MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA
MBOU "LICEO ACADÉMICO"
ABSTRACTO
Organelos de células de membrana
Asunto: biología
REALIZADO:
estudiante de décimo grado
Anastasia Kuzmina
SUPERVISOR:
tomsk 2014
Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Tipos de orgánulos por estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
tipos organelos de membrana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Retículo endoplásmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Aparato de Golgi (complejo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Lisosomas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5
Vacuolas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Vacuolas celulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6
Plástidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7
Mitocondrias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Conclusión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Introducción
Los orgánulos (del griego organon - herramienta, órgano e idos - tipo, semejanza) son estructuras supramoleculares del citoplasma que realizan funciones específicas, sin las cuales la actividad celular normal es imposible.
Los orgánulos de membrana son estructuras huecas cuyas paredes están formadas por una membrana simple o doble.
Membrana única: retículo endoplasmático, complejo de Golgi, lisosomas, vacuolas. . Estos orgánulos forman un sistema intracelular para la síntesis y transporte de sustancias.
Doble membrana: mitocondrias y plastidios.
Retículo endoplásmico
El EPS es un orgánulo de membrana única que consta de cavidades y túbulos conectados entre sí. El retículo endoplásmico está estructuralmente conectado al núcleo: una membrana que se extiende desde la membrana externa del núcleo forma las paredes. retículo endoplásmico. El EPS es más característico de las células eucoróticas (es decir, aquellas que tienen núcleo).
Existen 2 tipos de EPS, disponibles tanto en planta como célula animal:
· rugoso (granular)
liso (agranular)
Sobre membranas XPS aproximado Hay numerosos gránulos pequeños: ribosomas, orgánulos especiales con la ayuda de los cuales se sintetizan proteínas, que luego penetran en el interior y pueden moverse a través de las cavidades a cualquier lugar de la célula.
Estructura:
vacuolas
ribosomas
Registros
Cavidades internas
Sobre membranas EPS suave no hay ribosomas, pero sí enzimas que sintetizan carbohidratos y lípidos. Después de la síntesis, los carbohidratos y los lípidos pueden moverse a lo largo de las membranas del RE hasta cualquier lugar de la célula.
El grado de desarrollo del tipo EPS depende de la especialización de la célula.
El RE granular se desarrolla mejor en las células que sintetizan hormonas proteicas.
EPS agranular en células que sintetizan sustancias similares a las grasas.
Funciones EPS:
· Síntesis de sustancias.
· Función de transporte. A través de las cavidades del RE, las sustancias sintetizadas se trasladan a cualquier lugar de la célula.
complejo de Golgi
El complejo de Golgi (dictiosoma) es una pila de sacos de membrana planos llamados cisternas. Los tanques están completamente aislados entre sí y no están conectados entre sí. A lo largo de los bordes de los depósitos se ramifican numerosos tubos y burbujas. De vez en cuando, del EPS se desprenden vacuolas (vesículas) con sustancias sintetizadas, que se trasladan al complejo de Golgi y se conectan con él. Las sustancias sintetizadas en el RE se vuelven más complejas y se acumulan en el complejo de Golgi.
· En las cisternas del complejo de Golgi se produce una mayor transformación química y complicación de las sustancias recibidas del EPS. Por ejemplo, se forman sustancias necesarias para renovar la membrana celular (glicoproteínas, glicolípidos) y polisacáridos.
· En el complejo de Golgi las sustancias se acumulan y se “almacenan” temporalmente
· Las sustancias formadas se “empaquetan” en vesículas (vacuolas) y de esta forma se mueven por toda la célula.
· Los lisosomas (orgánulos esféricos con enzimas digestivas) se forman en el complejo de Golgi.
· Eliminación de secreciones (hormonas, enzimas) de las células.
lisosomas
(“lisis” - desintegración, disolución)
Los lisosomas son pequeños orgánulos esféricos, cuyas paredes están formadas por una sola membrana; contienen enzimas líticas (de descomposición). En primer lugar, los lisosomas desprendidos del complejo de Golgi contienen enzimas inactivas. Bajo determinadas condiciones, sus enzimas se activan. Cuando un lisosoma se fusiona con una vacuola fagocitosa o pinocitosa, se forma una vacuola digestiva, en la que se produce la digestión intracelular de diversas sustancias.
Funciones de los lisosomas:
1. Degradan sustancias absorbidas como resultado de la fagocitosis y la pinocitosis. Los biopolímeros se descomponen en monómeros, que ingresan a la célula y se utilizan para satisfacer sus necesidades. Por ejemplo, se pueden utilizar para sintetizar nuevos materia orgánica o puede descomponerse aún más para producir energía.
2. Destruir orgánulos viejos, dañados y redundantes. La degradación de orgánulos también puede ocurrir durante la inanición celular.
3. Realizar autólisis (división) de la célula (reabsorción de la cola en renacuajos, licuefacción de tejidos en el área de inflamación, destrucción de células cartilaginosas en el proceso de formación). tejido óseo y etc.).
vacuolas
Las vacuolas son orgánulos esféricos de una sola membrana que son reservorios de agua y sustancias disueltas en ella.
(vesículas desprendidas del RE y complejo de Golgi).
Vacuolas: fagocíticas,
pinocitosis,
vacuolas digestivas
vacuolas celulares
Las vacuolas de las células animales son pequeñas y numerosas, pero su volumen no supera el 5% del volumen total de la célula.
Funciones de las vacuolas en una célula animal:
transporte de sustancias por toda la célula,
· implementación de la relación entre orgánulos.
En una célula vegetal, las vacuolas representan hasta el 90% del volumen. en maduro célula vegetal una vacuola, ocupa posición central. La membrana de la vacuola de la célula vegetal es el tonoplasto, su contenido es la savia celular.
Funciones de las vacuolas en una célula vegetal:
mantener la membrana celular en tensión,
acumulación de diversas sustancias, incluidos residuos actividad celular,
· suministro de agua para los procesos de fotosíntesis.
La savia celular puede contener:
Sustancias de reserva que pueden ser utilizadas por la propia célula ( Ácidos orgánicos, aminoácidos, azúcares, proteínas).
Sustancias que se eliminan del metabolismo celular y se acumulan en las vacuolas (fenoles, taninos, alcaloides, etc.)
Fitohormonas, fitoncidas,
Pigmentos (tintes) que dan a la savia celular su color púrpura, rojo, azul, violeta y, a veces, amarillo o crema. Son los pigmentos de la savia celular los que colorean los pétalos de las flores, los frutos y las raíces.
plastidios
Las células vegetales tienen orgánulos especiales de doble membrana: los plastidios. Hay 3 tipos de plastidios: cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos.
Los cloroplastos tienen una cubierta de 2 membranas. Concha exterior liso y el interior forma numerosas vesículas (tilacoides). Una pila de tilacoides es una grana. Los gránulos están escalonados para una mejor penetración. luz de sol. Las membranas tilacoides contienen moléculas del pigmento verde clorofila, por lo que los cloroplastos tienen color verde. La fotosíntesis se produce con la ayuda de la clorofila. De este modo, función principal cloroplastos: llevando a cabo el proceso de fotosíntesis.
El espacio entre los granos está lleno de matriz. La matriz contiene ADN, ARN, ribosomas (pequeños, como los de los procariotas), gotitas de lípidos y granos de almidón.
Los cloroplastos, como las mitocondrias, son orgánulos semiautónomos de una célula vegetal, ya que pueden sintetizar de forma independiente sus propias proteínas y pueden dividirse independientemente de la división celular.
Los cromoplastos son plastidios de color rojo, naranja o amarillo. Los cromoplastos están coloreados por pigmentos carotenoides ubicados en la matriz. Los tilacoides están poco desarrollados o ausentes por completo. Se desconoce la función exacta de los cromoplastos. Quizás atraigan a los animales a los frutos maduros.
Los leucoplastos son plastidios incoloros ubicados en las células de tejidos incoloros. Los tilacoides no están desarrollados. Los leucoplastos acumulan almidón, lípidos y proteínas.
Los plastidios pueden transformarse mutuamente entre sí: leucoplastos - cloroplastos - cromoplastos.
mitocondrias
La mitocondria es un orgánulo semiautónomo de dos membranas que sintetiza ATP.
