Biologia1

NIVEL CELULAR: LOS 3
DOMINIOS
Mg. Fiorella Sánchez

¿Qué es un ser vivo?
“Un sistema está vivo
cuando se automantiene
(autopoiesis) en virtud de
una red de procesos
regenerativos
(metabolismo), que
tienen lugar dentro de una
membrana y tiene una
interacción adaptativa
con el medio”.
Biol Micro – Madigan, 2014

Clasificación de los seres vivos
• Se clasifican en
grandes grupos
llamados reinos.
Existen cinco reinos.
• Criterio de Whittaker:
– Tipo celular
(procariota o
eucariota)
– Nivel de organización
(unicelular o
pluricelular)
– Tipo de nutrición
(autótrofa o
heterótrofa)
– Tipo de reproducción
(sexual o asexual)

Clasificación de los seres vivos
• Utilización de
técnicas
moleculares.
• CARL R. WOESE,
utilizó rRNA 16S.
• En 1990 propuso
tres dominios:
Archaea Bacteria
Eukarya

CLASIFICACIÓN DE LA CÉLULA
SEGÚN SU COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL
CÉLULA PROCARIOTA CÉLULA EUCARIOTA
Med Microbiol – Murray, 2006

Comparación entre células Procariotas y Eucariotas
Med Microbiol – Murray, 2006

Comparación entre células animales y vegetales
• Pared celular:
– Estabilidad y protección a los
vegetales.
– Compuesta por lípidos y glúcidos
• Cloroplastos:
– En su interior, contienen clorofila
(fotosíntesis)
– Dentro de las células animales, la
mitocondria (respiración celular).
• Vacuolas:
– Son tan grandes que ocupan casi
el 90 % del volumen total de la
célula y solo están formados por
una única membrana.
– Realizan funciones digestivas
similares a los lisosomas de las
células animales (también
presentes en las vegetales).
• Centriolo:
– Orgánulo con estructura
cilíndrica, constituido por 9
tripletes de microtúbulos, que
forma parte del citoesqueleto.
Biol of cell-Fernández, 2010

Estructura y Fisiología celular
eucariota

Pared Celular
Arqueas - Bacterias – Algas – Hongos - Plantas
Células
Procariotas
Células
Eucariotas

Pared celular
Función
- Es una capa rígida, se
localiza en el exterior de
la membrana plasmática
celular de bacterias,
algas, hongos y plantas.
- Protege a la célula
contra daño exterior.
- Participa en las
interacciones celulares
(relación con el medio –
transporte).
- Determina la forma
celular.
- Ejerce turgencia en el
interior celular.

Pared celular bacteria Gram positivas Pared celular bacteria Gram negativas

Pared celular de algas y hongos
Algas: la pared celular de algas está
formada por celulosa, CaCO3, sílice,
mananos , xilanos.
Hongos: la pared celular de hongos
está formada por quitina (residuos de
N- acetilglucosamina), glucanos,
mananos.
Chlamydomonas sp. Amanita muscaria

Pared celular de plantas
La pared de células vegetales
está compuesta de celulosa,
pectina y lignina

Membrana Plasmática Celular
Arqueas – Bacterias – Algas – Hongos – Plantas - Animales
Células
Procariotas
Células
Eucariotas

Membrana
plasmática celular
Función
- Divide en
compartimientos.
- Tiene sitios para
actividades
bioquímicas.
- Barrera con
permeabilidad
selectiva.
- Transporte de
solutos.
- Respuesta a señales
externas.
- Interacción celular.
- Transducción de
energía.

Membrana plasmática celular
Singer y Nicholson (1972) es una bicapa lipídica, asociada con moléculas de proteínas, formando la estructura
de mosaico fluido. Caracterizada por su fluidez (movimiento de lípidos), permeabilidad selectiva y su asimetría.

Composición de la Membrana plasmática celular
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
- Proteínas integrales: estructura secundaria alfa hélice o beta hoja plegada barril (unidas
covalentemente a los ácidos grasos de los lípidos de membrana.
- Proteínas periféricas: unidas a un lípido (enlace amida) o a otra proteína (enlaces no covalentes).

