Para comprender las funciones del organismo se necesita conocer la estructura y función de las células, las cuales contienen el código hereditario el cual permite realizar copias.
En una célula típica vista a través de un microscopio óptico se puede identificar sus dos partes más importantes, el núcleo y el citoplasma.
El resto de sustancias que forman a la célula se le conoce como protoplasma las cuales son:
- Agua: se encuentra en una cantidad de 70- 85 %, con excepción en los adipocitos, los componentes químicos pueden encontrarse disueltos en el o estar como micro partículas solidadas flotantes.
- Iones: son los elementos químicos inorgánicos los cuales permiten realizar funciones celulares, entre los de mayor cantidad se encuentran potasio, el magnesio, el fosfato, el sulfato, el bicarbonato y de menor cantidad se encuentra el sodio, cloruro y calcio.
- Proteínas: son las segundas sustancias más importantes y abundantes de la célula, con una masa celular del 10-20% total, se encuentran de dos tipos:
Lípidos: los lípidos se encuentran en una cantidad el 2% siento en caso de los adipocitos en una cantidad del 95%, las dos formas más comunes de encontrarlos en fosfolípidos y colesterol, pero también en forma de triglicéridos conocidos como grasas neutras.
Hidratos de carbono: la cantidad de hidratos de carbono en las células es de 1%, hasta 3% en células musculares y de 6% en los hepatocitos debido a la posibilidad de obtención del líquido extracelular.
Estructura física de la membrana:
La célula cuenta con orgánulos intracelulares con sus funciones respectivamente. La célula no se encuentra al descubierto u algún orgánulo, si no estos se encuentran cubiertos por una membrana la cual puede ser: membrana celular, membrana nuclear, membrana del retículo endoplásmico y las membranas de las mitocondria, los lisosomas y el aparato de Golgi.
La membrana celular o llamada membrana plasmática cuenta con un grosor de 7.5-10 nm, se encuentra compuesta por un:
- 55% de proteínas
- 25% de fosfolípidos
- 13% de colesterol
- 4% de otros lípidos
- 3% de hidratos de carbono
Es una membrana lipídica formada por:
Fosfolípidos: Donde la parte hidrófoba está compuesta por la porción de ácidos grasos y el extremo hidrófilo por el fosfato, como la parte hidrófoba tiende a repeler el agua estas se unen entre sí en la parte media de la membrana, donde permiten el paso a sustancias ciertas sustancias hidrosolubles como oxígeno, dióxido de carbono y alcohol y repele a sustancias como iones, glucosa y urea.
Esfingolípidos: formados por la esfingosina (amino alcohol) se encuentra en pequeñas cantidades principalmente en células nerviosas, entre sus funciones está el de protección frente a factores perniciosos, mandar señales y la adhesión a proteínas extracelulares.
Colesterol: las moléculas de colesterol se encuentran distribuidas por toda la membrana y esta se encarga de la permeabilidad a su vez de la fluidez de la membrana.
Proteínas integrales y proteínas periféricas:
Las proteínas integrales protruyen toda la membrana, mientras que las periféricas solamente se unen a la superficie de la membrana y no sobresalen a la superficie.Las proteínas integrales pueden formar canales estructurales(poros donde principalmente sustacias hidrosolubles pueden atravesar a la membrana,algunas actúan como proteínas transportadoras y algunas otras como enzimas, también pueden actuar como receptores de informacion y ser a la vez segundos mensajeros, y la proteínas periféricas se unen a las proteínas integrales para actuar como reguladores de estas.
Hidratos de carbono de la membrana: glucocaliz
Los hidratos se encuentran en la membrana de dos maneras como Glucolipidos y glucoproteínas (uniones de hidratos de carbono a núcleos proteínas pequeñas), el lado gluco queda por dentro de la pared celular y los hidratos de carbono en la parte externa formando el glucocaliz, el cual tiene las funciones de:
EL CITOPLASMA Y SUS ORGANULOS:
El líquido gelatinoso dentro del citoplasma se denomina CITOSOL contiene principalmente proteínas, glucosa y electrolitos disueltos.
