Clase de Estructura y Función Celular del Curso de Histología y Embriología Normal de la Escuela de Medicina J.M. Vargas, Universidad Central de Venezuela

1. Estructura y función
celular I
Por:
Prof. Jaime Zalchendler

2. Modelo de
Danielli-Davson,1932
• Bicapa fosfolipídica
central.
• Proteínas formando
capas interna y
externamente.
• Transporte se
realizaba por medio
de poros polares.

3. Membrana
Plasmática
Evolución de la formulación del concepto actual de membrana.

4. Modelo de Robertson, 1960
Conocido como modelo de Membrana Unitaria.
Se basaba en evidencias de microscopía electrónica.

5. Desarrollado por Singer y Nicholson, 1972.
Se basó en las evidencias aportadas por la técnica de Congelación-Fractura
Identifica las proteínas transmembrana.
Modelo de Mosaico Fluido

6. Presencia de Proteínas Integrales

7. Proteínas transmembrana
• Atraviesan la bicapa
lipídica.
• Su segmento
hidrofóbico es afín
químicamente a las
colas hidrofóbicas
de los
triacilglicéridos de
los fosfolípidos de
membrana.

8. Lípidos de la membrana
plasmática
• Fosfolípidos.
– Presentan una cabeza
polar y una cola
hidrofóbica.
– La cabeza polar está
formada por glicerol
unido a un grupo
nitrogenado (+) unido a
su vez a un grupo
fosfato (-).
– La cola está formado por
triacilglicéridos.

9. Lípidos de la membrana
plasmática

10. Glicolípidos y distribución de
lípidos en la bicapa
• Los glicolípidos miran
hacia la superficie
celular, formando parte
del glicocálix.
• Los lípidos de la bicapa
pueden variar en
composición en sus
caras interna y externa.

11. Modelo de Mosaico Fluido.
Visión Funcional

12. Sistema de endomembranas

13. Retículo Endoplásmico
• Sistema membranoso formado
por túbulos y vesículas
interconectados cuya luz se
denomina cisterna.
• Está relacionado con la
síntesis y modificación de
proteínas, síntesis lipídica y de
hormonas esteroides,
elaboración de las membranas
celulares, detoxificación.
• Formada por:
– RER
– REL

14. Retículo Endoplásmico Rugoso
• Segmento del Retículo
endoplásmico especializado
para la síntesis y modificación
de las proteínas de
exportación, así como de
proteínas integrales y lípidos
para todas las membranas
celulares.
• Se diferencia del REL por
presentar:
– Ribosomas en su cara
externa.
– Receptor para la partícula

15. Retículo endoplásmico liso
• Componente del sistema de
endomembranas,
• Formado por un sistema de
túbulos anastosomados y
vesículas ocasionales unidas a
membranas.
• Entre sus funciones se
encuentran:
– Detoxificación.
– Síntesis de hormonas
esteroides.
– Síntesis lipídica (colesterol
y triglicéridos).
– Glucogenólisis.
– Secuestro de iones calcio
en músculo esquelético.

16. ¿Cómo se forman e insertan las
proteínas integrales de membrana?

18. APARATO DE GOLGI
La unidad básica del orgánulo es el
sáculo, que consiste en una vesícula o
cisterna aplanada.
Cuando una serie de sáculos se apilan,
forman un dictiosoma.
Además, pueden observarse toda una
serie de vesículas más o menos
esféricas a ambos lados y entre los
sáculos.
El conjunto de todos los dictiosomas y
vesículas constituye el aparato de
Golgi.
El dictiosoma se encuentra en íntima
relación con el retículo endoplásmico,
lo que permite diferenciar dos caras:
la cara cis, más próxima al retículo, y la
cara trans, más alejada.
En la cara cis se encuentran las
vesículas de transición , mientras que
en la cara trans, se localizan las
vesículas de secreción.

19. FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI
• Maduración de las glucoproteínas provenientes del
retículo.
• Intervenir en los procesos de secreción,
almacenamiento , transporte y transferencia de
glucoproteínas.
• Formación de membranas: plasmática, del retículo,
nuclear..
• Formación de la pared celular vegetal.