CARBOHIDRATOS DE MEMBRANA
- Glucoproteínas: la mayoría de proteínas de membrana son glucoproteínas, restos de carbohidratos largos y ramificados.
- Glucolípidos: poco abundantes, cadenas cortas de carbohidratos y no ramificados.
- Proteoglucanos: glucosaminoglucanos (GAG) unidos a un eje proteico.

LÍPIDOS DE MEMBRANA
1. Fosfoglicéridos o fosfolípidos:
presentes en todas las membranas.
Tenemos entre ellos:
fosfatidilcolina,fosfatidiletanol,fosfatidil
serina,fosfatidilinositol,fosfatidilglicerol
2. Esfingolípidos: en membranas de
células animales abundan las
esfingomielinas. La fitoesfingosina
abunda en membrana de células
vegetales.
3. Glucolípidos: predominan en la
membrana plasmática (superficie
externa).
4. Esteroles: Tenemos colesterol
(membrana células animales),
fitoesterol (células vegetales).
Predominan en la membrana
plasmática, excepto en bacterias. En
bacterias tenemos a los hopanoides.

LÍPIDOS DE MEMBRANA
En membranas de células animales poseen más
de 6 insaturaciones en un resto acilo y el otro
saturado.
-En plantas no es frecuente más de 3.
-En procariotas no poseen insaturaciones en
restos acilo.

PERMEABILIDAD CELULAR: MECANISMOS DE
TRANSPORTE CELULAR

TRANSPORTE
ACTIVO
TRANSPORTE
PASIVO ENDOCITOSIS
EXOCITOSIS
TRANSCITOSIS
TRANSPORTE DE
MOLECULAS DE BAJA MASA
MOLECULAR
TRANSPORTE DE MOLECULAS
DE ELEVADA MASA
MOLECULAR
DIFUSIÓN
FACILITADA
DIFUSIÓN
SIMPLE
BOMBA DE
SODIO-POTASIO
OTRAS BOMBAS
FAGOCITOSIS
PINOCITOSIS
MEDIADA POR
UN RECEPTOR
MECANISMOS DETRANSPORTE
OSMOSIS

TRANSPORTE DE MOLECULAS DE BAJA
MASA MOLECULAR

Transporte pasivo
Difusión simple
- Paso libre de las
moléculas entre la
bicapa.
- No necesita ATP.
- A favor de la gradiente.

Osmosis
- Proceso de difusión de un
solvente a través de una
membrana semipermeable,
desde una zona de baja
concentración de soluto
(hipotónico) hacia una zona de
alta concentración de soluto
(hipertónico).
-
Transporte pasivo

Transporte pasivo
Difusión facilitada
- No necesita energía.
- A favor de la gradiente.
- Específica y saturable,
mediada por proteínas
transportadoras.
- Cambio conformacional
en la proteína.
- Ejm. Glucosa y
aminoácidos.

Transporte activo
- Necesita energía (ATP)
y proteínas
transportadoras
(bombas).
- Es en contra de la
gradiente.
- Mantiene las
diferencias de
concentración entre la
región extracelular (EC)
y la región intracelular
(IC) (Ejm. K, Na, Ca).

Transporte activo: Bomba de sodio (Na+) potasio (K+)
Biol Cell and Molec – Karp, 2014

TRANSPORTE DE MOLECULAS DE
ELEVADA MASA MOLECULAR

Pinocitosis
Ingestión de líquidos y partículas en
disolución por pequeñas vesículas
revestidas de clatrina.
Endocitosis

Exocitosis
Las macromoléculas contenidas en vesículas
citoplasmáticas son transportadas desde el
interior celular hasta la membrana plasmática,
para ser vertidas al medio extracelular.

Comunicación
Autocrina
- Señalización Autocrina: la
célula que produce las
moléculas mensajeras
expresan receptores en su
superficie, los cuales
responden al mensajero que
ellas mismas producen. Es
decir, ellas mismas se
estimulan o inhiben.
- Este tipo de comunicación es
muy usual en las células del
sistema inmune, por ejemplo,
algunos linfocitos T responden
al antígeno sintetizando un
producto que al actuar sobre
ellos mismos induce su
proliferación.

