Ud.9. citología iii. org. membranosos

Biología. 2º bachillerato
Unidad 9. Citología III (MEMBRANA PLASMÁTICAS Y ORGÁNULOS MEMBRANOSOS

La membrana plasmática.
9 Orgánulos membranosos

C.E.M HIPATIA-FUHEM
Profesor: Miguel Ángel Madrid


9 Orgánulos membranosos
1. La membrana plasmática
1.1. Composición de la membrana
1.2. Estructura. Modelo Singer-Nicholson 1972
1.3 Funciones de la membrana
1.4 Transporte a través de la membrana
a) Transporte de moléculas pequeñas
b) Transporte de macromoléculas

2. Retículo endolásmico
3. Aparato de Golgi
4. Lisosomas
5. Perroxisomas y glioxisomas
6. Mitocondrias
7. Cloroplastos y otros plastos

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Esquema
Orgánulos membranosos

1. La membrana plasmática El retículo endoplasmático

El transporte a través de la membrana El aparato de Golgi

Las vacuolas
Endocitosis

Los lisosomas
Uniones intercelulares

Los peroxisomas y los glioxisomas

Las mitocondrias

Los cloroplastos

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Recursos para la explicación de la unidad

La membrana El transporte Endocitosis Uniones
plasmática a través de intercelulares
membrana

El retículo El aparato Las vacuolas Los lisosomas
endoplasmático de Golgi

Los peroxisomas Las mitocondrias Los cloroplastos
y los glioxisomas

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Estructura de la Membrana Celular
• El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).
• No es visible en el microscopio óptico.
• Límite entre el medio extracelular e intracelular.

Mitocondria Núcleo
Membrana plasmática Membrana plasmática

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Composición química
La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y
proteínas, adicionalmente presenta colesterol y glúcidos.

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Lípidos de Membrana
Cabeza

• Encontramos:
– Fosfolípidos
– Glucolípidos
– Colesterol

Nota: La membrana plasmática de procariotas no
presenta esteroles y el porcentaje de
fosfolípidos es distinto.
En arqueas en vez de ácidos grasos hay
unidades repetitivas de isopreno (unidos por
enlace éster a la glicerina). Símbolo

Colas
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Lípidos de Membrana
Cabeza

• Los fosfolípidos son el principal
componente estructural de todas las
membranas celulares.
• Carácter anfipático. Formación de
micelas bicapas
• Distribución asimétrica
• Cabeza polar hidrofílica: (glicerol +
fosfato + colina, o serina, etc. depende
del tipo)
Símbolo
• Dos colas no polares: (dos ácidos
grasos) que son hidrofóbicas o
anfipáticas.

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.
• 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 C.E.M HIPATIA-FUHEM


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 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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Membrana plasmática Unidad 9. Citología III (MEMBRANA PLASMÁTICAS Y ORGÁNULOS MEMBRANOSOS

La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de
fosfolípidos y proteínas. Modelo Singer-Nicholson 1972

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La membrana celular

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La membrana plasmática

Proteína Proteína
Fosfolípido Glicolípido integral Glucoproteína transmembranosa Proteína periférica Colesterol

Líquido
extracelular

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

Microvellosidades

Membrana

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MECANISMO DE TRANSPORTE

Transporte de moléculas de Transporte de moléculas de
bajo peso molecular elevada masa molecular

T. pasivo T. activo Exocitosis Endocitosis

Fagocitosis Pinocitosis Mediada por
Difusión Difusión Bomba sodio- receptor
simple facilitada potasio

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El transporte de moléculas de bajo peso molecular

Puede ser de dos tipos:

Transporte activo
Transporte pasivo

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Transporte Pasivo
• No requiere el consumo de
Moléculas
energía (ATP). de colorante Membrana EQUILIBRIO
• 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 EQUILIBRIO
mecanismos:
– Difusión simple
– Ósmosis
– Difusión facilitada

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Difusión Simple
Exterior de la Célula
• Las moléculas atraviesan
directamente la mb o por canales Mayor
concentración Menor
membranosos (proteínas en concentración
canal) O2 O2 O2
• 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
Menor
velocidad de difusión. CO2 CO2 CO2
concentración
• Moléculas solubles en lípidos Mayor
concentración
como etanol, y moléculas
Citoplasma
pequeñas como H2O, N2, CO2 y O2.
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DIFUSIÓN SIMPLE

Por canales
A través de
(Proteínas
la bicapa
Transmembrana)

Na+, K+, Ca2+, Cl-
H. esteroideas, Éter,
Difusión por ligando y
cloroformo
Apolares: O2, N2, H2O, CO2 receptor

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Difusión Facilitada
• 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 K+, Na+, Cl-.