20. Células ganglionares teñidas con el método de Formol-
Nitrato de uranilo de Cajal

21. Célula acinar de páncreas con abundante RER y gran complejo de
Golgi supranuclear del que emergen gránulos de secreción glicoproteíca

22. Complejo de Golgi
En una célula caliciforme
Participando en la secreción
de moco rico en glicoproteínas

23. IMAGEN TRIDIMENSIONAL DEL COMPLEJO DE GOLGI

24. EXPERIMENTO DE LEUCINA
TRITIDIADA EN CÉLULAS DE
PÁNCREAS SECRETORAS DE
AMILASA

25. CAMBIOS EN N-OLIGOSACÁRIDOS
DENTRO DEL
COMPLEJO DE GOLGI
EN LA
FORMACIÓN DE LISOSOMAS,
POLIPÉPTIDOS CON
OLIGOSACÁRIDOS RICOS EN MANOSA
Y
POLIPÉPTIDOS CON
OLIGOSACÁRIDOS COMPLEJOS

26. ADICIÓN DEL MARCADOR
MANOSA FOSFATO
A LAS
ENZIMAS LISOSÓMICAS
EN EL COMPARTIMIENTO CIS
DEL COMPLEJO DE GOLGI

27. FORMACIÓN DE
LISOSOMAS

28. LISOSOMAS EN EPITELIO INTESTINAL
TEÑIDOS
INMUNOCITOQUÍMICAMENTE
LISOSOMAS
- BOLSAS DE ENZIMAS HIDROLÍTICAS
-- DIÁMETRO VARIABLE (APROX 0,5 µ
- CONTIENEN HIDROLASAS ÁCIDAS
- pH INTERNO LISOSOMIAL = 5
- PRESENTA BOMBA DE PROTONES EN SU
CARA EXTERNA
-INTERVIENEN EN LA DIGESTIÓN CELULAR
- EN LA TIROIDES INTERVIENEN EN LA SÍNTESIS
DE HORMONAS TIROIDEAS
-EN ALGUNAS CÉLULAS PUEDEN VERTER
SUS ENZIMAS AL EXTERIOR COMO EN LOS
ESPERMATOZOIDES
- INTERVIENEN EN PROCESOS PATOLÓGICOS

30. FORMACIÓN DE LISOSOMAS

31. FORMACIÓN
DE
HORMONAS
TIROIDEAS

33. A: MITOCONDRIA EN HÍGADO MITOCONDRIA DE MÚSCULO
ESQUELÉTICO
MITOCONDRIAS
·Dimensión variable
· Número variable
. Contienen enzimas del ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y cadena transportadora de electrones
· En el miocardio se asocian a las miofibrillas para producir ATP para la contracción muscular
·Presentan doble membrana
·Su número de crestas es variable

34. β - oxidación de los ácidos grasos

35. Ciclo
de Krebs

36. Cadena transportadora de electrones y ATP sintetasa

37. PEROXISOMAS
· Similares a los lisosomas
· No contienen hidrolasas ácidas
· Presentan enzimas que intervienen en el metabolismo del H2O2
· Colaboran con mitocondrias y cloroplastos en funciones específicas
· Su distribución es irregular y aparecen en un amplio número de tipos celulares
· Para su identificación requieren de técnicas especiales
· Al ME presentan contenido granular fino y se identifican citoquímicamente
· Funciones:
- Intervienen en el metabolismo del H2O2
- Catabolismo de purinas
- β - oxidación de ácidos grasos mediante una oxidasa flavínica
- Conversión de grasa en carbohidratos en ciclo del glioxilato en vegetales
- Detoxificación de moléculas tóxicas en riñones e hígado

