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Unidad 5: Organización General de las Células
Citoesqueleto
¿Cómo se mantiene la forma de una célula?
¿Cómo se transportan proteínas y otras sustancias a través del citoplasma?
¿Cómo se ubican las distintas organelas?
La respuesta a estas y otras preguntas es “el citoesqueleto”.
Está constituido por proteínas que se agrupan, según su estructura, en tres tipos de componentes:
- Microtúbulos
- Microfilamentos
- Filamentos intermedios
Filamentos Intermedios de un fibroblasto, vistos al microscopio óptico de fluorescencia.
Esquema de la ubicación de microtúbulos, microfilamentos y filamentos
intermedios en una célula.
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Los microfilamentos de actina están formados por monómeros de la proteína globular actina, los filamentos
intermedios están compuestos de proteínas fibrosas como la queratina y los microtúbulos constan de
monómeros de proteína globular tubulina, en sus variantes alfa y beta.
Estructura y tamaño relativo de los distintos componentes del citoesqueleto.
Los microtúbulos dan la estructura a cilias de las células ciliadas y al flagelo de células flageladas como el
espermatozoide.
Micrografía de cilias de células del
sistema respiratorio.
Micrografía de un protista ciliado.
Micrografía de espermatozoide con el flagelo
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Las cilias y los flagelos se originan en una estructura denominada cuerpo basal, que a su vez se forma a
partir de los centríolos. Si se hace un corte transversal de una cilia o un flagelo y su correspondiente cuerpo
basal se observa lo siguiente:
Corte transversal de una cilia o un flagelo y su correspondiente cuerpo basal
En el intestino delgado se produce la absorción de nutrientes (moléculas resultantes del proceso de
digestión). Las células intestinales poseen microvellosidades que aumentan la superficie de absorción de
nutrientes. La forma y volumen de las microvellosidades es mantenida por microfilamentos de actina
ubicados en el interior de cada microvellosidad y, en la base de la misma, los microfilamentos se entrelazan
con los microfilamentos citoplasmáticos formando una red llamada velo terminal.
A.
B.
A: esquema de microvellosidad. B: micrografía de microvellosidades de intestino de ratón
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Uniones Celulares
¿Cómo se mantienen unidas las células que forman un tejido?
¿Qué mantiene a las células sujetas a la matriz extracelular que las rodea?
Las uniones entre células y entre éstas y proteínas de la matriz extracelular mantienen la cohesión de los
tejidos, sellan los espacios intercelulares y permiten, también, la comunicación entre células. La membrana
plasmática y el citoesqueleto participan en las uniones entre células y también en las uniones entre una
célula y la matriz extracelular.
Uniones intercelulares: oclusiva, intermedia, desmosoma y comunicante. Uniones entre célula y
matriz extracelular (membrana basal): hemidesmosoma y contacto focal.
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Sistema de Endomembranas
Utilizando microscopio óptico y técnicas de tinción, se observó, a fines del siglo XIX, la presencia de una red
extensa de membranas en el citoplasma. A mediados del siglo XX, con el uso del microscopio electrónico y
de investigaciones bioquímicas, se evidenció que las células eucariontes se subdividen en diversos
compartimientos.
Cada uno de éstos contiene proteínas propias y está especializado en funciones
específicas. Algunos compartimientos, como los peroxisomas y las mitocondrias, funcionan de manera
independiente. En cambio, el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi, los lisosomas, y las vesículas
de transporte forman, en conjunto, el sistema de endomembranas. Sus componentes individuales
funcionan como parte de una unidad coordinada, que actúa en la elaboración de moléculas de la membrana
y en la producción de proteínas que se utilizarán fuera de la célula, es decir, proteínas de secreción.
Componentes del Sistema de Endomembranas.
Las proteínas que se van a utilizar en la célula son producidas por los ribosomas libres y los polirribosomas
que se encuentran en el citoplasma, no unidos al retículo. Las proteínas que van a ser secretadas por la
célula se elaboran mediante complejos «ARNm-ribosomas» localizados en el retículo endoplásmico
granular. Las membranas de este sistema delimitan un espacio o cavidad que contiene líquido acuoso
semejante al citosol, donde
se introducen las proteínas recién formadas. Una vez en la cavidad, la
estructura de estas proteínas es modificada (plegamiento). También se le adicionan glúcidos (glicosilación).
Cuando se producen proteínas destinadas a la secreción, aproximadamente los treinta primeros
aminoácidos son principalmente hidrófobos. Esta secuencia se denomina péptido señal y es atraída hacia el
componente lipídico de las membranas del retículo endoplásmico. A medida que la cadena polipeptídica
aumenta de tamaño es «inyectada» en la cavidad del retículo endoplásmico. Esta secuencia señal es en
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cierto sentido una «dirección» que controla el desplazamiento de las proteínas de secreción en el retículo
endoplásmico. Una vez que las proteínas están en la cavidad del R.E.G., la secuencia señal es eliminada
por enzimas específicas de modo tal que la proteína ya no puede volver al citoplasma.
Secuencia de procesos del mecanismo de elaboración de una proteína en el R.E.G.
Además del Péptido Señal y de la Enzima que lo corta, intervienen otras proteínas
(de membrana y del citosol) que no se detallan.
Según se sinteticen en ribosomas libres en el citosol o en ribosomas unidos al R.E.G. (con péptido señal)
las proteínas siguen distintas vías en la célula:
Péptido señal
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Compartimientos independientes
Mitocondrias
Las mitocondrias son organelas presentes en todas las células eucariontes. En ellas se lleva a cabo la
respiración celular, es decir, la obtención de energía en forma de ATP a partir de la degradación de
compuestos orgánicos. Por lo tanto aquellas células que tienen un gran requerimiento energético tienen un
elevado número de mitocondrias.
Esquema de la estructura de una mitocondria.
Cloroplastos
Los cloroplastos varían en forma, tamaño y distribución en los distintos tipos de células y especies
vegetales. Estas organelas se especializan en el
proceso de la fotosíntesis (síntesis de compuestos
orgánicos a partir de compuestos inorgánicos
utilizando energía lumínica).
Estructuralmente,
los
cloroplastos
poseen
dos
membranas concéntricas y un sistema de sacos,
llamados tilacoides. Los tilacoides se agrupan en
pilas, llamadas grana. Estas estructuras se hallan
inmersas en una matriz, unidas mediante lamelas.
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