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RESUMIENDO: El transporte pasivo

Difusión simple Difusión por variación de potencial eléctrico

Membrana polarizada Membrana despolarizada

Difusión facilitada por permeasa Difusión por ligando
Ligando

Permeasa

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Transporte Activo
• 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.

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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
celular
• Mantiene un potencial eléctrico de membrana
• Favorece la trasmisión de impulsos nerviosos
• Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasio

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RESUMIENDO: El transporte activo
ATP
Bomba de sodio-potasio Na+

ADP + Pi

K+
Se produce un cambio
conformacional
y se bombean dos
iones de potasio hacia
el interior.

Se produce un cambio
conformacional de la
proteína y se bombean
tres iones de sodio
hacia el exterior.

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Transporte de macromoléculas
• Endocitosis
• Exocitosis
Se basan en la formación de vesículas
membranosas.

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Exocitosis
• Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, se fusiona
con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula.
• 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 Constitutiva Secreción Reguladora
Reponer membrana o Secreción de enzimas u
proteínas hormonas

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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.

Líquido intersticial

Membrana Plasmática

Citoplasma

Vesícula

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Tipos de Endocitosis: Fagocitosis
• La membrana plasmática FAGOCITOSIS
forma prolongaciones
celulares (pseudópodos) que Pseudópodo
envuelven la partícula sólida,
englobándola en una vesícula
(fagosoma).
• Luego, uno o varios lisosomas
se fusionan con la vacuola y Alimento a
ser ingerido
vacían sus enzimas
hidrolíticas en el interior de la
vacuola.

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Pinocitosis
PINOCITOSIS
Membrana celular
• 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.

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Endocitosis mediada 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.

Membrana celular
ENDOCITOSIS MEDIADA
POR RECEPTORES
CAVIDAD

Material unido a las
proteínas receptoras
citoplasma

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Endocitosis
Clatrina Pinocitosis
receptor

Clatrina

ligando

Complejo
Endocitosis por receptor

receptor-
ligando
Vesícula
pinocítica Fagocitosis

Clatrina

Fagosoma
Vesícula
endocítica

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Repaso

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• 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 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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Unión íntima Desmosoma Unión tipo GAP

Canal
Proteína
transmembranosa

Espacio intercelular

Proteínas Proteínas Placa Filamentos
transmembranosas transmembranosas de queratina

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Unión íntima Desmosoma Unión tipo GAP

Canal
Proteína
transmembranosa

Canal

Espacio intercelular

Proteínas Proteínas Placa Filamentos
transmembranosas transmembranosas de queratina

Proteína
transmembranosa

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• 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 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

Estructura:
Sacos aplanados o
cisternas, túbulos sinuosos

Localización:
Células eucariotas

Tipos: Retículo
REr, REl endoplasmático liso
Retículo (REl)
endoplasmático
rugoso (REr)

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VER SÍNTESIS
DE PROTEÍNAS

Ribosomas

Retículo Retículo
endoplasmático endoplasmático liso
rugoso (REr) (REl)

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RErugoso
Estructura:
Sacos aplanados o
cisternas.

Ribosomas unidos
por sub mayor
(riboforinas)

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REr: Muy
desarrollado en
aquellas células que
participan muy
activamente en la
síntesis de proteínas

Ribosomas

Retículo Retículo
endoplasmático endoplasmático liso
rugoso (REr) (REl)

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Retículo endoplasmático

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ARN
mensajero
1l Ribosoma
2l

Citosol

Retículo
endoplasmático
rugoso

5l 4l 3l
Lumen

Proteína Péptido de
señalización

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El retículo endoplasmático liso

Estructura:
Túbulos interconectados
entre ellos y con REr.

Muy desarrollado en:
-Células musculares estriadas.
(retículo sarcoplásmico).
- Células interticiales de ovarios
y testículos.
-Hepatocitos

Retículo
endoplasmático liso
(REl)

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El retículo endoplasmático liso

Funciones:

-Síntesis de lípidos de mb
(fosfolípidos, glicolípidos,
colesterol).
- Almacén de lípidos.
-Transporte de lípidos.
- Detoxificación de
sustancias.
- Contracción muscular.

Retículo
endoplasmático liso
(REl)

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RETICULO ENDOPLASMATICO Y
APARATO DE GOLGI

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Aparato de Golgi

Cara cis

Cara trans

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Vesículas de
El aparato de Golgi secrección

CARA CIS,
PROXIMAL O
1. Las vesículas de transición, FORMACIÓN 3
procedentes de la envoltura
nuclear y del retículo 1
endoplasmático, se unen
a la cara cis del dictiosoma. 2

2. El contenido molecular
se incorpora al dictiosoma.
4
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 5
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 Vesículas de
CARA TRANS,
de clatrina. Este revestimiento transición
DISTAL O
se pierde una vez formada MADURACIÓN
la vesícula.