En el citoplasma se encuentran vesículas secretoras, grasa neutra, glucógeno, ribosomas y cinco orgánulos principales:
- Retículo endoplásmico
- Aparato de Golgi
- Mitocondrias
- Lisosomas
- Peroxisomas
RETICULO ENDOPLASMICO:
Ayuda a procesar las moléculas que han sido formados por la célula y transpórtalas a sus destinos dentro o fuera de esta, también está formada por una membrana lipídica. Dado a la gran superficie y la unión de muchos sistemas enzimáticos dan lugar a la maquinaria responsable de las funciones metabólicas de la célula.
Cuando el retículo se encuentra conformado por ribosomas se denomina retículo endoplásmico rugoso, las cuales se encuentran formadas de una mezcla de ARN y proteínas. Cuando el retículo se encuentra sin estos ribosomas se denomina retículo endoplásmico a granular o liso el cual se encarga de la formación de lípidos y es promovido por enzimas reticulares.
APARATO DE GOLGI:
Ayuda a procesar las moléculas que han sido formados por la célula y transpórtalas a sus destinos dentro o fuera de esta, también está formada por una membrana lipídica. Dado a la gran superficie y la unión de muchos sistemas enzimáticos dan lugar a la maquinaria responsable de las funciones metabólicas de la célula.
Cuando el retículo se encuentra conformado por ribosomas se denomina retículo endoplásmico rugoso, las cuales se encuentran formadas de una mezcla de ARN y proteínas. Cuando el retículo se encuentra sin estos ribosomas se denomina retículo endoplásmico a granular o liso el cual se encarga de la formación de lípidos y es promovido por enzimas reticulares.
LISOSOMAS
Constituye el aparato digestivo celular, que permite digerir: estructuras celulares dañadas, alimentos digeridos y sustancias no deseadas. Contiene hidrolasa que ayudan a la hidrolizarían de los compuestos para ser usados en compuestos más pequeños y de fácil difusión.
PEROXISOMAS:
Son similares a los lisosomas con la diferencia que no provienen del aparato de Golgi, si no directamente del retículo endoplásmico, contienen oxidasa logran unir el oxígeno con el hidrogeno para formar peróxido el cual ayuda a oxidar sustancias que de lo contrario serian venenosas para la célula.
VESICULAS SECRETORAS:
Son formadas en el sistema retículo endoplasmatico- aparato de Golgi, y pueden ser almacenadas y liberadas en el momento necesario.
MITOCONDRIAS:
Se conocen como los centros neurálgicos de la célula. Se encuentran en mayor cantidad en células que requieren cantidades elevadas de energía y en menor en células con menor gasto de energía, se presentan en diferentes formas, pero con una estructura similar la cual consta de una membrana de bicapa lipídica-proteica una membrana interna y una membrana externa.
En la parte interna de la mitocondria ase encuentras unos compartimentos o túbulos llamados crestas lugar donde se unen las enzimas oxidativas, también contiene una matriz que el cual se lleva acabo los procesos químicos como la transformación de los nutrientes en la energía necesaria para la célula como lo es el ATP (trifosfato de adenosina) y la formación de dióxido de carbono y agua. También contiene su propio ADN lo cual permite que se puedan duplicar las mitocondrias dependiendo de la cantidad de energía necesaria.
Citoesqueleto celular: estructuras filamentosas y tubulares
El Citoesqueleto celular da la forma de la célula, permite su división, movimiento, y dirige una especie de ruta para los orgánulos. Está formado por una red de proteínas fibrilares organizados en filamentos o túbulos, todas aquellas células que usan un filamento especial proveniente de polímeros de la tubulina formas mircrotubulos, de los cuales se encuentra el flagelo del espermatozoide, el esqueleto del cilio, centriolos y el huso mitótico.
NUCLEO: Es el centro de control de la célula, por lo cual indica cuando crecer, reproducirse o morir. En él se encuentra el ADN el cual se encarga de la replicación de la célula por medio de la mitosis en el que aporta un par de genes a las células hijas.
