fisiologia, clase sobre la celula y sus componentes

1. La Célula
Dra. Joseline Vanessa Velázquez Plascencia

2. La célula y sus funciones
2
✘ Cada uno de los billones de
células de un ser humano
es una estructura viva que
puede sobrevivir durante
meses o años, siempre que
los fluidos circundantes
contengan los nutrientes
adecuados.
✘ Contienen código
hereditario del cuerpo,
que controla las
sustancias sintetizadas
por células y les permite
hacer copias de sí mismas.
Las células son los
componentes básicos
del cuerpo, proporcionan
estructura a tejidos y
órganos del cuerpo,
ingieren nutrientes y los
convierten en energía,
realizan funciones
especializadas.

3. Clasificación
La célula como unidad estructural
✘ Eucarióticas o de organización eucariótica (del griego eu-
verdadero- y crayón-núcleo). Tienen el ADN incluido en el núcleo y
separado del resto del citoplasma por una doble membrana. Las
células de animales y plantas son eucarióticas.
✘ Procarióticas o de organización procariótica (del griego pro:
antes). El ADN no está separado del citoplasma por una
membrana, sino disperso en él. Las bacterias son células
procarióticas.
3

4. Organización de la célula
Dos partes principales núcleo y citoplasma.
✘ El núcleo está separado del citoplasma por un
membrana nuclear, y el citoplasma está separado de los
fluidos circundantes por un membrana celular:
membrana de plasma.
4

5. 5

6. 6

7. Agua
70% al 85%
Las reacciones químicas tienen lugar entre productos
químicos disueltos o en superficies de partículas o
membranas en suspensión.

8. Iones
8
Los iones importantes en la celda incluyen potasio,
magnesio, fosfato, sulfato, bicarbonato, y
pequeñas cantidades de cloruro de sodio, y
calcio.
Los iones proporcionan sustancias químicas
inorgánicas para las reacciones celulares y son
necesarios para el funcionamiento de algunos
mecanismos de control celular.

9. Proteinas
✘ Sustancias más abundantes en la mayoría de
las células
✘ Constituyen el 10%-20% de la masa celular.
9
Estructurales Funcionales
• Filamentos largos, polímeros de
muchas moléculas de proteínas
individuales.
• Microtúbulos: citoesqueletos de
orgánulos celulares: cilios,
axones nerviosos, husos mitóticos
(mitosis) y una masa enmarañada
de túbulos filamentosos delgados
mantienen juntas las partes del
citoplasma y el nucleoplasma
• Proteínas fibrilares: fuera de la
célula, en las fibras de colágeno y
elastina del tejido conectivo,
paredes de vasos sanguíneos,
tendones y ligamentos.
• Combinaciones de pocas
moléculas en forma tubular
globular.
• Enzimas de la célula y, a diferencia
de las proteínas fibrilares, suelen
ser móviles en el líquido celular.
• Se adhieren a estructuras
membranosas dentro de la célula y
catalizan reacciones químicas
intracelulares específicas.

10. EJEMPLO
1. Las reacciones químicas que dividen la glucosa en sus partes
componentes
2. Luego las combinan con oxígeno para formar dióxido de
carbono y agua
3. Simultáneamente proporcionan energía para la función
celular
4. Son todas catalizadas por una serie de enzimas proteicas.
10

11. 11
Esquema del metabolismo y sus
componentes, el anabolismo y el
catabolismo. Hay unidades para las grasas,
los azúcares y las proteínas, que pueden
formar macromoléculas, o degradarse hasta
CO2, H2O y NH3, principalmente. Además,
durante el catabolismo una parte de la
energía de los enlaces de las moléculas se
transforma en calor, y otra en diversas
manifestaciones, como los enlaces del ATP
(ver el capítulo III), o los aceptores de
hidrógenos.
1. Anabolismo: moléculas
pequeñas se obtienen
otras más grandes.
2. Catabolismo: moléculas
grandes se obtienen
otras más pequeñas.