38. REACCIONES DE β - OXIDACIÓN EN PEROXISOMAS Y
RELACIÓN CON EL
CICLO DEL GLIOXILATO EN PLANTAS

39. ACTIVIDADES DE LOS PEROXISOMAS

40. SÍNTESIS DE PEROXISOMAS

41. PROTEOSOMAS
• ORGANELOS PEQUEÑOS
FORMADOS POR COMPLEJOS
PROTEICOS RELACIONADOS
CON LA PROTEÓLISIS DE
PROTEÍNAS MAL FORMADAS
Y MARCADAS CON
UBIQUITINA.
• ES UN PROCESO CONTROLADO
QUE REQUIERE QUE LA
CÉLULA RECONOZCA A LA
PROTEÍNA POTENCIALMENTE
DEGRADABLE Y QUE LAS
MOLÉCULAS DE UBIQUITINA
• SE UNAN A UN RESIDUO DE
LISINA DE LA PROTEÍNA
DEGRADABLE, PREVIO INICIO
DE DICHO PROCESO POR PARTE
DEL PROTEOSOMA.

42. Inclusiones Citoplasmáticas
• Estructuras o materiales almacenados en el citoplasma demostrables
microscópicamente
• No son organelos celulares
• Aparecen como producto de la actividad metabólica celular
• Tipos:
– Almacenamiento de alimentos
• Carbohidratos
• Grasas
• Proteínas
– Almacenamiento de pigmentos
• Pigmentos exógenos
– Lipocromos – Carotenoides
– Minerales
• Pigmentos endógenos
– Hemoglobina
– Melanina
– Cromatóforos
– Lipofuscina

43. Inclusiones proteicas cristalinas
Cristales de Lubarsch
(espermatogonias)
Cristales de Charcot –
Butcher
(Células de Sertoli)
Cristales de Reinke
(Células de Leydig)

44. Inclusiones lipídicas (En Corteza Suprarrenal)

45. Gránulos de glucógeno

46. Endocitosis
• La endocitosis permite el
ingreso de materiales a la
célula mediante mecanismos
relacionados con el flujo de
membrana.
• Implica tres tipos de proceso:
– Fagocitosis
– Pinocitosis
– Endocitosis mediada por
receptores

47. Endocitosis mediada por receptores

48. Endocitosis mediada
por receptores
Hormonas y factores de crecimiento
Insulina
Factor de crecimiento epidérmico
Hormona de crecimiento
Hormona estimulante tiroidea
Factor de crecimiento neural
Calcitonina
Glucagon
Prolactina
Hormona Luteinizante
Hormona tiroidea
Factor de crecimiento derivado plaquetario
Interferón
Catecolaminas
Anticuerpos y
proteínas
de transporte séricas
Transferrina
LDL
Transcobalamina
IgE
IgA Polimérica
Maternal IgG
IgG, vía receptores Fc
Toxinas y Lectinas
Toxina de Difteria
Toxina de Pseudomonas
Toxina del cólera
Ricina
Concanavalina A
Virus
Rous sarcoma virus
Virus Semliki forest
Virus de Estomatitis
Adenovirus

49. Exocitosis
Es un mecanismo que permite la liberación masiva de materiales secretados
hacia el exterior de la célula.

50. Esqueleto y Citoesqueleto
Vertebrados (Hombre y los animales)
•Sostener la totalidad del cuerpo
•Darle forma al organismo
•Armazón que protege a los órganos internos
y al cual se anclan los músculos
Células
•Establecimiento, mantenimiento y modificación de la forma
•Contracción de las fibras musculares
•División celular
•Ubicación de los distintos organelos en el citoplasma
•Transporte de los organelos y otras estructuras de un sitio a
otro de la célula

51. Papel del citoesqueleto en el movimiento celular

52. Citoesqueleto
Microtúbulos
Microfilamentos
Filamentos
Filamentos intermedios
Proteínas Fibrosas

53. Cilios
•Los microtúbulos son elementos estructurales
y funcionales de los cilios
•Los cilios son modificaciones de la membrana
plasmática apical de ciertas células
•Su movimiento facilita la movilización de
películas superficiales de mucus u otros fluidos

54. Axonema de cilios y flagelos
Componentes principales
•Microtúbulos
•Nexina
•Dineína
(actividad ATPasica)
ATP
Dineína (actividad ATPasica)
ADP + Pi + Energía Deslizamiento de pares
de microtúbulos
Movimiento de cilios y/o flagelos