MEMBRANA:
También conocida como cubierta nuclear, es una membrana bicapa separadas, la parte externa es a continuación del retículo endoplásmico, contiene una gran cantidad de poros los cuales permite el paso de moléculas con peso molecular elevado.
NUCLEOLOS Y FORMACION DE RIBOSOMAS:
Dentro de los núcleos se encuentran los nucléolos los cuales están formados por ARN los cuales son formados a través del ADN que sintetiza ARN que cierta cantidad es liberado del núcleo a través de los poros y otra cantidad queda a almacenado en los nucléolos. El ARN liberado da lugar a la formación de ribosomas maduras.
COMPARACIÓN ENTRE LA CÉLULA ANIMAL Y LAS FORMAS DE VIDA PRE CELULARES:
SISTEMAS FUNCIONALES DE LA CELULA:
Regresión de los tejidos y autolisis de las células dañadas:
Los lisosomas se encargan de regresar a los tejidos en su tamaño original, por ejemplo, el útero después del parto, también cumplen la función de eliminación de las partes dañadas de la célula, por medio de las hidrolasas, cuando el daño es pequeño se encargan de eliminar esa parte de la célula y en caso de que el daño sea mayor programa un muerte celular(autolisis),debiendo antes haber reproducido a la célula, también tiene como función el destruir las bacterias de la fagocitosis o pinocitosis antes de que generen un daño a la célula por medio de:
- La lisozima, que disuelve la membrana celular bacteriana
- La lisoferrina, que se une al hierro y a otras sustancias antes de que puedan promover el crecimiento bacteriano y
- Medio ácido, con un PH en torno a 5, que activa las hidrolasas e inactiva los sistemas metabólicos bacterianos.
También realizan un proceso llamado autofagia el cual significa comerse a sí mismo, los orgánulos tienen un tiempo de vida medio y cuando este concluye se transportan por autofagosomas hacia los lisosomas para ser digeridos y que los residuos sean utilizados por las células, las mitocondrias en las células hepáticas tienen un promedio de vida de 10 días. Síntesis de estructuras celulares en el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi.
FUNCIONES ESPECIFICAS DEL RETICULO ENDOPLASMICO:
Funciones específicas del aparato de Golgi
Entre sus funciones se encuentran el de procesar aun mas los productos del retículo endoplásmico pero también la formación de polímeros como:
- ACIDO HIALURONICO
- SULFATO DE CONDROITINA
- Son los principales componentes de los proteoglucanos segregados en el moco y en otras secreciones glandulares
- Son los componentes principales de la sustancia fundamental, o componentes no fibrosos de la matriz extracelular, que está fuera de las células en los espacios intersticiales, actuando como rellenos entre las fibras de colágeno y las células
- Son los componentes principales de la matriz orgánica en el cartílago y en el hueso,
- Son importantes en numerosas actividades celulares como la migración y la proliferación
TIPOS DE VESICULAS FORMADAS EN EL APARATO DE GOLGI :
En las células que cumplen funciones excretoras, el aparato de Golgi crea más vesículas excretoras las cuales se desplazan a la pared celular para ser expulsadas por medio de la exostosis, algunas otras se mantienen dentro de la célula ya que cumplen una función intracelular, el cual es la regeneración de la membrana celular debido al proceso de pinocitosis o fagocitosis y de las membranas del resto de los orgánulos.
LAS MITOCONDRIAS EXTRAE ENERGIA DE LOS NUTRIENTES:
En los alimentos se encuentran los nutrimentos esenciales los que la mitocondria aprovecha y convierte en energía, en este proceso convierte a la glucosa, ácidos grasos y aminoácidos en energía, la mayoría de los procesos oxidativos se llevan a cabo en la mitocondria y el producto a liberar es el ATP.
El ATP está compuesto por:
- La base nitrogenada adenina
- El azúcar pentosa ribosa
- Tres radicales fosfatos.
Se dice que el ATP es la moneda energética de las células debido a que se puede gastar, pero al mismo tipo convertir a su estado normal, ya que al realiza un gasto el ATP se convierte en ADP, pero al unirse con un grupo fosfato nuevamente este regresa a su estado original de ATP.