La forma de las mitocondrias es variada, pueden tener forma de bastón, filamentosas o esféricas. Las paredes de las mitocondrias están formadas por dos membranas: la exterior y la interior. La membrana exterior es lisa y la interior forma numerosos pliegues. crestas. La membrana interna contiene numerosos complejos enzimáticos que llevan a cabo la síntesis de ATP.
El plegado de la membrana interior tiene gran importancia. Se pueden ubicar más complejos enzimáticos en una superficie plegada que en una superficie lisa. El número de pliegues de las mitocondrias puede cambiar según las necesidades energéticas de las células. Si la célula necesita energía, aumenta el número de crestas. En consecuencia, aumenta el número de complejos enzimáticos ubicados en las crestas. Como resultado, se producirá más ATP. Además, la célula puede aumentar total mitocondrias. Si la célula no necesita una gran cantidad de energía, entonces la cantidad de mitocondrias en la célula disminuye y la cantidad de crestas dentro de las mitocondrias disminuye.
El espacio interno de las mitocondrias está lleno de una sustancia homogénea y sin estructura (matriz). La matriz contiene moléculas circulares de ADN, ARN y pequeños ribosomas (como en los procariotas). El ADN mitocondrial contiene información sobre la estructura de las proteínas mitocondriales. El ARN y los ribosomas llevan a cabo su síntesis. Los ribosomas de las mitocondrias son pequeños, su estructura es muy similar a la de los ribosomas de las bacterias.
Las mitocondrias se llaman semiautónomo orgánulos. Esto significa que dependen de la célula, pero al mismo tiempo conservan cierta independencia. Por ejemplo, las propias mitocondrias sintetizan sus propias proteínas, incluidas las enzimas de sus complejos enzimáticos. Además, las mitocondrias pueden multiplicarse por fisión independientemente de la división celular.
Conclusión
Literatura
1. http://ppt4web. ru/
2. http://biofile. ru/bio/5032.html
3. http://becmology. blogspot. ru/2011/04/blog-post_6850.html
4. http://ru. Wikipedia. organización
5. http://biofile. ru/bio/5091.html
6. http://www. vedu. ru/bigencdic/
Las membranas biológicas ubicadas en el borde de la célula y el espacio extracelular, así como en el borde de los orgánulos de membrana de la célula (mitocondrias, retículo endoplasmático, complejo de Golgi, lisosomas, peroxisomas, núcleo, vesículas de membrana) y el citosol, son importante para el funcionamiento no solo de la célula en su conjunto, sino también de sus orgánulos. Las membranas celulares tienen una organización molecular fundamentalmente similar. En este capítulo, las membranas biológicas se examinan principalmente utilizando el ejemplo de la membrana plasmática (plasmolema), que separa la célula del entorno extracelular.
Membrana de plasma
Cualquier membrana biológica (fig. 2-1) está formada por fosfolípidos (~50%) y proteínas (hasta un 40%). En menores cantidades, la membrana contiene otros lípidos, colesterol y carbohidratos.
Fosfolípidos. Una molécula de fosfolípido consta de una parte polar (hidrófila) (cabeza) y una doble cola de hidrocarburo apolar (hidrófoba). En la fase acuosa, las moléculas de fosfolípidos se agregan automáticamente cola con cola, formando la estructura de la membrana biológica (Fig. 2-1 y 2-2) en forma de una doble capa (bicapa). Así, en la membrana, las colas de los fosfolípidos (ácidos grasos) se dirigen hacia la bicapa y las cabezas que contienen grupos fosfato se dirigen hacia afuera.
Ardillas Las membranas biológicas se dividen en integrales (incluidas las transmembrana) y periféricas (ver Fig. 2-1, 2-2).
Proteínas integrales de membrana (globular) incrustado en la bicapa lipídica. Sus aminoácidos hidrófilos son mutuamente
Arroz. 2-1. membrana biológica Consta de una doble capa de fosfolípidos, cuyas partes hidrófilas (cabezas) se dirigen hacia la superficie de la membrana, y las partes hidrófobas (colas que estabilizan la membrana en forma de bicapa) se dirigen hacia el interior de la membrana. Y las proteínas integrales están sumergidas en la membrana. T: las proteínas transmembrana penetran en todo el espesor de la membrana. Π: las proteínas periféricas se encuentran en la superficie exterior o interior de la membrana.
interactúan con grupos fosfato de fosfolípidos y aminoácidos hidrófobos, con cadenas ácidos grasos. Las proteínas integrales de membrana incluyen proteínas de adhesión, alguno proteínas receptoras(receptores de membrana). Proteína transmembrana- una molécula de proteína que atraviesa todo el espesor de la membrana y sobresale de ella tanto en la superficie exterior como en la interior. Las proteínas transmembrana incluyen poros, canales iónicos, transportadores, bombas, alguno Proteínas receptoras.
Área hidrófila
Arroz. 2-2. Membrana de plasma. Explicaciones en el texto.
♦ poros Y canales- vías transmembrana por las que se mueven agua, iones y moléculas de metabolitos entre el citosol y el espacio intercelular (y en la dirección opuesta).
♦ Vectores llevar a cabo el movimiento transmembrana de moléculas específicas (incluso en combinación con la transferencia de iones o moléculas de otro tipo).
♦ Zapatillas mueven iones contra sus gradientes de concentración y energía (gradiente electroquímico) utilizando la energía liberada por la hidrólisis del ATP.
Proteínas de membrana periférica (fibrilares y globulares) se encuentran en una de las superficies de la membrana celular (externa o interna) y están asociados de forma no covalente con proteínas integrales de membrana.
♦ Ejemplos de proteínas de membrana periférica asociadas con la superficie exterior de la membrana son: proteínas receptoras Y Proteínas de adhesión.
♦ Ejemplos de proteínas de membrana periférica asociadas con la superficie interna de la membrana son: Proteínas del citoesqueleto, proteínas del sistema de segundo mensajero, enzimas. y otras proteínas.
carbohidratos(principalmente oligosacáridos) forman parte de las glicoproteínas y glicolípidos de la membrana y representan del 2 al 10% de su masa (ver Fig. 2-2). Interactuar con los carbohidratos de la superficie celular. lectinas. Las cadenas de oligosacáridos sobresalen Superficie exterior membranas celulares y forman la membrana superficial - glicocalix.
Permeabilidad de la membrana
La bicapa de membrana separa las dos fases acuosas. Así, la membrana plasmática separa el líquido intercelular (intersticial) del citosol, y las membranas de lisosomas, peroxisomas, mitocondrias y otros orgánulos intracelulares membranosos separan su contenido del citosol. membrana biológica- Barrera semipermeable.
Membrana semipermeable. Una membrana biológica se define como semipermeable, es decir. una barrera impenetrable al agua, pero permeable a las sustancias disueltas en ella (iones y moléculas).
Estructuras tisulares semipermeables. Las estructuras de tejido semipermeables también incluyen la pared de los capilares sanguíneos y diversas barreras (por ejemplo, la barrera de filtración de los corpúsculos renales, la barrera aerohemática de la parte respiratoria del pulmón, la barrera hematoencefálica y muchas otras, aunque tales barreras , además de las membranas biológicas (plasmolema), también incluyen componentes que no son membranas. La permeabilidad de tales estructuras tisulares se analiza en la sección "Permeabilidad transcelular" del Capítulo 4.
Los parámetros fisicoquímicos del líquido intercelular y del citosol son significativamente diferentes (consulte la tabla 2-1), al igual que los parámetros de cada orgánulo intracelular de membrana y del citosol. Las superficies exterior e interior de una membrana biológica son polares e hidrófilas, pero el núcleo no polar de la membrana es hidrófobo. Por tanto, las sustancias apolares pueden penetrar la bicapa lipídica. Al mismo tiempo, es la naturaleza hidrofóbica del núcleo de una membrana biológica lo que determina la imposibilidad fundamental de la penetración directa de sustancias polares a través de la membrana.
Sustancias no polares(por ejemplo, colesterol insoluble en agua y sus derivados) penetrar libremente a través de membranas biológicas. En particular, es por esta razón que los receptores de hormonas esteroides se encuentran dentro de la célula.
Sustancias polares(por ejemplo, iones Na +, K +, Cl -, Ca 2 +; varios metabolitos pequeños pero polares, así como azúcares, nucleótidos, proteínas y macromoléculas de ácidos nucleicos) no penetrar a través de membranas biológicas. Es por eso que los receptores de moléculas polares (por ejemplo, hormonas peptídicas) Incorporado membrana de plasma, y la transmisión de la señal hormonal a otros compartimentos celulares se realiza mediante segundos mensajeros.