12. Tipos de sustancias que se agrupan debido a su
propiedad común de ser solubles en disolventes
grasos.
✘ Lípidos importantes: fosfolípidos y colesterol,
constituyen 2% de la masa celular total.
12
Lípidos
• insolubles en agua
• Membrana celular
• Barreras de la membrana
intracelular

13. Los triglicéridos representan 95% de la masa celular.
La grasa almacenada en estas células representa el
principal depósito de nutrientes energéticos del cuerpo
que luego pueden usarse para proporcionar energía
donde sea que se necesite en el cuerpo.
13
Células Grasas

14. ✘ Nutricion celular.
✘ Parte de las moléculas de
glicoproteína, tienen funciones
estructurales.
✘ No se mantienen reservas de
carbohidratos
✘ 1% de su masa total, aumenta
3% en células musculares y,
6% en células hepáticas
Carbohidratos
Glucógeno
Necesidades energéticas.
14
Carbohidratos
disueltos= LE

15. Estructura celular
✘ La celda contiene estructuras
físicas altamente organizadas
llamadas orgánulos
intracelulares,
fundamentales para la
función celular.
✘ Por ejemplo, sin mitocondrias,
más del 95% de liberación de
energía de las células a partir
de los nutrientes cesaría de
inmediato. 15

16. Estructuras MEMBRANOSAS DE LA CÉLULA
✘ La mayoría de los orgánulos de la célula están
cubiertos por membranas compuestas
principalmente de lípidos y proteínas.
✘ Membrana celular, membrana nuclear, membrana
del retículo endoplásmico, y membranas de las
mitocondrias, lisosomas, y Aparato de Golgi.
16

17. Membrana Celular
17
Composición
• 55% Proteinas
• 25% fosfolípidos
• 13% Colesterol
• 4% otros lípidos
• 3% Carbohidratos
Estructura delgada,
flexible y elastica
7.5 a 10 nanometros de espesor
Célula
Membrana de Plasma

18. La barrera lipídica de la membrana celular impide la penetración de
sustancias solubles en agua.
18

19. Su estructura básica es una bicapa
lipídica, que es una película delgada
de lípidos de doble capa
(cada capa tiene un grosor de una sola
molécula)
Membrana Celular
19

20. Bicapa Lipídica
20
Colesterol
Llípidos: núcleos de esteroides
altamente solubles en grasa. Se
disuelven en la bicapa de la
membrana. Ayudan a determinar
grado de permeabilidad (o
impermeabilidad) de la bicapa a
componentes solubles en agua de
fluidos corporales. Controla la
fluidez de la membrana.
Fosfolípidos Esfingolípidos
Derivados del aminoalcohol
esfingosina: grupos hidrofóbicos
e hidrofílicos pequeñas
cantidades en membranas
celulares: células nerviosas.
Protección contra factores
ambientales dañinos,
transmisión de señales, sitios de
adhesión de proteínas
extracelulares.
Bicapa lipídica, que es una
película delgada de lípidos de
doble capa (cada capa tiene un
grosor de una sola molécula)
Lípidos de la membrana
celular más abundantes.
Un extremo de cada molécula
de fosfolípidos es hidrofílico y
soluble en agua. El otro
extremo es hidrofóbico y
soluble solo en grasas.
El extremo fosfato del
fosfolípido es hidrófilo y la
porción de ácido graso es
hidrófoba
Las porciones de fosfato
hidrófilo constituyen
entonces dos superficies de
la membrana celular
completa, en contacto
intracelular agua en el
interior de la membrana y
extracelular agua en la
superficie exterior
Capa de lípidos en medio de
la membrana impermeable a
sustancias solubles en agua
habituales: iones, glucosa y
urea. Sustancias liposolubles:
oxígeno, dióxido de carbono y
alcohol

21. 21

22. Proteínas integrales y periféricas de la membrana celular.
22
✘ Proteínas
integrales, que
sobresalen
completamente
a través de la
membrana
✘ Proteínas
periféricas, que se
adhieren solo a
una superficie de
la membrana y no
penetran
completamente.

23. 23

24. ✘ Proteínas integrales: Estructuras canales (o poros): moléculas de
agua y iones
✘ Propiedades selectivas: Difusión preferencial de algunas
sustancias sobre otras.
✘ Actúan como proteínas portadoras para transportar sustancias.
✘ Transportan sustancias en dirección opuesta a sus gradientes
electroquímicos de difusión: transporte activo.
✘ Actúan como enzimas.
24

25. 25
 Proteínas integrales de membrana: Receptores solubles
en agua: hormonas peptídicas.
 Interacción de receptores de la membrana celular con
específicos ligandos que se unen al receptor provocan
cambios en la proteína receptora, induce interacciones
entre receptor y proteínas del citoplasma: actúan como
segundos mensajeros, retransmitiendo la señal de la parte
extracelular del receptor al interior de la célula.