Por medio del ácido pirúvico que se encuentra en citoplasma se obtiene solamente el 5% del ATP total en comparación con el 95% de ATP generado en la mitocondria por medio de la desintegración del ácido pirúvico en acetil coenzima A que a su vez se desintegra en átomos de hidrogeno y dióxido de carbono(elimina a través de los pulmones), los átomos de hidrogeno son separados quedando como iones de hidrogeno que al unirse con el oxígeno crean grandes cantidades de anergia que concierte al ADP en ATP.
El ATP se utiliza principalmente para:
- Transporte de sustancias a través de múltiples membranas en la célula
- Síntesis de compuestos químicos a través de la célula
- Trabajo mecánico
El transporte a través de la membrana es tan importante que el túbulo renal consume el 80% del ATP
Se dice que el ATP es la fuente de energía que se puede obtener de manera rápida y en cantidades grandes siempre que se cuente con ellas, y el proceso de sustitución es tardado pero se pude obtener de los hidratos de carbono, ácidos grasos y proteínas donde la mayor cantidad se obtiene de la mitocondria.
LOCOMOCION DE LAS CELULAS:
MOVIMIENTO AMEBIANO:
Este tipo de movimiento se realiza en relación con el entorno celular con a formación de seudópodos que se anclan a una parte lejana a su punto de origen permitiendo que se desplace y tirando del resto de la célula.
Ocurre cuando la membrana celular se protruye formando un seudópodo y en la parte posterior se forman vesículas de endocitosis para formar la membrana utilizada en la parte anterior de la célula, los seudópodos de anclan hacia otro lado por medio de las proteínas de receptor.
El segundo efecto producido por este movimiento es a través del uso de la actina la cual, al estar en contacto con otra proteína como la miosina, el seudópodo tira de ellos permitiendo su desplazamiento, en esta situación se realiza el gasto de mucho ATP.
Las células más frecuentes que presentan movimiento amebiano son: los leucocitos, células en determinadas situaciones como fibroblastos y células germinales de la piel. El movimiento amebiano se produce por medio de la quimio taxia ya que se desplazan al lugar con proceso quimio táctico es decir se desplazan del lugar con menos concentración a al de más. Llamado quimio taxis positiva o de manera contraria la quimio taxis negativa.
MOVIMIENTO CILIAR:
Es un tipo de movimiento en forma de látigo, el cual transporta el líquido de manera anterógrada, realizando entre 10 a 20 golpes por segundos. Se conoce que la estructura ciliar está compuesta de 9 túbulos dobles ubicados en la periferia y 2 simples en la parte central, los cuales están unidos por medio de enlaces reticulares proteicos que en su conjunto conforman el axonema.
Un golpe ciliar se presenta de manera rápida con un dobles brusco en el punto que se proyecta desde la superficie celular y después vuelve lentamente a su posición original.
Se encuentran anclados a la membrana basal, lo que forma el cuerpo basal del cilio, son muy similares a los flagelos con la diferencia del tipo de movimiento ya que estos realizan un movimiento con sondas cuasi-sinusoidal.
Este tipo de movimiento se utilizan principalmente en las vías respiratorias y en la parte interna de la trompas uterinas (trompas de Falopio), Un golpe ciliar se presenta de manera rápida con un dobles brusco en el punto que se proyecta desde la superficie celular y después vuelve lentamente a su posición original, debido al tipo de movimiento realizado se desplaza de manera eficaz los líquidos de una parte a otra en la superficie.
Se conoce que aun eliminando la membrana y destruir los elementos del cilio entre ellos el axonema estos podrían seguir batiendo, pero bajo:
- La disponibilidad de ATP
- Condiciones iónicas apropiadas
Durante el movimiento ciliar se conoce que los túbulos dobles del borde ciliar se desplazan hacia la punta mientras que los del borde posterior se mantienen estáticos, los cilios de algunas células tienen alteraciones genéticas por lo que los túbulos centrales no se encuentran presentes por lo que estos tipos de cilios no presentan movimiento alguno por lo que se cree que transmiten alguna señal electroquímica.
Blog de Fabiola Gómez 