Permeabilidad selectiva - la permeabilidad de la membrana biológica a sustancias químicas específicas es importante para mantener la homeostasis celular, el contenido óptimo de iones, agua, metabolitos y macromoléculas en la célula. El movimiento de sustancias específicas a través de una membrana biológica se llama transporte transmembrana (transporte transmembrana).
Transporte transmembrana
La permeabilidad selectiva se lleva a cabo mediante transporte pasivo, difusión facilitada y transporte activo.
Transporte pasivo
Transporte pasivo (difusión pasiva): el movimiento de pequeñas moléculas polares y no polares en ambas direcciones a lo largo de un gradiente de concentración (diferencia de potencial químico) o a lo largo de un gradiente electroquímico (transporte de sustancias cargadas - electrolitos) se produce sin gasto de energía y se caracteriza por baja especificidad. La difusión simple se describe mediante la ley de Fick. Un ejemplo de transporte pasivo es la difusión pasiva (simple) de gases durante la respiración.
Gradiente de concentración. El factor determinante en la difusión de gases es su presión parcial (por ejemplo, la presión parcial de oxígeno - Po 2 y la presión parcial de dióxido de carbono - PCO 2). En otras palabras, con difusión simple, el flujo de una sustancia descargada (por ejemplo, gases, hormonas esteroides, anestésicos) a través de la bicapa lipídica es directamente proporcional a la diferencia en la concentración de esta sustancia en ambos lados de la membrana (Fig. 2-3).
gradiente electroquímico(Δμx). El transporte pasivo de un soluto cargado X depende de la diferencia en la concentración de la sustancia en la célula ([X] B) y fuera (fuera) de la célula ([X] C) y de la diferencia potencial eléctrico fuera (Ψ C) y dentro de la celda (Ψ B). En otras palabras, Δμ χ tiene en cuenta la contribución tanto del gradiente de concentración de la sustancia (diferencia de potencial químico) como del potencial eléctrico en ambos lados de la membrana (diferencia de potencial eléctrico).
Φ Por lo tanto, fuerza motriz El transporte pasivo de electrolitos es un gradiente electroquímico: la diferencia de potencial electroquímico (Δμ x) en ambos lados de la membrana biológica.
Difusión facilitada
Para facilitar la difusión de sustancias (ver Fig. 2-3), se requieren componentes proteicos integrados en la membrana (poros, portadores, canales). Todos estos componentes son integrales.
Arroz. 2-3. Transporte pasivo por difusión a través de la membrana plasmática. A: la dirección de transporte de la sustancia, tanto en difusión simple como facilitada, se produce a lo largo del gradiente de concentración de la sustancia en ambos lados del plasmalema. B - cinética de transporte. En ordenadas, la cantidad de sustancia difundida, en ordenadas, el tiempo. La difusión simple no requiere gasto directo de energía, es un proceso insaturado y su velocidad depende linealmente del gradiente de concentración de la sustancia.
proteínas (transmembrana). La difusión facilitada se produce a lo largo de un gradiente de concentración para sustancias no polares o a lo largo de un gradiente electroquímico para sustancias polares.
Poros. Por definición, lleno de agua. el canal de poros siempre está abierto(Figura 2-4). Los poros están formados por diferentes proteínas (porinas, perforinas, acuaporinas, conexinas, etc.). En algunos casos, se forman complejos gigantes (como los poros nucleares) formados por muchas proteínas diferentes.
Vectores(transportadores) transportan a través de membranas biológicas muchos iones diferentes (Na +, Cl -, H +, HCO 3 -, etc.) y sustancias orgánicas (glucosa, aminoácidos, creatina, noradrenalina, folato, lactato, piruvato, etc.). Transportadores específico: cada re-
Arroz. 2-4. Es hora del plasmalema. .
El canal del poro siempre está abierto, por lo que Sustancia química X atraviesa la membrana a lo largo de su gradiente de concentración o (si la sustancia X está cargada) a lo largo de un gradiente electroquímico. EN en este caso La sustancia X pasa del espacio extracelular al citosol.
el portador transporta, por regla general y predominantemente, una sustancia a través de la bicapa lipídica. Hay transporte unidireccional (uniport), combinado (symport) y multidireccional (antiport) (Fig. 2-5).
Los transportistas que realizan transporte transmembrana tanto combinado (symport) como multidireccional (antiport), desde el punto de vista de los costos energéticos, funcionan de tal manera que la energía acumulada durante la transferencia de una sustancia (generalmente Na+) se gasta en el transporte. de otra sustancia. Este tipo de transporte transmembrana se llama transporte activo secundario (ver más abajo). canales iónicos Consisten en SE de proteínas interconectadas que forman un poro hidrófilo en la membrana (Fig. 2-6). Los iones se difunden a través de un poro abierto siguiendo un gradiente electroquímico. Las propiedades de los canales iónicos (incluidas la especificidad y la conductancia) están determinadas tanto por la secuencia de aminoácidos de un polipéptido particular como por los cambios conformacionales que ocurren con en diferentes partes polipéptidos en la proteína integral del canal. Especificidad. Los canales iónicos son específicos (selectivos) en relación con cationes y aniones específicos [por ejemplo, para Na+ (canal de sodio), K+ (canal de potasio).
Arroz. 2-5. Modelo de variantes de transporte transmembrana de diferentes moléculas. .
Arroz. 2-6. Modelo de canal de potasio. La proteína integral (los fragmentos de proteína están marcados con números en la figura) penetra en todo el espesor de la bicapa lipídica, formando un canal poroso lleno de agua (en la figura, se ven tres iones de potasio en el canal, el más bajo de ellos se encuentra en la cavidad de los poros).
canal), Ca 2+ (canal de calcio), Cl - (canal de cloruro) y
etc.].
Φ Conductividad está determinada por el número de iones que pueden pasar a través del canal por unidad de tiempo. La conductancia de un canal cambia dependiendo de si el canal está abierto o cerrado.
Φ Puertas. El canal puede estar abierto o cerrado (Figura 2-7). Por lo tanto, el modelo de canal prevé la presencia de un dispositivo que abre y cierra el canal: un mecanismo de puerta o puerta de canal (por analogía con puertas abiertas y cerradas).
Φ Componentes funcionales. Además de la puerta, el modelo de canal iónico prevé la existencia de componentes funcionales como un sensor, un filtro selectivo y un poro de canal abierto.
Arroz. 2-7. Modelo del mecanismo de activación del canal iónico. . A. La puerta del canal está cerrada, el ion X no puede atravesar la membrana. B. La puerta del canal está abierta, los iones X pasan a través de la membrana a través del poro del canal.
♦ Sensor. Cada canal tiene uno (a veces más) sensores para diferentes tipos de señales: cambios en el potencial de membrana (MP), segundos mensajeros (del lado citoplasmático de la membrana), diferentes ligandos (del lado extracelular de la membrana). Estas señales regulan la transición entre los estados abierto y cerrado del canal.
■ Clasificación de canales según la sensibilidad a diferentes señales. Según esta característica, los canales se dividen en dependientes de voltaje, mecanosensibles, dependientes de receptores, dependientes de proteína G y dependientes de Ca 2 +.
♦ Filtro selectivo determina qué tipos de iones (aniones o cationes) o iones específicos (por ejemplo, Na +, K +, Ca 2 +, Cl -) tienen acceso al poro del canal.
♦ Es hora de un canal abierto. Una vez que la proteína integral del canal adquiere una conformación correspondiente al estado abierto del canal, se forma un poro transmembrana dentro del cual se mueven los iones.
Φ Estados del canal. Debido a la presencia de una puerta, un sensor, un filtro selectivo y un poro, los canales iónicos pueden estar en estado de reposo, activación e inactivación.
♦ estado de reposo- el canal está cerrado, pero está listo para abrirse en respuesta a estímulos químicos, mecánicos o eléctricos.
♦ Estado de activación- el canal está abierto y permite el paso de los iones.
♦ Estado de inactivación- el canal está cerrado y no es capaz de activarse. La inactivación ocurre inmediatamente después de que el canal se abre en respuesta a un estímulo y dura desde varios hasta varios cientos de milisegundos (según el tipo de canal).
Φ Ejemplos. Los canales más comunes son los de Na+, K+, Ca 2 +, Cl -, HCO - 3.