Comunicación
Paracrina
- Señalización Paracrina: las
moléculas mensajeras producidas
por unas células viajan cortas
distancias por el espacio
extracelular hasta llegar a otras
células para estimularlas o
inhibirlas. Las moléculas
señalizadoras de este tipo se les
llama también factores locales o
mediadores locales.
- Los mediadores locales pueden
ser proteínas, eicosanoides o
mediadores gaseosos.
- La liberación de
neurotransmisores en la sinapsis
es un modo de secreción
paracrino que ocurre en las
neuronas del sistema nervioso.

Comunicación
Endocrina
- Las moléculas mensajeras producidas
por unas células llegan a otras células a
través del torrente sanguíneo. Las
moléculas mensajeras actúan en sitios
distantes del cuerpo.
- Entre las moléculas señalizadoras
tenemos por ejemplo a las hormonas
insulina y glucagón , secretadas por las
células beta y alfa del páncreas
respectivamente.
- El glucagón se secreta de las células alfa
cuando la concentración de glucosa es
baja en sangre. Esta hormona viaja por
la sangre hasta las células hepáticas,
donde estimula la degradación de
glucógeno hasta glucosa, la cual se
distribuye por las células de nuestro
cuerpo para la generación de ATP.
- La Insulina se secreta de las células beta
cuando la concentración de glucosa es
alta en sangre. Esta hormona viaja por la
sangre hasta las células hepáticas,
donde estimula la síntesis de glucógeno
a partir de glucosa y por otra parte,
permite que la glucosa sea absorbida
por las células.

Comunicación
Yuxtacrina
- Matriz extracelular: Es el
material que mantiene unidas
a las células y determina su
forma y su función. En la
matriz extracelular tenemos
proteínas como la
glucoproteína colágeno y
proteoglucanos (ambos dan a
la matriz fuerza y resistencia a
la deformación), fibronectina,
y laminina (ambas influyen en
el potencial migratorio,
crecimiento y diferenciación
celular).

44
UNIONES CELULARES
Las uniones entre células y entre éstas y proteínas de la matriz (o sustancia) intercelular.
mantienen la cohesión de los tejidos, sellan los espacios intercelulares y permiten,
también, la comunicación entre células. Ciertas proteínas de la Membrana Plasmática y
del Citoesqueleto participan en las uniones entre células y también en las uniones
entre una célula y la matriz.
UNIONES
Estrechas u Oclusivas
Sellan el espacio intercelular para evitar
el paso de sustancias por ese espacio.
De Anclaje
Mantienen la ubicación de las células en
los tejidos y con el material
extracelular o matriz. Ej.:
desmosomas, hemidesmosomas,
etc.
Comunicantes, Gap o
Nexus
Permiten el pasaje de pequeñas
sustancias entre células contiguas. En
los vegetales, esta función la cumplen
los plasmodesmos.

Proteínas de adhesión celular

47
1. UNIONES OCLUSIVAS
Uniones oclusivas o estrechas entre
células epiteliales del intestino delgado:
sellan el espacio intercelular.

• La función de las uniones de anclaje es establecer uniones
entre las células epiteliales y entre la célula y la MEC,
permitiendo la transmisión de fuerzas mecánicas a lo largo
de la lámina epitelial. Se divide en 4 grupos:
2. UNIONES DE ANCLAJE

3. UNIONES COMUNICANTES
Formadas por proteínas hexaméricas
llamadas conexones. Cada conexón
está formado por 6 subunidades
proteicas llamadas conexinas. Cada
conexón es un poro que permite el
paso de pequeños iones (Na+, K+,
Ca+2) y moléculas (AMPc, inositol
1,4,5 trifosfato) a la célula vecina.

Citoplasma
Definición
- Citoplasma (sustancia
formadora de la
célula).
- Parte de la célula
comprendida entre la
membrana plasmática
y la membrana
nuclear (Eucariota)
- Parte de la célula
comprendida entre la
membrana plasmática
y el material genético
(procariota).