55. Estructura del Axonema del flagelo de los espermatozoides
Cortes transversales de flagelos
Par central
9 Pares periféricos

56. Los microtúbulos en el transporte de
organelos y estructuras subcelulares
Papel de las Cinesinas y Dineínas
(Proteínas motrices)
Microtúbulo

57. Papel de los microtúbulos y las proteínas motrices
en los cambios de coloración de la piel de los peces
Estado Normal Situación de
Peligro

58. Microtúbulos (Neurotúbulos) en el axón de una neurona

59. Transporte axoplasmático de vesículas de neurotransmisores
y otras estructuras subcelulares mediado por
microtúbulos y las proteínas motrices

60. Microtúbulos (Definición)
•Compuestos macromoleculares
•Estructuras cilíndricas
•Diámetro de 24 nm
•Producto de la asociación de
subunidades de α y β-tubulina
(proteínas similares con un peso
molecular de 110000 Da)

61. Centríolos
•Localización en las proximidades del núcleo
en una región llamada Centrosoma
•Se presentan en un numero de 2 por célula
•Constituyen los centros organizadores de
los microtúbulos citoplasmáticos
•Diámetro de 150 nm y longitudes comprendidas
entre los 300 y 500 nm

62. Centríolos
Triplete de microtúbulos

63. Centríolos
(Estructura General)
•Número de microtúbulos: 27
•Disposición: 9 haces de 3
microtúbulos

64. Microfilamentos
•Constituidos por Actina
•Representan entre el 5 y el 30 % de las proteínas citoplasmáticas
totales
•Poseen un diámetro de 5-7 nm
•El ensamblaje se da por polimerización de subunidades de Actina
G
•Cumplen un papel importante en la motilidad, mantenimiento de
la forma y contracción muscular

65. Microvellosidades
•Modificaciones apicales cuya función es
•la de incrementar la superficie de inter-
•cambio
•Presentes en los enterocitos y células de
•los túbulos contorneados en el riñón
•En ellas los microfilamentos de actina
son elementos de soporte

66. Microfilamentos de Actina en las Microvellosidades
de los Enterocitos
Cortes longitudinales Cortes transversales
Actina

67. Filamentos Intermedios
•Poseen dimensiones intermedias entre los microfilamentos de actina
y los filamentos gruesos de miosina, teniendo entre 8 y 10 nm
•Se despolimerizan más rápidamente que los microtúbulos y
los microfilamentos
•No intervienen en el movimiento celular
•Se los puede clasificar según el tipo celular en el que se presenten
en:
•Citoqueratinas (Células Epiteliales)
•Vimentinas (Fibroblastos)
•Desminas (Fibras musculares lisas y estriadas)
•Proteínas ácidas fibrilares (Astrocitos y células de Schwann)
•Neurofilamentos (Axón de las neuronas)

68. Uniones Intercelulares
•Los filamentos intermedios se hacen presentes en células
sometidas a fuerzas mecánicas intensas, como las de la piel
•En este tejido forman parte de las uniones intercelulares como
los desmosomas y de los hemidesmosomas que permiten la
adhesión de las células a la matriz extracelular
Desmosomas
Hemidesmosomas

69. Filamentos Intermedios
(Citoqueratinas)
Citoplasma de un
Melanocito
Melanosomas
Citoqueratinas

70. Conclusiones
Los distintos elementos citoesqueletales
determinan que el esqueleto celular sea
fundamental en:
•El mantenimiento y modificación de la forma celular
•El movimiento celular
•La organización organelar del citoplasma
•El transporte de estructuras subcelulares a los distintos sitios de la
célula
•El establecimiento de uniones intercelulares y entre las células y la
matriz extracelular
•La organización del proceso de división celular