♦ canales de sodio Están presentes en casi cualquier célula. Dado que la diferencia de potencial electroquímico transmembrana para Na+ (Δμ?a) negativo, cuando el canal de Na+ está abierto, los iones de sodio se precipitan desde el espacio intercelular hacia el citosol (a la izquierda en la figura 2-8).
Arroz. 2-8. Na+-, K+ -bomba . Modelo de Na+-, K+-ATPasa integrada en la membrana plasmática. La bomba Na+-, K+ es una proteína integral de membrana que consta de cuatro SE (dos subunidades catalíticas α y dos glicoproteínas β que forman el canal). La bomba Na+-, K+ transporta cationes contra el gradiente electroquímico (μ x) - transporta Na+ desde la célula a cambio de K+ (durante la hidrólisis de una molécula de ATP, se bombean tres iones Na+ fuera de la célula y dos iones K+ son bombeado en él). A la izquierda y a la derecha de la bomba, las flechas muestran las direcciones del flujo transmembrana de iones y agua dentro de la célula (Na+) y fuera de la célula (K+, Cl - y agua) debido a sus diferencias Δμ x. ADP - difosfato de adenosina, Fn - fosfato inorgánico.
■ En estructuras eléctricamente excitables (por ejemplo, MV esqueléticas, cardiomiocitos, SMC, neuronas), los canales de sodio generan AP, más precisamente la etapa inicial de despolarización de la membrana. Los canales de sodio potencialmente excitables son heterodímeros; contienen una subunidad α grande (Mr de aproximadamente 260 kDa) y varias subunidades β (Mr de 32 a 38 kDa). La α-CE transmembrana determina las propiedades del canal.
■ En los túbulos de la nefrona y el intestino, los canales de Na+ se concentran en el vértice de las células epiteliales, por lo que el Na+ ingresa a estas células desde la luz y luego ingresa a la sangre, lo que permite la reabsorción de sodio en el riñón y la absorción de sodio en el tracto gastrointestinal.
♦ canales de potasio(ver Fig. 2-6): proteínas integrales de membrana, estos canales se encuentran en el plasmalema de todas las células. La diferencia de potencial electroquímico transmembrana para K+ (Δμ κ) es cercana a cero (o ligeramente positivo) por lo tanto, cuando el canal de K+ está abierto, los iones de potasio se mueven desde el citosol hacia el espacio extracelular (“fuga” de potasio de la célula, a la derecha en la figura 2-8). Funciones Canales de K+: mantenimiento de MP en reposo (negativo en la superficie interna de la membrana), regulación del volumen celular, participación en la finalización de AP, modulación de la excitabilidad eléctrica de las estructuras nerviosas y musculares, secreción de insulina de las células β de los islotes de Langerhans.
♦ canales de calcio- complejos proteicos, que consta de varios SE (α ρ α 2, β, γ, δ). Dado que la diferencia de potencial electroquímico transmembrana para Ca 2 + (Δμ ca) es significativamente negativo, luego, cuando el canal de Ca^ está abierto, los iones de calcio salen corriendo del interior. membranas celulares“depósitos de calcio” finales y espacio intercelular en el citosol. Cuando se activan los canales, se produce la despolarización de la membrana, así como la interacción de los ligandos con sus receptores. Los canales de Ca 2+ se dividen en canales dependientes de voltaje y dependientes de receptores (por ejemplo, adrenérgicos).
♦ Canales aniónicos. Muchas células contienen diferentes tipos Canales selectivos de aniones a través de los cuales se produce el transporte pasivo de Cl - y, en menor medida, HCO - 3. Dado que la diferencia de potencial electroquímico transmembrana para Cl - (Δμ α) es moderada negativo, cuando el canal aniónico está abierto, los iones de cloro se difunden desde el citosol hacia el espacio intercelular (a la derecha en la figura 2-8).
Transporte activo
Transporte activo: transmembrana dependiente de energía. transporte contra un gradiente electroquímico. Hay transporte activo primario y secundario. El transporte activo primario se lleva a cabo. zapatillas(varias ATPasas), secundaria - simportadores(transporte combinado unidireccional) y antiportadores(tráfico multidireccional que se aproxima).
Transporte activo primario Proporcionan las siguientes bombas: ATPasas de sodio, potasio, ATPasas de protones y potasio, ATPasas transportadoras de Ca 2+, ATPasas mitocondriales, bombas de protones lisosomales, etc.
Φ ATPasa de sodio y potasio(ver Fig. 2-8) regula los flujos transmembrana de los principales cationes (Na +, K +) e indirectamente - agua (que mantiene un volumen celular constante), proporciona transporte transmembrana relacionado con ?+ (symport y antiport) de muchos Moléculas orgánicas e inorgánicas, participa en la creación de MF en reposo y generación de PD de elementos nerviosos y musculares.
Φ Protón Y ATPasa de potasio(H+-, K+-bomba). Con la ayuda de esta enzima, las células parietales de las glándulas de la mucosa gástrica participan en la formación de ácido clorhídrico (intercambio electrónicamente neutro de dos iones K + extracelulares por dos iones H + intracelulares durante la hidrólisis de una molécula de ATP).
Φ ATPasas transportadoras de Ca 2+(Ca 2 + -ATPasa) Bombean iones de calcio fuera del citoplasma a cambio de protones. contra un gradiente electroquímico significativo de Ca 2+.
Φ ATPasa mitocondrial tipo F (F 0 F :) - ATP sintasa de la membrana interna de las mitocondrias - cataliza la etapa final de la síntesis de ATP. Las crestas mitocondriales contienen ATP sintasa, que acopla la oxidación en el ciclo de Krebs y la fosforilación de ADP a ATP. El ATP se sintetiza mediante el flujo inverso de protones hacia la matriz a través de un canal en el complejo sintetizador de ATP (el llamado acoplamiento quimiosmótico).
Φ Bombas de protones lisosomales Las [H+-ATPasas tipo V (de Vesicular)], incrustadas en las membranas que rodean los lisosomas (también el complejo de Golgi y las vesículas secretoras), transportan H+ desde el citosol a estos orgánulos unidos a membranas. Como resultado, su valor de pH disminuye, lo que optimiza las funciones de estas estructuras.
Transporte activo secundario. Hay dos formas conocidas de transporte secundario activo: combinado (simport) y contador (antipuerto)(Ver Figura 2-5).
Φ Simport Realizar proteínas integrales de membrana. Transferencia de sustancia X contra su electroquímica.
dient (μ x) en la mayoría de los casos ocurre debido a la entrada al citosol desde el espacio intercelular a lo largo del gradiente de difusión de iones de sodio (es decir, debido a Δμ Na)), y en algunos casos debido a la entrada al citosol desde el espacio intercelular a lo largo del gradiente de difusión de protones (es decir, debido a Δμ H. Como resultado, tanto los iones (Na+ o H+) como la sustancia X (por ejemplo, glucosa, aminoácidos, aniones inorgánicos, iones de potasio y cloro) se mueven de sustancia intercelular al citosol. Φ Antipuerto(transporte contrario o de intercambio) normalmente mueve aniones a cambio de aniones y cationes a cambio de cationes. La fuerza motriz del intercambiador se forma debido a la entrada de Na+ en la célula.
Mantener la homeostasis de los iones intracelulares.
La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas, realizada mediante transporte pasivo, difusión facilitada y transporte activo, tiene como objetivo mantener los parámetros de la homeostasis iónica, y otros iones importantes para el funcionamiento de las células, así como el pH () y el agua (Tabla 2-1) y muchos otros compuestos químicos.
HomeostasisY Implica el mantenimiento de un gradiente transmembrana asimétrico y significativo de estos cationes, asegura la polarización eléctrica de las membranas celulares, así como la acumulación de energía para el transporte transmembrana de diversas sustancias químicas.
Φ gradiente transmembrana significativo y asimétrico.
y se caracterizan por un gradiente transmembrana significativo y asimétrico de estos cationes: el extracelular es aproximadamente 10 veces mayor que el citosol, mientras que el intracelular es aproximadamente 30 veces mayor que el extracelular. El mantenimiento de este gradiente lo garantiza casi por completo la Na+-, K+-ATPasa (v. fig. 2-8).
Φ Polarización de membrana. La bomba Na+-, K+-es electrogénica: su trabajo ayuda a mantener el potencial de membrana (MP), es decir. una carga positiva en la superficie exterior (extracelular) de la membrana y una carga negativa en la superficie interior (intracelular) de la membrana. El valor de carga (V m) medido en la superficie interior de la membrana es de aprox. -60 mV.