Citoplasma - Citosol
Actúa como regulador del pH
intracelular (pH7.2).
Composición
- Sustancias inorgánicas:
agua (70-80%) en dos
formas físicas: gel (viscosa)
y sol (fluida). Iones (K, Ca,
Na).
- Sustancias orgánicas:
proteínas (20-30% del total
de proteínas están en el
citosol), lípidos,
polisacáridos y ácidos
nucleicos (el ARN 20% del
total de ARN está en el
citosol).

Sistema de Endomembrana
• Es el sistema de membranas internas de las células eucariotas que
divide la célula en compartimientos funcionales y estructurales,
denominados orgánulos.
• Los procariontes no tienen un sistema endomembranoso y así
carecen de la mayoría de los orgánulos.
• Los orgánulos siguientes son parte del sistema endomembranoso:
– El retículo endoplasmático es un orgánulo de síntesis y transporte
construido como una extensión de la membrana nuclear.
– El aparato de Golgi actúa como el sistema de empaquetado y de
entrega de moléculas.
– Los lisosomas utilizan enzimas que catabolizan las macromoléculas y
también actúan como sistema de recogida de residuos.
– Las vacuolas actúan como unidades del almacenaje en algunas células.
– Las vesículas son pequeñas unidades de transporte delimitadas por
membranas que pueden transferir moléculas entre diversos
compartimientos.

RER
- Seguido de la
membrana nuclear
externa.
- Constituido por sáculos
aplanados (cisternas de
50 nm) y túbulos que
los interconectan.
- Presente en todas las
células excepto en
procariotas y GR de
mamíferos.

Funciones del Retículo
Endoplasmático Rugoso (RER)
1. Síntesis de proteínas: Las
riboforinas y SRP se encargan
de unir el ribosoma al RER de
forma más estable. El PS se une
al complejo Sec61
(transportador o translocador),
ingresando al lumen del RER, en
el lumen están las chaperonas,
que determinan el plegado
correcto del péptido (Ejm: BiP y
otras).
2. Glucosilación: es la síntesis de
glucoproteínas . En el RER se
transfiere azucares al péptido
mediante unión glucosídica al
grupo amino de la asparragina,
gracias a la glucosiltransferasa
luminal.

REL
- Es una red tubular,
constituida por finos
túbulos o canalículos No
poseen ribosomas
adheridos.
- El REL puede establecer
contacto con
mitocondrias, depósitos
de glucógeno y
peroxisomas.
- Presente en todas las
células excepto en
glóbulos rojos (GR).

Funciones del Retículo
Endoplasmático Liso (REL)
1. Glucogenólisis: Sucede en el REL, y
se genera glucosa libre a partir de
glucógeno donde interviene la
glucosa-6-fosfatasa.
2. Contracción muscular: Intervienen
las Bombas o canales de Ca,
ubicadas en la membrana del REL de
células musculares. Estas bombas
liberan iones de Calcio (Ca), el cual
se une a la troponina del
microfilamento para la contracción
de la fibra muscular.

Complejo de Golgi
• Está formado por una serie de
apilamientos de sacos discoidales
rodeados por gran cantidad de
pequeñas vesículas.
• Cada apilamiento de cisternas se conoce
como dictiosoma y el conjunto de
dictiosomas de la célula es el que se
conoce como aparato de Golgi.
• En el dictiosoma pueden distinguirse dos
caras:
– Cara proximal o de formación (cis), de
forma convexa, asociada a la membrana
nuclear externa y al RE.
– Cara distal o de maduración (trans),
cóncava, relacionada con la formación de
vesículas de secreción.
• El dictiosoma es una estructura dinámica
que está en continua renovación. Por un
lado llegan las vesículas de transición y
por el otro se separan las vesículas de
secreción.

Funciones del Aparato de
Golgi
- Glucosilación: síntesis de
glucolípidos y
glucoproteínas en el golgi.
- Formación del tabique
telofásico (pared celular en
vegetales).
- Ensamblaje de
proteoglucanos.
- Formación acrosoma
(espermatozoide).

Retículo Endoplasmático
y Aparato de Golgi
Red Trans del Golgi (TGN)
Red Cis del Golgi (CGN)
Retículo Endoplasmático
Las vesículas se transportan desde el
Retículo Endoplasmático hacia el
Aparato de Golgi y de aquí toman
otros destinos.