71. NÚCLEO
• MAYOR ORGANELO CELULAR
• CONTIENE CASI TODO EL
ADN CELULAR Y POSEE LOS
MECANISMOS PARA LA
SÍNTESIS DEL ARN.
• ESTÁ LIMITADO POR LA
ENVOLTURA NUCLEAR.
• COMPONENTES MAYORES:
– CROMATINA.
– NUCLEOLO.
– NUCLEOPLASMA

72. ENVOLTURA NUCLEAR
• FORMADA POR DOS
MEMBRANAS PARALELAS
FUSIONADAS ENTRE SÍ EN
CIERTAS REGIONES
FORMANDO PERFORACIONES
CONOCIDAS COMO POROS
NUCLEARES.
• LA DOS MEMBRANAS ESTÁN
SEPARADAS ENTRE SÍ POR
UNA CISTERNA
PERINUCLEAR.

73. MEMBRANA NUCLEAR INTERNA
• APROX. 6 NM DE ESPESOR.
• MIRA HACIA EL INTERIOR DEL NUCLEO.
• ESTÁ ESTRECHAMENTE LIGADA A UNA RED ENTREMEZCLADA
DE FILAMENTOS INTERMEDIOS DE 80 – 100 NM DE GROSOR
FORMADAS POR LAS LÁMINAS A, B Y C, UBICADAS EN LA
PERIFERIA DEL NUCLEOPLASMA.
• INTERVIENE EN LA ORGANIZACIÓN Y SOPORTE DE LA BICAPA
LIPÍDICA DE ESTA CAPA, ASÍ COMO DE LA CROMATINA
PERINUCLEAR.
• ALGUNAS PROTEÍNAS INTEGRALES DE ESTA CAPA SE
RELACIONAN CON LOS SITIOS DE UNIÓN PARA EL ARN Y
CROMOSOMAS NUCLEARES.

74. MEMBRANA NUCLEAR
INTERNA
• TIENE APROX 6 NM DE GROSOR.
• SE ORIENTA HACIA EL CITOPLASMA.
• SE CONTINÚA CON EL RER.
• SU CARA CITOSÓLICA ESTÁ RODEADA
POR UNA DELGADA TRAMA DE
VIMENTINA.
• SUELE POSEER RIBOSOMAS QUE
SINTETIZAN ACTIVAMENTE PROTEINAS
TRANSMEMBRANA QUE FORMARAN
PARTE DE LA ENVOLTURA NUCLEAR.

75. POROS NUCLEARES
• SON DISCONTINUIDADES DE LA
ENVOLTURA NUCLEAR EN QUE SE
FUSIONAN LAS DOS HOJAS DE ÉSTA,
INTERVINIENDO COMO PUNTOS DE
COMUNICACIÓN ENTRE EL NÚCLEO Y
EL CITOPLASMA.
• ESTÁN RODEADOS DE ESTRUCTURAS
NO MEMBRANOSAS INCLUÍDAS EN SU
REBORDE, ORIGINANDO EN
CONJUNTO EL COMPLEJO DEL PORO
NUCLEAR, DE APROX. 80 – 100 NM DE
DIÁMETRO.
• EL PORO NUCLEAR INTERVIENE EN EL
TRANSPORTE BIDIRECCIONAL
NUCLEOCITOPLASMÁTICO MEDIANTE
TRANSPORTE MEDIADO POR
RECEPTORES Y POR PROTEÍNAS
CONOCIDAS COMO IMPORTINAS Y
EXPORTINAS, REGULADAS POR
PROTEÍNAS LLAMADAS RAN QUE SE
UNEN A GTP.

76. COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR
• FORMADO POR TRES
ESTRUCTURAS PROTEICAS
ANULARES SIMETRICAS
FORMADAS POR 8
PLIEGUES CADA UNA Y
QUE SE INTERCONECTAN
POR MEDIO DE RAYOS
VERTICALES, TENIENDO
ADEMÁS UN
TRANSPORTADOR Y UNA
CANASTILLAS NUCLEAR.
•

77. CROMATINA
• COMPLEJO DE ADN Y PROTEÍNAS
QUE REPRESENTA A LOS
CROMOSOMAS INTERFÁSICOS.
• DE ACUERDO A SU ACTIVIDAD
TRANSCRIPCIONAL FORMA:
– HETEROCROMATINA.
– EUCROMATINA.
o LA UNIDAD DE EUCROMATINA ES
EL NUCLEOSOMA, FORMADO POR
UN OCTAMERO DE HISTONAS
UNIDO A OTRO NUCLEOSOMA
POR MEDIO DE PROTEÍNAS DE
ENLACE A LA HISTONA H1.