Φ gradiente electroquímico transmembrana de Na+, dirigido a la célula, promueve la entrada pasiva de Na + al citosol y, ¡lo más importante! - acumulación de energía. Es esta energía la que utilizan las células para resolver una serie de problemas. tareas importantes- asegurar el transporte activo secundario y la transferencia transcelular, y en células excitables - generación de potencial de acción (AP).
♦ Transferencia transcelular. EN células epiteliales, formando la pared de varios tubos y cavidades (por ejemplo, túbulos de nefrona, intestino delgado, cavidades serosas, etc.), los canales de Na+ están ubicados en la superficie apical del epitelio y las bombas de Na+ y K+ están integradas en el plasmalema de la superficie basal de las células. Esta disposición asimétrica de canales de Na+ y bombas de ?+ permite bombear iones de sodio a través de la célula, es decir. desde la luz de los túbulos y cavidades en ambiente interno cuerpo.
♦ Potencial de acción(PD). En elementos celulares eléctricamente excitables (neuronas, cardiomiocitos, MV esqueléticas, SMC), la entrada pasiva al citosol a través de canales de Na+ dependientes de voltaje es fundamental para la generación de AP (para más detalles, véase el capítulo 5).
Homeostasis.Dado que el Ca 2+ citosólico actúa como un segundo mensajero (intracelular) que regula muchas funciones, entonces en el citosol de la célula se encuentra en un estado
el descanso es minimo (<100 нМ, или 10 -7 M). В то же время внеклеточная около 1 мМ (10 -3 M). Таким образом, разни- ца трансмембранного электрохимического градиента для Ca 2+ (Δμ^) гигантская - 4 порядка величины μ Ca ! Другими словами, между цитозолем и внеклеточной средой (а также между цитозолем и внутриклеточными депо кальция, в первую очередь цистернами эндоплазматической сети) существует весьма значительный трансмембранный градиент Ca 2+ . Именно поэтому поступление Ca 2+ в цитозоль происходит практически мгновенно: в виде «выброса» Ca 2 + из кальциевых депо или «вброса» Ca 2 + из межклеточного пространства. Поддержание столь низкой в цитозоле обеспечивают Са 2 +-АТФазы, Na+-Ca 2 +-обменники и Ca 2 +-буферные внутриклеточные системы (митохондрии и Ca 2 +-связывающие белки).
Homeostasis. En todas las células, hay aproximadamente 10 veces menos en el citosol fuera de la célula. Esta situación está respaldada por los canales aniónicos (Cl - pasa pasivamente al citosol), el cotransportador Na-/K-/Cl y el intercambiador Cl-HCO^ (Cl - ingresa a la célula), así como el cotransportador K-/Cl. (Salida de K+ y Cl - de la celda).
pH. Para mantener el pH, el [HCO-3] y la PCO 2 también son esenciales. El pH extracelular es 7,4 (con [HCO - 3 ] aproximadamente 24 mM y PCO 2 aproximadamente 40 mm Hg). Al mismo tiempo, el valor del pH intracelular es 7,2 (desplazado hacia el lado ácido, siendo el mismo en ambos lados de la membrana, y el valor calculado de [HCO - 3 ] debe ser de aproximadamente 16 mM, mientras que en realidad es 10 mm). En consecuencia, la célula debe contar con sistemas que liberen H + de ella o capturen HCO - 3. Dichos sistemas incluyen el intercambiador de Na + - ^, el intercambiador de Na + -Cl - -HCO - 3 y el cotransportador de Na + -HCO - 3. Todos estos sistemas de transporte son sensibles a los cambios de pH: se activan cuando el citosol se acidifica y se bloquean cuando el pH intracelular cambia al lado alcalino.
Transporte de agua y mantenimiento del volumen celular.
Por definición, una membrana semipermeable en sí misma (que es lo que es una membrana biológica) es impermeable al agua. Además, el transporte de agua transmembrana es siempre pasivo.
un proceso (la difusión simple de agua se produce a través de canales de acuaporinas, pero no se han encontrado bombas especiales para el transporte activo de agua), que se lleva a cabo a través de poros y canales transmembrana como parte de otros transportadores y bombas. Sin embargo, la distribución del agua entre los compartimentos celulares, el citosol y los orgánulos celulares, entre la célula y el líquido intersticial y su transporte a través de las membranas biológicas son de gran importancia para la homeostasis celular (incluida la regulación de su volumen). Flujo de agua a través de membranas biológicas.(ósmosis) Determina la diferencia entre la presión osmótica e hidrostática en ambos lados de la membrana.
Ósmosis- el flujo de agua a través de una membrana semipermeable desde un compartimento con una menor concentración de sustancias disueltas en agua hacia un compartimento con una mayor concentración. En otras palabras, el agua fluye desde donde su potencial químico (Δμ a) es mayor hasta donde su potencial químico es menor, ya que la presencia de sustancias disueltas en el agua reduce el potencial químico del agua.
Presión osmótica(Fig. 2-9) se define como la presión de una solución que detiene la dilución con agua a través de una membrana semipermeable. Numéricamente, la presión osmótica en equilibrio (el agua ha dejado de penetrar a través de la membrana semipermeable) es igual a la presión hidrostática.
coeficiente osmótico(Φ). El valor de Φ para electrolitos en concentraciones fisiológicas suele ser inferior a 1 y, a medida que la solución se diluye, Φ se acerca a 1.
Osmolalidad. Los términos "osmolalidad" y "osmolalidad" son unidades no sistémicas. osmol(osm) es la masa molecular de un soluto en gramos, dividida por el número de iones o partículas en las que se disocia en solución. Osmolalidad(concentración osmótica) es el grado de concentración de la solución, expresado en osmoles, y osmolalidad de la solución(F ic) se expresan en osmoles por litro.
Osmoticidad de soluciones. Dependiendo de la osmolalidad, las soluciones pueden ser isosmóticas, hiper o hipoosmóticas (a veces se utiliza el término "tónico", que no es del todo correcto, que es válido para el caso más simple: para electrolitos). Evaluación de la osmoticidad de las soluciones (o cy-
Arroz. 2-9. Presión osmótica . Una membrana semipermeable separa los compartimentos A (solución) y B (agua). La presión osmótica de la solución se mide en el compartimento A. La solución del compartimento A está sujeta a presión hidrostática. Cuando las presiones osmótica e hidrostática son iguales, se establece el equilibrio (el agua no atraviesa la membrana semipermeable). La presión osmótica (π) se describe mediante la ecuación de Van't Hoff.
citosol y líquido intersticial) sólo tiene sentido cuando se comparan dos soluciones (por ejemplo, A&B, citosol y líquido intersticial, soluciones para infusión y sangre). En particular, independientemente de la osmolalidad de dos soluciones, se produce un movimiento osmótico del agua entre ellas hasta que se alcanza un estado de equilibrio. Esta osmoticidad se conoce como osmoticidad efectiva(tonicidad para la solución electrolítica).
Solución isoosmótica A: presión osmótica de las soluciones A y B lo mismo.
Solución hipoosmótica A: menos presión osmótica de la solución B. Solución hiperosmótica A: presión osmótica de la solución A más presión osmótica de la solución B.
Cinética del transporte acuático. a través de la membrana es lineal, insaturado y es función de la suma de las fuerzas motrices de transporte (Δμ agua, suma), es decir, la diferencia de potencial químico en ambos lados de la membrana (Δμ agua a) y la diferencia de presión hidrostática. (Δμ presión de agua) en ambos lados de la membrana.
Hinchazón osmótica y contracción osmótica de las células. El estado de las células cuando cambia la osmoticidad de la solución electrolítica en la que están suspendidas las células se analiza en la figura. 2-10.
Arroz. 2-10. Estado de los eritrocitos suspendidos en solución de NaCl. . La abscisa es la concentración (C) de NaCl (mM), la ordenada es el volumen celular (V). A una concentración de NaCl de 154 mM (partículas osmóticamente activas de 308 mM), el volumen de células es el mismo que en el plasma sanguíneo (una solución de NaCl, C0, V0, isotónica para los glóbulos rojos). A medida que aumenta la concentración de NaCl (solución hipertónica de NaCl), el agua sale de los glóbulos rojos y estos se encogen. Cuando la concentración de NaCl disminuye (solución hipotónica de NaCl), el agua ingresa a los glóbulos rojos y estos se hinchan. Cuando la solución es hipotónica, aproximadamente 1,4 veces mayor que el valor de una solución isotónica, se produce la destrucción de la membrana (lisis).