26. 26

27. Carbohidratos de membrana: la célula "Glicocáliz".
✘ Los carbohidratos de membrana ocurren en
combinación con proteínas o lípidos en forma de
glicoproteínas o glicolípidos.
27
proteínas
integrales son
glicoproteínas
Compuestos de carbohidratos:
proteoglicanos- carbohidratos unidos a
pequeños núcleos de proteínas - unidos
a la superficie exterior de la célula.
Toda la superficie exterior de la
célula a menudo tiene una capa
suelta de carbohidratos: glucocálix.

28. 28
Carbohidratos
Carga eléctrica
negativa
Adherencia a
otras células
Receptores Reacciones
Inmunes

29. 29

30. Citoplasma y sus organelos
El citoplasma está lleno de pequeñas y
grandes partículas y orgánulos dispersos.

31. Retículo Endoplásmico
31
Red
de etructuras tubulares:
cisternas y estructuras
vesiculares planas en el
citoplasma.
Procesar
Moléculas producidas por
la célula y las transporta
a sus destinos dentro o
fuera de la célula.
Espacio dentro de túbulos
y vesiculas
Matriz Endoplásmica
Se produce por sus
sistemas enzimáticos
FUNCIONES
METABÓLICAS

32. 32

33. 33
Ribosomas y RER
• Sintetizar nuevas moléculas de proteína en la célula
REL
• síntesis de sustancias lipídicas
Aparato de Golgi
• Formar lisosomas, vesículas secretoras y otros
componentes citoplasmáticos
Lisosomas
• Sistema digestivo intracelualr

34. 34
Peroxisomas
• Catabolizar ácidos grasos de cadena larga.
Vesículas secretoras
• Secreción de sustancias químicas especiales
Mitocondrias
• ATP
Citoesqueleto celular
• Red de proteínas fibrilares organizadas en
filamentos o túbulos

35. 35
Núcleo
• Centro de control celular
Membrana nuclear
• Bicapa separada
Mitocondrias
• ATP
Nucleolo
• Acumulación de ARN y proteínas

36. 36

37. Sistemas funcionales de la célula
✘ ENDOCITOSIS: INGESTIÓN CÉLULAR
Sustancias atraviesan la membrana celular mediante procesos
de difusión y transporte activo.
✘ Difusión: Movimiento a través de la membrana
✘ Las sustancias se mueven a través de los poros de la
membrana celular, sustancias liposolubles, a través de la
matriz lipídica de la membrana
✘ Transporte activo: llevar una sustancia a través de la
membrana mediante una estructura de proteína física
que penetra toda la membrana.
37

38. ✘ Las partículas grandes ingresan a la
célula por : endocitosis
✘ Pinocitosis: ingestión de partículas
diminutas que forman vesículas de
líquido extracelular y constituyentes
particulados dentro del citoplasma celular.
✘ Fagocitosis: ingestión de partículas
grandes, como bacterias, células
completas o porciones de tejido en
degeneración.
38

39. 39

40. 40

41. 41

42. 42

43. 43

44. 44

45. 45
Los lisosomas contienen agentes
bactericidas: pueden matar las bacterias
fagocitadas antes de que causen daño
celular:
• lisozima:disuelve la pared celular bacteriana
• Lisoferrina: une el hierro y otras sustancias antes
de que puedan promover el crecimiento bacteriano
• ácido a un pH de aproximadamente 5,0, que activa
las hidrolasas e inactiva los sistemas metabólicos
bacterianos.

46. Autofagia y reciclaje de orgánulos celulares.
✘ La autofagia es un proceso de limpieza mediante el cual los
orgánulos obsoletos y los grandes agregados de proteínas se
degradan y reciclan
✘ Contribuye al recambio rutinario de componentes
citoplasmáticos
✘ Es un mecanismo clave para el desarrollo de tejidos, la
supervivencia celular cuando los nutrientes son escasos y el
mantenimiento de la homeostasis.
46

47. 47

48. 48
En resumen, el sistema
membranoso del retículo
endoplásmico y el aparato
de Golgi son altamente
metabólicos y capaces de
formar nuevas estructuras
intracelulares y sustancias
secretoras para ser
extruidas de la célula.