78. CROMOSOMAS
• SON FIBRAS DE CROMATINA QUE
SE CONDENSAN Y SE ENROLLAN
AJUNSTADAMENTE DURANTE
LOS PROCESO DE DIVISIÓN
CELULAR.
• PUEDEN CLASIFICARSE EN:
– METACÉTRICOS.
– SUBMETACÉNTRICOS.
– ACROCÉNTICOS.
– TELOCÉNTRICOS.
• SU NÚMERO ES CONSTANTE EN
CADA ESPECIE.

79. NUCLEOPLASMA
• CONSTITTUYE LA MATRIZ NUCLEAR.
• PRESENTA:
– GRÁNULOS DE INTERCROMATINA (GI), DE 20 – 25 NM DE
DIÁMETRO, CONTIENEN PARTÍCULAS DE
RIBONUCLEOPROTEÍNAS (RNP) Y ENZIMAS COMO ATPasas,
GTPasas, B- GLICEROFOSFATO Y NAD – PIROFOSFATASA.
– GRANULOS DE PERICROMATINA (GPC), DE 50 NM DE
DIÁMETRO, UBICADOS EN LOS BORDES DE LA
HETEROCROMATINA. ESTÁN FORMADAS POR ARN 4,7S JUNTO
A DOS PEPTIDDOS TIPO hnRNP.
– PARTÍCULAS DE RIBONUCLEOPROTEÍNA NUCLEAR PEQUEÑAS
(snRNP), INTERVIENEN EN EL EMPALME, SEGMENTACIÓN Y
TRANSPORTE DE hnRNP..

80. MATRIZ NUCLEAR
• CONTIENE APROX 10% DE LAS PROTEÍNAS
TOTALES DEL NÚCLEO, 30% DEL ARN, 1-
3% DEL ADN Y 2 – 5% DEL FOSFATO
TOTAL.
• INCLUYEN AL COMPLEJO DEL PORO.
• SE RELACIONA FUNCIONALMENTE CON
LOS SITIOS DE REPLICACIÓN DEL ADN, ASÍ
COMO TRANSCRIPCIÓN Y
PROCESAMIENTO DE ARNm Y ARNr,
UNIÓN A RECEPTOR DE ESTEROIDES,
VIRUS ADN, CARCINÓGENOS Y
PROTEÍNAS VIRALES.

81. NUCLEOLO
• ESTRUCTURA NO LIMITADA POR
MEMBRANA, UBICADA EN EL
INTERIOR DEL NÚCLEO QUE
PARTICIPA EN LA SÍNTESIS DE ARNt,
ASÍ COMO EN EL ENSAMBLAJE DE LAS
SUBUNIDADES RIBOSOMALES
PEQUEÑAS Y GRANDES.
• ES RICO EN ARNr Y PROTEÍNAS.
• PRESENTA 4 ÁREAS:
– CENTRO FIBRILAR DE TINCIÓN PÁLIDA
(CON ADN INACTIVO).
– PARTE FIBROSA, CON ARN NUCLEOLAR
EN TRANSCRIPCIÓN.
– PARTE GRANULOSA, EN QUE OCURRE
EL ENSAMBLAJE DE LAS SUBUNIDADES
RIBOSOMALES.
– MATRIZ NUCLEOLAR, FORMADA POR
UNA RED FIBRILAS QUE INTERVIENE
EN LA ORGANIZACIÓN NUCELOLAR.
– PRESENTA TELÓMEROS DE LOS
CROMOSOMAS 13, 14, 15, 21 Y 22 (RON).

82. SÍNTESIS DE RIBOSOMAS