Regulación del volumen celular. En la Fig. 2-10 se considera el caso más simple: una suspensión de glóbulos rojos en una solución de NaCl. En este experimento modelo in vitro Se obtuvieron los siguientes resultados: si la presión osmótica de la solución de NaCl aumenta, luego el agua sale de las células por ósmosis y las células se encogen; si la presión osmótica de la solución de NaCl disminuye, El agua entra en las células y éstas se hinchan. Pero la situación en vivo más difícil. En particular, las celdas no están en una solución de un solo electrolito (NaCl), sino en un entorno real.
muchos iones y moléculas con diferentes características físicas y químicas. Por tanto, la membrana plasmática de las células es impermeable a muchas sustancias extra e intracelulares (por ejemplo, proteínas); Además, en el caso considerado anteriormente, no se tuvo en cuenta la carga de la membrana. Conclusión. A continuación resumimos los datos sobre la regulación de la distribución de agua entre compartimentos separados por una membrana semipermeable (incluso entre células y sustancia extracelular).
Dado que la célula contiene proteínas cargadas negativamente que no atraviesan la membrana, las fuerzas de Donnan hacen que la célula se hinche.
La célula responde a la hiperosmolalidad extracelular acumulando solutos orgánicos.
El gradiente de tonicidad (osmolalidad efectiva) asegura el flujo osmótico de agua a través de la membrana.
La infusión de solución salina isotónica y soluciones sin sal (5% de glucosa), así como la administración de NaCI (equivalente a solución salina isotónica) aumentan el volumen de líquido intercelular, pero tienen diferentes efectos sobre el volumen celular y la osmolalidad extracelular. En los ejemplos siguientes, todos los cálculos se basan en los siguientes valores iniciales: agua corporal total - 42 l (60% del cuerpo de un hombre que pesa 70 kg), agua intracelular - 25 l (60% del agua total), agua extracelular - 17 l (40% del agua total). La osmolalidad del líquido extracelular y del agua intracelular es de 290 mOsm.
Φ Soluciones salinas isotónicas. La infusión de solución salina isotónica (NaCI al 0,9%) aumenta el volumen de líquido intersticial pero no afecta el volumen de líquido intracelular.
Φ Soluciones isotónicas sin sal. La ingesta de 1,5 litros de agua o la infusión de una solución isotónica sin sal (5% de glucosa) aumenta el volumen de líquido tanto intercelular como intracelular.
Φ Cloruro de sodio. La introducción de NaCI (equivalente a solución salina isotónica) en el cuerpo aumenta el volumen de agua intercelular, pero reduce el volumen de agua intracelular.
Electrogénesis de membrana
Las diferentes concentraciones de iones en ambos lados del plasmalema de todas las células (ver Tabla 2-1) conducen a una diferencia transmembrana en el potencial eléctrico - Δμ - potencial de membrana (MP o V m).
Potencial de membrana
MP en reposo- la diferencia de potencial eléctrico entre las superficies interior y exterior de la membrana en reposo, es decir en ausencia de un estímulo (señal) eléctrico o químico. En estado de reposo, la polarización de la superficie interna de la membrana celular tiene un valor negativo, por lo que el valor del MF en reposo también es negativo.
valor de MPDepende significativamente del tipo de células y de su tamaño. Así, el MP en reposo del plasmalema de células nerviosas y cardiomiocitos varía de -60 a -90 mV, el plasmalema del MV esquelético - -90 mV, el SMC - aproximadamente -55 mV y los eritrocitos - aproximadamente -10 mV. Los cambios en la magnitud de MP se describen en términos especiales: hiperpolarización(aumento del valor de MP), despolarización(disminución del valor de MP), repolarización(aumento del valor de MP después de la despolarización).
Naturaleza del MPdeterminado por los gradientes de iones transmembrana (formados directamente debido al estado de los canales iónicos, la actividad de los transportadores e indirectamente debido a la actividad de las bombas, principalmente Na + -/K + -ATPasa) y la conductividad de la membrana.
Corriente iónica transmembrana. La fuerza de la corriente (I) que fluye a través de la membrana depende de la concentración de iones en ambos lados de la membrana, el MP y la permeabilidad de la membrana para cada ion.
Si la membrana es permeable a K+, Na+, Cl - y otros iones, su corriente iónica total es la suma de la corriente iónica de cada ion:
Yo total = Yo K + + Yo Na+ + + I CI- + I X + + I X1 +... +I Xn.
Potencial de acción (PD) se analiza en el Capítulo 5.
Vesículas de membrana de transporte.
Los procesos de transporte de la célula ocurren no solo a través de la membrana semipermeable, sino también con la ayuda de vesículas de la membrana de transporte que se separan del plasmalema o se fusionan con él, así como se separan de varias membranas intracelulares y se fusionan con ellas (Fig.2). -11). Con la ayuda de estas vesículas de membrana, la célula absorbe agua, iones, moléculas y partículas del entorno extracelular (endocitosis), libera productos secretores (exocitosis) y realiza el transporte entre orgánulos dentro de la célula. Todos estos procesos se basan en la excepcional facilidad con la que, en la fase acuosa, la bicapa de fosfolípidos de las membranas libera (“desabrocha”) dichas vesículas (liposomas, colectivamente llamados endosomas) en el citosol y drena en el citosol.
Arroz. 2-11. Endocitosis (A) y exocitosis (B) . Durante la endocitosis, una sección de la membrana plasmática se invagina y se cierra. Se forma una vesícula endocítica que contiene las partículas absorbidas. Durante la exocitosis, la membrana de transporte o vesículas secretoras se fusiona con la membrana plasmática y el contenido de las vesículas se libera al espacio extracelular. En la fusión de membranas intervienen proteínas especiales.
con ellos. En varios casos, se han identificado proteínas de membrana que promueven la fusión de bicapas de fosfolípidos.
Endocitosis(endo- interno, interior + griego. kytos- celular + griego osis- estado, proceso) - absorción (internalización) por parte de la célula de sustancias, partículas y microorganismos (Fig. 2-11, A). Las variantes de la endocitosis son la pinocitosis, la endocitosis mediada por receptores y la fagocitosis.
Φ Pinocitosis(Griego pino- bebida + griego kytos- celular + griego osis- estado, proceso) - el proceso de absorción de sustancias líquidas y disueltas con la formación de pequeñas burbujas. Las vesículas pinocíticas se forman en áreas especializadas de la membrana plasmática: fosas bordeadas (fig. 2-12).
Φ Endocitosis mediada por receptores(v. fig. 2-12) se caracteriza por la absorción de macromoléculas específicas del líquido extracelular. Progreso del proceso: unión del ligando y el receptor de membrana. - concentración del complejo receptor de ligando en la superficie del pozo bordeado - inmersión en una célula dentro de una vesícula bordeada. De manera similar, la célula absorbe transferrina, colesterol junto con LDL y muchas otras moléculas.
Φ fagocitosis(Griego fageína- comer, devorar + griego. kytos- celular + griego osis- estado, proceso) - absorción
Arroz. 2-12. Endocitosis mediada por receptores . Muchas macromoléculas extracelulares (transferrina, LDL, partículas virales, etc.) se unen a sus receptores en el plasmalema. Se forman fosas bordeadas de clatrina y luego vesículas bordeadas que contienen el complejo ligando-receptor. Las vesículas bordeadas después de la liberación de la clatrina son endosomas. Dentro de los endosomas, el ligando se escinde del receptor.
partículas grandes (por ejemplo, microorganismos o restos celulares). La fagocitosis (fig. 2-13) la llevan a cabo células especiales: fagocitos (macrófagos, leucocitos neutrófilos). Durante la fagocitosis, se forman grandes vesículas endocíticas. fagosomas. Los fagosomas se fusionan con los lisosomas para formar fagolisosomas. La fagocitosis es inducida por señales que actúan sobre receptores en el plasmalema de los fagocitos. Señales similares las proporcionan los anticuerpos (también el componente C3b del complemento), que opsonizan la partícula fagocitada (esta fagocitosis se conoce como inmune). Exocitosis(exo- externo, afuera + griego. kytos- celular + griego osis- estado, proceso), o secreción, es un proceso en el que las vesículas secretoras intracelulares (por ejemplo, sinápticas) y las vesículas y gránulos secretores se fusionan con el plasmalema y su contenido se libera de la célula (ver Fig. 2-11, B). ). El proceso de secreción puede ser espontáneo y regulado.