Lisosomas
• Descubiertos por De Duve en 1949.
Presentes en todas las células, excepto
en GR. En bacterias no existen
lisosomas.
• Son orgánulos citoplasmáticos rodeados
de membrana que poseen enzimas
hidrolíticas ácidas (proteasas, lipasas,
glucosidasas, fosfatasas, fosfolipasas,
nucleasas, sulfatasas) para digestión
intracelular. Sus hidrolasas son
sintetizadas en el RER y modificadas en
el AG.
Clasificación.
• Lisosomas primarios: lisosomas recién
formados, ovalados, 0.3-1.5 um
diámetro. En algunos casos se fusionan ,
pero en otros vierten sus enzimas al
exterior celular.
• Lisosomas secundarios: fusión de
lisosoma primario con otro componente
y son responsables de la digestión
celular.
• Cuerpos residuales: lisosomas
secundarios, en los que permanecen las
sustancias indigeribles.

Lisosomas
• Función.
- Las moléculas hidrolizadas por los
lisosomas proceden de tres vías
(fagocitosis, autofagia y endocitosis).
- Degradación vía endocitosis: el endosoma
temprano se fusiona con lisosoma primario
formando el endosoma tardío (lisosoma
propiamente dicho). Función es
degradación de receptores.
- Degradación vía fagocitosis: el fagosoma
se fusiona con un lisosoma primario
formando un heterofagolisosoma o
fagolisosoma, luego sus enzimas degradan
el contenido. Funciones son nutrición,
defensa.
- Degradación vía autofagia: digestión
intracelular de sustratos endógenos,
formándose los autofagosomas
(conteniendo membranas, orgánulos,
glucógenos) se fusiona con el lisosoma
primario dando lugar al autofagolisosoma;
produciéndose la digestión. Funciones son
destruir componentes celulares viejos no
necesarios para la célula.

Vacuolas
- Se definen como enclaves líquidos
hidrófilos situados en el citoplasma y
delimitados por una fina membrana
llamada tonoplasto.
- Presentes en células vegetales, en la
algas verdes y en muchos mo como las
levaduras se encuentran organelas de
almacenamiento similares.
- Una sola vacuola puede ocupar hasta
el 80% de una célula vegetal madura.
- Funciones: almacenamiento y
reserva, llenado de espacio (rigidez-
presión intracelular), regulan pH del
citosol (captura-liberación de
protones) y acumulación de sustancias
tóxicas; ya que las plantas carecen de
un sistema excretor.

Citoesqueleto
Definición
Se denomina citoesqueleto al
conjunto de filamentos proteicos
situados en el citoplasma, que
constituyen estructuras
reticulares complejas.
El citoesqueleto es una
estructura inmersa en un
equilibrio dinámico, cuyos
componentes están sometidos a
continuo recambio y ciclos de
polimerización.
(Fernández et al., 2015)

Citoesqueleto
Composición
El citoesqueleto está
constituido por:
- Microfilamentos (actina).
- Filamentos intermedios.
- Microtúbulos (tubulina).
Cada uno son polímeros de
subunidades proteicas unidas
mediante enlaces débiles no
covalentes.
Biol Cell and Mol. Karp, 2015

Biol Cell, Fernández et al., 2005.

Ribosomas
1. Morfología.
• Descritos por Palade y Claude (1953).
• En procariotas su coeficiente de
sedimentación de 70S (Svedberg).
• En eucariotas su coeficiente de
sedimentación es 80S.
2. Composición bioquímica.
• Formados por ARNr y proteínas.
• Procariotas poseen 3 moléculas de
ARNr (5S y 23S, subunidad mayor y
16S de la subunidad menor).
• Eucariotas poseen 4 moléculas de
ARNr (5S, 5.8S y 28S subunidad
mayor; y 18S subunidad menor).
• Con funciones estructurales y
enzimáticas.

Ribosomas
3. Localización.
- Se encuentran en todas las células,
excepto en espermatozoide maduro.
En glóbulos rojos son escasos.
- En la célula se le sitúa en: RER,
membrana nuclear externa,
citoplasma (aislados o formando
polisomas), plastos y mitocondrias.
4. Síntesis de ribosomas.
- Los ribosomas son sintetizados en el
nucléolo. La RNA polimerasa
transcribe el ADN nucleolar
originando un ARNr.