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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? Origen
Vesículas REr, A.G e
membranosas con invaginaciones de
interior acuoso membrana Tonoplasto

¿Quiénes las
presentan?
Células animales
(vesículas)
Células vegetales

Funciones
-Mantenimiento turgencia celular.
-Digestión celular (en vegetales)
-Almacenamiento de sustancias
diversas (pétalos, alcaloides,
cristales…)

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LISOSOMAS
son
Aparato
de Orgánulos esféricos con membrana simple
Golgi

contienen

por Bomba
RER HIDROLASAS ÁCIDAS (pH = 4’6) De
protones
(más de 50 enzimas diferentes)
son

ES EL SISTEMA DIGESTIVO CELULAR

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Los lisosomas
Origen
Aparato Golgi

Las enzimas se forman en R.E
y pasan al Golgi

FUNCIÓN
DIGESTIÓN CELULAR
(extracelular e intracelular)

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LISOSOMAS

PRIMARIOS SECUNDARIOS

Contenido
Contenido heterogéneo.
homogéneo
- Vacuolas digestivas
Aún sin unirse a
(Heterofagosoma)
vacuolas de
- Vacuolas autofágicas
pinocitosis o
(Autofagosoma)
fagocitosis
- 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

78
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Los lisosomas
Autofagia

Lisosoma
secundario

Lisosoma
primario

Heterofagia

Lisosoma
secundario

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Peroxisomas
Proceden del R.E

Contienen enzimas
oxidasas y catalasas

Abundantes en las
células de riñón e
hígado

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Actividad oxidativa de los peroxisomas

Oxidasa Catalasa
Sustrato H2O2 H2O + ½ O2
(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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En las células de las semillas en germinación
los peroxisomas son los responsables del
ciclo del glioxilato (conversión de ácidos
Glioxisomas
grasos a glúcidos, que proporcionan energía
para la geminación y el crecimiento

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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
Matriz Condrioma: conjunto de
diferente al ADN
mitocondrial mitocondrias de una célula
nuclear

Espacio
intermembranoso
. Contenido Enzimas
similar al citosol (duplicación,
transcricpicón,
traducción, ciclo
Cresta mitocondrial. Krebs, beta
Se disponen oxidación)
transversalmente al
eje mitocondrial
Membrana
externa. Similar
resto de
membranas.
Con porinas, da Membrana interna. Mitorribosomas
permeablidad Presenta crestas (70 S = 50 + 30)
mitocondriales

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Las ATP asas se encuentran en la
Las mitocondrias cara externa de las crestas,
orientadas hacia la matriz
ADN
Matriz mitocondrial
mitocondrial

Espacio
intermembranoso

Cresta ATP-sintetasa
mitocondrial

Membrana
externa

Membrana Mitorribosomas
interna

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Las mitocondrias. Partículas elementales F Complejos VOLVER
ATP-
sintetasas
H+ H+ H+
H+ H+

H+

H+
Fo o pedúnculo
(inmerso en la
membrana,
constituido de
3 /4
polipéptidos)

Cabeza esférica H+
o partícula F1
proteína
globular
ATP
ADP
+
Pi

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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

Bacterias
aerobias Mitocondria

Célula primitiva Endosimbiosis Célula eucariota

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Cloroplastos

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Los cloroplastos

ADN plastidial Membrana externa.
Estructura como el
resto de membranas.
Más permeable

Grana.
Apilamientos Membrana
con nº variable interna.
de sacos Estructura como
el resto de
membranas.
Ribosomas Casi
(plastorribosomas) impermeable,
con proteínas
transportadoras.

Rubisco.
Enzima
Estroma Tilacoide del encargada de la
estroma fijación del CO2

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Los cloroplastos

Bacterias
aerobias Cianobacterias

Célula primitiva Mitocondria Cloroplasto

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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

Zygnema

Spirogyra
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SEMEJANZAS DIFERENCIAS
-Orgánulos energéticos de las células MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS
eucariotas. -Tanto en vegetales -Exclusivos de células
-Poseen gran cantidad de mb interna. como en animales. vegetales.
-Son orgánulos semiautónomos -Menor tamaño. -Tamaño mayor.
(contienen los componentes -Posee dos membranas -Posee 3 membranas y 3
necesarios para ello: ADNdc y diferentes y 2 compartimentos
ribosomas) compartimentos. internos separados.
-Se reproducen por división binaria. -Función: Respiración -Función: Fotosíntesis.
-Evolucionaron a partir de celular.
procariotas primitivas. -No poseen pigmentos. -Poseen pigmentos.
-Poseen ATPasas -Proceden de -Proceden de primitivas
primitivas bacterias cianobacterias
aerobias

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