinas)
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El retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático
rugoso (REr)
Retículo endoplasmático liso
(REl)
Ribosomas
REr: Muy desarrollado en
aquellas células que participan muy
activamente en la síntesis de proteínas
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Retículo endoplasmático
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Retículo endoplasmático
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El retículo endoplasmático
Ribosoma
ARN mensajero
Citosol
Lumen
Péptido de señalización
Proteína
Retículo endoplasmático
rugoso
1l
2l
3l4l5l
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El retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático liso
(REl)
Estructura:Túbulos interconectados
entre ellos y con REr.
Muy desarrollado en:-Células musculares estriadas. (retículo sarcoplásmico).- Células interticiales de ovarios y testículos.-Hepatocitos
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El retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático liso
(REl)
Funciones:
-Síntesis de lípidos de mb (fosfolípidos, glicolípidos, colesterol).- Almacén de lípidos.-Transporte de lípidos.- Detoxificación de sustancias.- Contracción muscular.
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RETICULO ENDOPLASMATICO Y APARATO DE GOLGI
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Aparato de Golgi
Cara trans
Cara cis
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El aparato de Golgi
1. Las vesículas de transición, procedentes de la envoltura nuclear y del retículo endoplasmático, se unen a la cara cis del dictiosoma.
2. El contenido molecular se incorpora al dictiosoma.
3. Las vesículas intercisternas pasan el contenido de cisterna a cisterna, y al llegar a la cara trans, se concentra y se acumula en el interior de las vesículas.
4. Las vesículas de secreción se dirigen hacia la membrana plasmática, se fusionan con ella y vierten su contenido al medio externo.
5. La superficie de las vesículas que se forman están revestidas de clatrina. Este revestimiento se pierde una vez formada la vesícula.
1
2
3
4
5
Vesículas de secrección
Vesículas de transición
CARA CIS, PROXIMAL O FORMACIÓN
CARA TRANS, DISTAL O
MADURACIÓN
Biología. 2º bachilleratoUnidad 9. Citología III (MEMBRANA PLASMÁTICAS Y ORGÁNULOS MEMBRANOSOS
C.E.M HIPATIA-FUHEMProfesor: Miguel Ángel Madrid
El aparato de Golgi
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El aparato de Golgi
Funciones:
- Transporte de sustancias. (formación de vesículas)- Maduración.-Acumulación y secreción de proteínas.-Glucosidación de lípidos y proteínas.-Síntesis de polisacáridos (celulosa, proteoglucanos de matriz).-Formación del tabique telofásico en células vegetales.
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Las vacuolas
Vacuola en célula vegetal
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Las vacuolas
¿Qué son?Vesículas
membranosas con interior acuoso
OrigenREr, A.G e
invaginaciones de membrana
¿Quiénes las presentan?
Células animales (vesículas)
Células vegetales
Tonoplasto
Funciones-Mantenimiento turgencia celular.-Digestión celular (en vegetales)-Almacenamiento de sustancias
diversas (pétalos, alcaloides, cristales…)
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LISOSOMAS
Orgánulos esféricos con membrana simple
HIDROLASAS ÁCIDAS (pH = 4’6)
son
contienen
Aparatode
Golgi
RER
(más de 50 enzimas diferentes)
ES EL SISTEMA DIGESTIVO CELULAR
son
BombaDe
protones
por
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Los lisosomasOrigen
Aparato Golgi
Las enzimas se forman en R.E y pasan al Golgi
FUNCIÓNDIGESTIÓN CELULAR
(extracelular e intracelular)
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LISOSOMAS
PRIMARIOS SECUNDARIOS
Contenido homogéneo
Aún sin unirse a vacuolas de pinocitosis o fagocitosis
Contenido heterogéneo.
- Vacuolas digestivas (Heterofagosoma) - Vacuolas autofágicas(Autofagosoma)- Cuerpos residuales
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¿Por qué un lisosoma no se digiere a si mismo?