49. Control genético de la síntesis
de proteínas, celular
Función y reproducción
celular
49

50. Los genes, que se encuentran en los núcleos
de todas las células del cuerpo, controlan
la herencia de padres a hijos, así como el
funcionamiento diario de todas las
células del cuerpo.

51. ✘ El cuerpo humano tiene aproximadamente 20.000 a 25.000
genes diferentes que codifican proteínas en cada célula, es
posible formar una gran cantidad de proteínas celulares
diferentes
Se estima que el número total de proteínas
diferentes producidas por los distintos tipos de
células en los seres humanos es de al menos
100.000.

52. LOS GENES DEL NÚCLEO CELULAR CONTROLAN
LA SÍNTESIS DE PROTEÍNA
✘ En el núcleo de la célula, genes se unen de punta a punta en
moléculas helicoidales de ADN de doble hebra
extremadamente largas que tienen pesos moleculares
medidos en miles de millones.
52

53. ADN
Compuestos químicos básicos involucrados en la formación de
ADN.
1. ácido fosfórico
2. un azúcar llamado desoxirribosa
3. cuatro nitrógenos bases (dos purinas, adenina y guanina y
dos pirimidinas, timina y citosina).
El ácido fosfórico y la desoxirribosa forman dos hebras
helicoidales que son la columna vertebral de la molécula de
ADN, y las bases nitrogenadas se encuentran entre las dos
hebras y las conectan
53

54. Nucleótidos
✘ Primera etapa de formación del ADN:
✘ Combinar una molécula de ácido fosfórico, una molécula de
desoxirribosa y una de las cuatro bases para formar un
nucleótido ácido.
Se forman así cuatro nucleótidos separados, uno para cada una
de las cuatro bases:
desoxiadenílico, desoxitimidílico, desoxiguanílico, y ácidos
desoxicitidílicos.
54

55. 55

56. Los nucleótidos se organizan para formar dos hebras de ADN unidas
libremente entre sí
✘ 1. Cada base de purina adenina de una hebra siempre se une
con una base de pirimidina timina de la otra hebra.
✘ 2. Cada base de purina guanina siempre se une con una
base de pirimidina citosina.
56
CG, CG, GC, TA, CG,
TA, GC, AT y AT.

57. CODIGO GENÉTICO
✘ La importancia del ADN radica en su capacidad para
controlar la formación de proteínas en la célula, lo que logra
mediante un codigo genetico.
✘ El código genético consta de "tripletes" sucesivos de bases
✘ Los sucesivos tripletes eventualmente controlan la secuencia
de aminoácidos en una molécula de proteína que se va a
sintetizar en la célula.
57
Prolina, serina, y ácido
glutamico,

58. ARN
✘ Durante la síntesis de ARN, las dos cadenas de ADN se
separan temporalmente; una de estas hebras se utiliza como
molde para la síntesis de una molécula de ARN.
58
Ribosa que contiene un
ion hidroxilo extra adjunto
a la estructura del anillo
de ribosa.
pirimidina,uracilo

59. 59

60. 60

61. 61

62. 62

63. ✘ ACTIVIDAD
3‘ ACTAAGTCAGGC 5‘
63

64. FUNCIONES ARN
1. ARN mensajero precursor (pre-ARNm) cadena única
grande e inmadura de ARN, se procesa en el núcleo para
formar ARN mensajero maduro (ARNm).
2. Pre-ARN incluye 2 tipos segmentos, intrones, se eliminan
mediante empalme, y exones, que se retienen en el ARNm
final.
3. ARN nuclear pequeño (snRNA) dirige el empalme de
premRNA para formar mRNA.
4. ARN mensajero (ARNm) lleva el código genético al
citoplasma para controlar el tipo de proteína formada.
64

65. FUNCIONES ARN
4. Transferencia de ARN (tRNA): transporta aminoácidos
activados a los ribosomas para usarlos en el ensamblaje de la
molécula de proteína.
5. ARN ribosómico, junto con 75 proteínas, formas
ribosomas, se ensamblan realmente las moléculas de
proteína.
6. MicroARN (miARN) son moléculas de ARN monocatenario de
21 a 23 nucleótidos que pueden regular la transcripción y
traducción de genes.
65

66. 66

67. ARN MENSAJERO: LOS CODONES
✘ Las moléculas son cadenas largas de ARN que están
suspendidas en el citoplasma
✘ Sus codones son CCG, UCU y GAA, que son los codones de los
aminoácidos prolina, serina y ácido glutámico
67

68. 68

69. 69
El ARNm producido = intrones: no forman
parte del patrón de la proteína a producir,
deja solo exones, para liberación del
ARNm.
Se lee el patrón para síntesis de proteínas, y
se traduce en aminoácidos para
construcción de proteínas, con ayuda del
ARN de transferencia o ARNt.