Arroz. 2-13. fagocitosis . Una bacteria recubierta con moléculas de IgG es fagocitada eficazmente por un macrófago o un neutrófilo. Los fragmentos Fab de IgG se unen a determinantes antigénicos en la superficie de la bacteria, después de lo cual las mismas moléculas de IgG con sus fragmentos Fc interactúan con los receptores de fragmentos Fc ubicados en la membrana plasmática del fagocito y activan la fagocitosis.
Resumen del capítulo
La membrana plasmática está formada por proteínas ubicadas entre dos capas de fosfolípidos. Las proteínas integrales se sumergen en el espesor de la bicapa lipídica o atraviesan la membrana. Las proteínas periféricas están unidas a la superficie exterior de las células.
El movimiento pasivo de los solutos a través de la membrana está determinado por su gradiente y alcanza el equilibrio en el momento en que se detiene el movimiento de las partículas disueltas.
La difusión simple es el paso de sustancias liposolubles a través de la membrana plasmática mediante difusión entre la bicapa lipídica.
La difusión facilitada es el paso de sustancias e iones solubles en agua a través de vías hidrófilas creadas por proteínas integrales integradas en la membrana. El paso de iones pequeños está mediado por proteínas de canales iónicos específicos.
El transporte activo es el uso de energía metabólica para mover partículas disueltas contra sus gradientes de concentración.
El rápido paso del agua a través de las membranas plasmáticas se produce a través de proteínas de canal, las llamadas acuaporinas. El movimiento del agua es un proceso pasivo, activado por diferencias en la presión osmótica.
Las células regulan su volumen moviendo partículas disueltas hacia adentro o hacia afuera, creando una atracción osmótica para que el agua entre o salga, respectivamente.
El potencial de membrana en reposo está determinado por el movimiento pasivo de iones a través de canales constantemente abiertos. En una célula muscular, por ejemplo, la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio es menor en comparación con los iones de potasio, y el potencial de membrana en reposo se crea mediante la liberación pasiva de iones de potasio de la célula.
Las vesículas de membrana de transporte son el principal medio de transporte de proteínas y lípidos dentro de la célula.
Las funciones más importantes de las membranas: las membranas controlan la composición del entorno intracelular, proporcionan y facilitan la transmisión de información intercelular e intracelular y aseguran la formación de tejidos a través de contactos intercelulares.
Los orgánulos (orgánulos) de una célula son partes permanentes de la célula que tienen una estructura específica y realizan funciones específicas. Hay orgánulos membranosos y no membranosos. A organelos de membrana Incluye el retículo citoplasmático (retículo endoplásmico), el complejo laminar (aparato de Golgi), las mitocondrias, los lisosomas y los peroxisomas. Organelos no membranarios representado por ribosomas (polirribosomas), el centro celular y elementos citoesqueléticos: microtúbulos y estructuras fibrilares.
Arroz. 8.Diagrama de la estructura ultramicroscópica de una célula:
1 – retículo endoplásmico granular, en cuyas membranas se encuentran los ribosomas adheridos; 2 – retículo endoplásmico agranular; 3 – complejo de Golgi; 4 – mitocondrias; 5 – fagosoma en desarrollo; 6 – lisosoma primario (gránulo de almacenamiento); 7 – fagolisosoma; 8 – vesículas endocíticas; 9 – lisosoma secundario; 10 – cuerpo residual; 11 – peroxisoma; 12 – microtúbulos; 13 - microfilamentos; 14 – centríolos; 15 – ribosomas libres; 16 – burbujas de transporte; 17 – vesícula exocitótica; 18 – inclusiones grasas (caída de lípidos); 19 - inclusiones de glucógeno; 20 – cariolema (membrana nuclear); 21 – poros nucleares; 22 – nucleolo; 23 – heterocromatina; 24 – eucromatina; 25 – cuerpo basal del cilio; 26 - pestaña; 27 – contacto intercelular especial (desmosoma); 28 – brecha de contacto intercelular
2.5.2.1. Organelos de membrana (orgánulos)
El retículo endoplásmico (retículo endoplásmico, retículo citoplasmático) es un conjunto de túbulos, vacuolas y “cisternas” interconectados, cuya pared está formada por membranas biológicas elementales. Inaugurado por K.R. Portero en 1945. El descubrimiento y descripción del retículo endoplásmico (RE) se debe a la introducción del microscopio electrónico en la práctica de los estudios citológicos. Las membranas que forman el EPS se diferencian del plasmalema de la célula por su menor espesor (5-7 nm) y mayor concentración de proteínas, principalmente aquellas con actividad enzimática. . Hay dos tipos de EPS(Figura 8): rugoso (granular) y liso (agranular). XPS aproximado Está representado por cisternas aplanadas, en cuya superficie se ubican ribosomas y polisomas. Las membranas del RE granular contienen proteínas que promueven la unión de los ribosomas y el aplanamiento de las cisternas. El RE rugoso está especialmente bien desarrollado en células especializadas en la síntesis de proteínas. El RE liso está formado por túbulos, tubos y pequeñas vesículas entrelazados. No se diferencian los canales y tanques de las EPS de estos dos tipos: Las membranas de un tipo pasan a membranas de otro tipo, formando las llamadasEPS de transición (transitoria).
Principalfunciones del EPS granular son:
1) síntesis de proteínas en ribosomas adheridos(proteínas secretadas, proteínas de las membranas celulares y proteínas específicas del contenido de los orgánulos de la membrana); 2) hidroxilación, sulfatación, fosforilación y glicosilación de proteínas; 3) transporte de sustancias dentro del citoplasma; 4) acumulación de sustancias tanto sintetizadas como transportadas; 5) regulación de reacciones bioquímicas, asociado con la localización ordenada en las estructuras de EPS de sustancias que entran en reacciones, así como sus catalizadores: enzimas.
XPS suave Se distingue por la ausencia de proteínas (riboforinas) en las membranas que unen las subunidades ribosómicas. Se supone que el RE liso se forma como resultado de la formación de excrecencias del RE rugoso, cuya membrana pierde ribosomas.
Funciones de EPS suave son: 1) síntesis de lípidos, incluyendo lípidos de membrana; 2) síntesis de carbohidratos(glucógeno, etc.); 3) síntesis de colesterol; 4) neutralización de sustancias tóxicas. origen endógeno y exógeno; 5) acumulación de iones Ca 2+ ; 6) restauración del cariolema en telofase de la mitosis; 7) transporte de sustancias; 8) acumulación de sustancias.
Como regla general, el RE liso está menos desarrollado en las células que el RE rugoso, pero está mucho mejor desarrollado en las células que producen esteroides, triglicéridos y colesterol, así como en las células del hígado que desintoxican diversas sustancias.
Arroz. 9. Complejo de Golgi:
1 – pila de tanques aplanados; 2 – burbujas; 3 – vesículas secretoras (vacuolas)
EPS transitorio (transitorio) - este es el sitio de transición del RE granular al RE agranular, que se encuentra en la superficie de formación del complejo de Golgi. Los tubos y túbulos del RE de transición se desintegran en fragmentos, a partir de los cuales se forman vesículas que transportan material desde el RE al complejo de Golgi.
El complejo laminar (complejo de Golgi, aparato de Golgi) es un orgánulo celular implicado en la formación final de sus productos metabólicos.(secretos, colágeno, glucógeno, lípidos y otros productos),así como en la síntesis de glicoproteínas. El organoide lleva el nombre del histólogo italiano C. Golgi, quien lo describió en 1898. Formado por tres componentes(Figura 9): 1) una pila de tanques aplanados (sacos); 2) burbujas; 3) vesículas secretoras (vacuolas). La zona de acumulación de estos elementos se llama dictiosomas. En una celda puede haber varias zonas de este tipo (a veces varias docenas o incluso cientos). El complejo de Golgi se encuentra cerca del núcleo celular, a menudo cerca de los centríolos y, con menos frecuencia, disperso por todo el citoplasma. En las células secretoras, se ubica en la parte apical de la célula, a través de la cual se libera la secreción mediante exocitosis. Se apilan de 3 a 30 cisternas en forma de discos curvos con un diámetro de 0,5 a 5 micrones. Los tanques adyacentes están separados por espacios de 15 a 30 nm. Los grupos separados de cisternas dentro del dictiosoma se distinguen por una composición especial de enzimas que determinan la naturaleza de las reacciones bioquímicas, en particular el procesamiento de proteínas, etc.