Porque las proteínas de la cara interna de la membrana lisosómica están altamente glucosiladas, los cual les sirve de protección frente a sus propias enzimas y la acidez del medio
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Los lisosomas
Lisosoma primario
Lisosoma secundario
Lisosoma secundario
Heterofagia
Autofagia
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PeroxisomasProceden del R.E
Contienen enzimas oxidasas y catalasas
Abundantes en las células de riñón e
hígado
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Los peroxisomas y los glioxisomas
Actividad oxidativa de los peroxisomas
CatalasaOxidasa
H2O2 H2O + ½ O2Sustrato
(aa, a.g, á úrico)
Peroxisoma
Las oxidasas son responsables de la oxidación de diferentes sustancias (aminoácidos, ácidos grasos, ácido úrico…), como producto se origina agua oxigenada (altamente tóxico),
que es descompuesta por la catalasa en el mismo orgánulo.
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Los peroxisomas y los glioxisomas
En las células de las semillas en germinación los peroxisomas son los responsables del ciclo del glioxilato (conversión de ácidos
grasos a glúcidos, que proporcionan energía para la geminación y el crecimiento
Glioxisomas
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Mitocondria
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Las mitocondrias
Distribución: uniforme por todo el citoplasma. (su nº
depende del tipo de célula)
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Las mitocondrias
ADN mitocondrial Circular bicatenario y
diferente al ADN nuclear
Matriz mitocondrial
Cresta mitocondrial. Se disponen
transversalmente al eje mitocondrial
Espacio intermembranoso
. Contenido similar al citosol
Membrana externa. Similar
resto de membranas.
Con porinas, da permeablidad
Membrana interna. Presenta crestas mitocondriales
Mitorribosomas (70 S = 50 + 30)
Condrioma: conjunto de mitocondrias de una célula
Enzimas (duplicación,
transcricpicón, traducción, ciclo
Krebs, beta oxidación)
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Las mitocondrias
ADN mitocondrialMatriz
mitocondrial
Cresta mitocondrial
Espacio intermembranoso
Membrana externa
Membrana interna
Mitorribosomas
ATP-sintetasa
Las ATP asas se encuentran en la cara externa de las crestas, orientadas hacia la matriz
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Las mitocondrias. Partículas elementales F VOLVER
H+
ADP+Pi
ATP
H+
H+
H+
H+H+
H+
H+
Complejos ATP-sintetasas
Cabeza esférica o partícula F1
proteína globular
Fo o pedúnculo (inmerso en la
membrana, constituido de
3 /4 polipéptidos)
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FUNCIONES
-Ciclo de Krebs (matriz)- Cadena respiratoria (mb interna)-Fosforilación oxidativa (ATP sintetasa)- Beta oxidación de ácidos grasos (matriz)-Concentración de sustancias-Duplicación ADN
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Las mitocondrias
Célula primitiva
Bacterias aerobias
Endosimbiosis Célula eucariota
Mitocondria
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Cloroplastos
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Cloroplastos
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Los cloroplastos
Membrana externa. Estructura como el
resto de membranas. Más permeable
Membrana interna.
Estructura como el resto de
membranas. Casi
impermeable, con proteínas
transportadoras.
Ribosomas
(plastorribosomas)
ADN plastidial
Grana. Apilamientos
con nº variable de sacos
Estroma Tilacoide del estroma
Rubisco. Enzima
encargada de la fijación del CO2
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Los cloroplastos
Célula primitiva
Bacterias aerobias
Mitocondria Cloroplasto
Cianobacterias
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FUNCIONES
-
-Duplicación del ADN-Reducción de nitratos a nitritos (los nitritos se reducen a amoníaco, que es la fuente de N para la síntesis de aminoácidos y nucleótidos)-Fotosíntesis
-Fase dependiente de la luz (tilacoides)-Fase independiente (estroma)
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Los cloroplastos
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Cloroplastos
Aspecto al microscopio electrónico
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Cloroplastos
Funaria hygrometrica
Spirogyra
Zygnema
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SEMEJANZAS DIFERENCIAS
-Orgánulos energéticos de las células eucariotas.-Poseen gran cantidad de mb interna.-Son orgánulos semiautónomos (contienen los componentes necesarios para ello: ADNdc y ribosomas)-Se reproducen por división binaria.-Evolucionaron a partir de procariotas primitivas.-Poseen ATPasas
MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS-Tanto en vegetales como en animales.-Menor tamaño.-Posee dos membranas diferentes y 2 compartimentos.-Función: Respiración celular.-No poseen pigmentos.-Proceden de primitivas bacterias aerobias
-Exclusivos de células vegetales.-Tamaño mayor.-Posee 3 membranas y 3 compartimentos internos separados.-Función: Fotosíntesis.
-Poseen pigmentos.-Proceden de primitivas cianobacterias