Peroxisomas
1. Morfología.
- Llamados microcuerpos. Contienen
enzimas capaces de generar peróxido
de hidrógeno o agua oxigenada.
- Delimitadas por una membrana única.
- Están presentes en todas las células
eucariotas, excepto en GR.
- Muchas moléculas tóxicas que
ingresan al torrente sanguíneo son
degradadas en los peroxisomas, sobre
todo en las células hepáticas y renales,
para dar productos inocuos.
2. Análisis bioquímica.
- En su matriz existen 2 tipos de
enzimas: las oxidasas flavínicas y la
catalasa.
- La catalasa descompone el agua
oxigenada generado por las oxidasas.

Centrosoma
• Esta formado por dos
estructuras cilíndricas,
centriolos, dispuestas
perpendicularmente
rodeados de material
pericentriolar, el cual es
electrodenso y amorfo.
• Contienen nueve fibrillas
espaciadas de manera
uniforme; en el corte
transversal cada una de ellas
se ve como una banda de tres
microtúbulos, designados
túbulos A, B y C.
• Las células vegetales carecen
de centrosomas. Biol Cel y Mol – Karp, 2009

Plastos
- Los plastos o plástidos o
cloroplastos presentes en células
vegetales.
- Presentan pigmentos (clorofila y
carotenoides)
- Sintetizan y acumulan sustancias
de reserva (almidón, aceites y
proteínas).
- Su diámetro es de 2-6um y de 5-
10 um de longitud.
- Algunos plástidos son:
- Cloroplastos (especializados en
realizar fotosíntesis)
- Leucoplastos (plástidos incoloros
presentes en tubérculos y
semillas, especializados en el
almacenamiento de almidón,
aceites y proteínas) y
- Cromoplastos (acumulan
grandes cantidades de
pigmentos de rojos a amarillos).

Plastos
• Ultraestructura: los cloroplastos
tienen forma lenticular, en su interior
se observan gránulos (grana), sistema
de doble membrana o envoltura que
delimita el espacio interior o estroma,
en el cual se encuentran los sacos
aplanados o tilacoides.
• Su membrana interna no presenta
crestas y la membrana externa tiene
porinas.
• En el estroma se localiza el ADN del
cloroplasto, plastoribosomas, enzimas,
cofactores e intermediarios que
participan en rutas anabólicas.
• La membrana del tilacoide posee
pigmentos (10% clorofilas y 2%
carotenoides), destaca la presencia de
4 complejos (fotosistema I,
fotosistema II, citocromo b6-f y ATP
sintetasa).

Función de Plastos
La fase lumínica de la
fotosíntesis ocurre en la
membrana de los tilacoides.
La fase oscura de la
fotosíntesis (Ciclo de Calvin)
ocurre en el estroma.
Funciones:
- Fotosíntesis.
- Síntesis de ácidos grasos.
- Síntesis de aminoácidos.
- Síntesis de amoniaco.
- Metabolismo de nitrógeno y
azufre.
- Metabolismo de algunas
hormonas de plantas.

Mitocondria
• Presentes en células eucariotas
aerobias y son capaces de realizar
las oxidaciones celulares
produciendo ATP.
• Presentes en células eucariotas
aerobias y son capaces de realizar
las oxidaciones celulares
produciendo ATP.
• Ultraestructura:
- La membrana mitocondrial
interna se pliega formando
las crestas mitocondriales.
- Membrana mitocondrial
externa
- Espacio intermembranoso
- Matriz mitocondrial: ADN
mitocondrial, ribosomas
(55S), enzimas del ciclo de
Krebs

Función de las
Mitocondrias
Funciones:
- Respiración Celular: Ciclo
de Krebs (Matríz
mitocondrial).
Fosforilación oxidativa
(membrana interna de la
mitocondria).
- Oxidación de ácidos grasos.
- Regulación de calcio.
- Captación de electrones
del NADH citosólico.
- Síntesis de fosfolípidos.
- Síntesis de aminoácidos.
- Síntesis de esteroides.
Fosforilación oxidativa

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