70. 70

71. ARN DE TRANSFERENCIA: LOS ANTICODONES
✘ Transfiere aminoácidos a moléculas de proteína a medida
que se sintetiza la proteína.
✘ Cada tipo de ARNt se combina con 1 de los 20 aminoácidos
que se incorporarán a las proteínas.
✘ El tRNA actúa como transportador para aminoácido a los
ribosomas = proteína.
✘ El ARN de transferencia, contiene 80 nucleótidos
71

72. 72

73. ARN RIBOSÓMICO
✘ 60% del ribosoma
✘ El ribosoma es la estructura física del citoplasma en la que se
sintetizan realmente las proteínas.
✘ Funciona en asociación con ARN;ARNt transporta
aminoácidos al ribosoma para su incorporación en la
proteína en desarrollo.
✘ Los genes de ADN para la formación de ARN ribosómico se
encuentran en cinco pares de cromosomas en el núcleo.
73

74. ARN RIBOSÓMICO
✘ El ARN ribosómico se procesa en el nucleolo, se une a
proteínas ribosómicas para formar subunidades primordiales
de los ribosomas.
✘ Se liberan del nucleolo y se transportan a través de los
grandes poros de la envoltura nuclear a casi todas las partes
del citoplasma
✘ Se ensamblan para formar ribosomas funcionales maduros.
✘ Las proteínas se forman en el citoplasma de la célula,
pero no en el núcleo celular
74

75. miARN Y ARN DE INTERFERENCIA PEQUEÑO
✘ Un cuarto tipo de ARN en la célula es microARN (miARN); Los
miARN son fragmentos cortos de ARN monocatenario (21 a
23 nucleótidos) que regulan la expresión génica.
✘ Los miARN se codifican a partir del ADN transcrito de genes,
pero no se traducen en proteínas y, por lo tanto, a menudo se
denominan ARN no codificante.
75
disminuir la
expresión
génica.
PRimiRNAs,
que son las
transcripciones
primarias del
gen

76. 76

77. pri-miARN
✘ Los pri-miARN son luego procesados en el núcleo celular por
el complejo de microprocesador a pre-miARN, que son
estructuras de bucle de tallo de 70 nucleótidos.
✘ Los miARN regulan la expresión génica uniéndose a la región
complementaria del ARN y promoviendo la represión de la
traducción o degradación del ARNm antes de que pueda ser
traducido por el ribosoma
77

78. ARNip
✘ Los ARNip son moléculas de ARN bicatenarias cortas,
compuestas de 20 a 25 nucleótidos, que interfieren con la
expresión de genes específicos
78
silenciar la
expresión de
genes
específicos.

79. TRADUCCIÓN: FORMACIÓN DE
PROTEÍNAS EN LAS RIBOSOMAS
✘ Una molécula de ARNm entra en contacto con un ribosoma,
viaja a través del ribosoma, comenzando en molécula de ARN
especificada por una secuencia de bases de ARN llamada
codón iniciador de la cadena
✘ Se forma una molécula de proteína, un proceso llamado
traducción.
✘ codón de “parada” pasa por el ribosoma, se
indica el final y la molécula de proteína se
libera en el citoplasma.
79
el ribosoma
lee los
codones
del ARNm

80. 80
Grupos de ribosomas, con 3 a 10
ribosomas unidos a un solo ARNm
al mismo tiempo se llaman
polirribosomas.

81. 81

82. Pasos químicos en la síntesis de proteínas.
82
ATP se combina con
aminoácido
= complejo de
monofosfato de
adenosina con el
aminoácido
Se combina con su
ARNt específico para
formar un complejo de
aminoácidos-ARNt
ARNm en el
ribosoma, se une a
codón ARNm,
alineando el
aminoácido = Molécula
de proteína

83. 83