El segundo elemento constituyente del dictiosoma son las vesículas. Son formaciones esféricas con un diámetro de 40 a 80 nm, cuyo contenido moderadamente denso está rodeado por una membrana. Las burbujas se forman al desprenderse de los tanques.
El tercer elemento del dictiosoma son las vesículas secretoras (vacuolas). Son formaciones de membranas esféricas relativamente grandes (0,1-1,0 μm) que contienen una secreción de densidad moderada que sufre condensación y compactación (vacuolas de condensación).
El complejo de Golgi está claramente polarizado verticalmente. Contiene dos superficies (dos polos):
1) cis-superficie, o una superficie inmadura que tiene forma convexa, mira hacia el retículo endoplásmico (núcleo) y está asociada con pequeñas vesículas de transporte que se separan de él;
2) transsuperficie, o la superficie que mira hacia el plasmolema cóncavo (Fig. 8), en cuyo lado las vacuolas (gránulos secretores) se separan de las cisternas del complejo de Golgi.
Principalfunciones del complejo de Golgi son: 1) síntesis de glicoproteínas y polisacáridos; 2) modificación de la secreción primaria, su condensación y envasado en vesículas de membrana (formación de gránulos secretores); 3) procesamiento molecular(fosforilación, sulfatación, acilación, etc.); 4) acumulación de sustancias secretadas por la célula; 5) formación de lisosomas; 6) clasificación de proteínas sintetizadas por la célula en la superficie trans antes de su transporte final (producido a través de proteínas receptoras que reconocen las regiones señal de las macromoléculas y las dirigen a varias vesículas); 7) transporte de sustancias: Desde las vesículas de transporte, las sustancias penetran en la pila de cisternas del complejo de Golgi desde la superficie cis y salen en forma de vacuolas desde la superficie trans. El mecanismo de transporte se explica mediante dos modelos: a) un modelo para el movimiento de vesículas que brotan de la cisterna anterior y se fusionan con la cisterna posterior secuencialmente en la dirección desde la superficie cis a la superficie trans; b) un modelo de movimiento de cisternas, basado en la idea de una nueva formación continua de cisternas debido a la fusión de vesículas en la superficie cis y la posterior desintegración en vacuolas de cisternas que se mueven hacia la superficie trans.
Las principales funciones anteriores nos permiten afirmar que el complejo laminar es el orgánulo más importante de la célula eucariota, asegurando la organización e integración del metabolismo intracelular. En este orgánulo tienen lugar las etapas finales de formación, maduración, clasificación y empaquetamiento de todos los productos secretados por la célula, enzimas lisosómicas, así como proteínas y glicoproteínas del aparato de superficie celular y otras sustancias.
Organelos de la digestión intracelular. Los lisosomas son pequeñas vesículas limitadas por una membrana elemental que contiene enzimas hidrolíticas. La membrana lisosómica, de unos 6 nm de espesor, realiza una compartimentación pasiva, separando temporalmente las enzimas hidrolíticas (más de 30 variedades) del hialoplasma. En estado intacto, la membrana es resistente a la acción de las enzimas hidrolíticas y evita su fuga hacia el hialoplasma. Las hormonas corticosteroides juegan un papel importante en la estabilización de la membrana. El daño a las membranas lisosómicas conduce a la autodigestión de la célula por enzimas hidrolíticas.
La membrana lisosómica contiene una bomba de protones dependiente de ATP, asegurando la acidificación del ambiente dentro de los lisosomas. Este último promueve la activación de enzimas lisosómicas: hidrolasas ácidas. Junto con la membrana del lisosoma contiene receptores que determinan la unión de los lisosomas a las vesículas de transporte y los fagosomas. La membrana también asegura la difusión de sustancias desde los lisosomas hacia el hialoplasma. La unión de algunas moléculas de hidrolasa a la membrana lisosómica conduce a su inactivación.
Hay varios tipos de lisosomas:lisosomas primarios (vesículas de hidrolasa), lisosomas secundarios (fagolisosomas o vacuolas digestivas), endosomas, fagosomas, autofagolisosomas, cuerpos residuales(Figura 8).
Los endosomas son vesículas de membrana que transportan macromoléculas desde la superficie celular a los lisosomas mediante endocitosis. Durante el proceso de transferencia, es posible que el contenido de los endosomas no cambie ni sufra una escisión parcial. En el último caso, las hidrolasas penetran en los endosomas o los endosomas se fusionan directamente con las vesículas de hidrolasa, como resultado de lo cual el medio se acidifica gradualmente. Los endosomas se dividen en dos grupos: temprano (periférico) Y endosomas tardíos (perinucleares).
Endosomas tempranos (periféricos) se forman en las primeras etapas de la endocitosis después de la separación de vesículas con el contenido capturado del plasmalema. Están ubicados en las capas periféricas del citoplasma y caracterizado por un ambiente neutro o ligeramente alcalino. En ellos, los ligandos se separan de los receptores, los ligandos se clasifican y, posiblemente, los receptores se devuelven en vesículas especiales al plasmalema. Junto con en los endosomas tempranos, la escisión de compuestos
Arroz. 10 A). Esquema de formación de lisosomas y su participación en la digestión intracelular.(B)Micrografía electrónica de una sección de lisosomas secundarios (indicados por flechas):
1 – formación de pequeñas vesículas con enzimas del retículo endoplásmico granular; 2 – transferencia de enzimas al aparato de Golgi; 3 – formación de lisosomas primarios; 4 – aislamiento y uso de (5) hidrolasas durante la escisión extracelular; 6 - fagosomas; 7 – fusión de lisosomas primarios con fagosomas; 8, 9 – formación de lisosomas secundarios (fagolisosomas); 10 – excreción de cuerpos residuales; 11 – fusión de lisosomas primarios con estructuras celulares en colapso; 12 – autofagolisosoma
complejos "receptor-hormona", "antígeno-anticuerpo", escisión limitada de antígenos, inactivación de moléculas individuales. En condiciones ácidas (pH=6,0), el medio ambiente en los endosomas tempranos, puede ocurrir una descomposición parcial de las macromoléculas. Gradualmente, adentrándose más profundamente en el citoplasma, los endosomas tempranos se convierten en endosomas tardíos (perinucleares) ubicados en las capas profundas del citoplasma. rodeando el núcleo. Alcanzan entre 0,6 y 0,8 micras de diámetro y se diferencian de los primeros endosomas por su contenido más ácido (pH = 5,5) y un mayor nivel de digestión enzimática del contenido.
Los fagosomas (heterofagosomas) son vesículas de membrana que contienen material capturado por la célula desde el exterior, sujeto a digestión intracelular.
Lisosomas primarios (vesículas de hidrolasa): vesículas con un diámetro de 0,2 a 0,5 micrones que contienen enzimas inactivas. (Figura 10). Su movimiento en el citoplasma está controlado por microtúbulos. Las vesículas de hidrolasa transportan enzimas hidrolíticas desde el complejo laminar a los orgánulos de la vía endocítica (fagosomas, endosomas, etc.).
Los lisosomas secundarios (fagolisosomas, vacuolas digestivas) son vesículas en las que se lleva a cabo activamente la digestión intracelular. a través de hidrolasas a pH≤5. Su diámetro alcanza las 0,5-2 micrones. Lisosomas secundarios (fagolisosomas y autofagolisosomas) formado por fusión de un fagosoma con un endosoma o lisosoma primario (fagolisosoma) o por fusión de un autofagosoma(vesícula de membrana que contiene los propios componentes de la célula) con lisosoma primario(Figura 10) o endosoma tardío (autofagolisosoma). La autofagia asegura la digestión de áreas del citoplasma, mitocondrias, ribosomas, fragmentos de membrana, etc. La pérdida de estos últimos en la célula se compensa con su nueva formación, lo que conduce a la renovación ("rejuvenecimiento") de las estructuras celulares. Así, en las células nerviosas humanas, que funcionan durante muchas décadas, la mayoría de los orgánulos se renuevan en 1 mes.
Un tipo de lisosoma que contiene sustancias (estructuras) no digeridas se llama cuerpos residuales. Estos últimos pueden permanecer en el citoplasma durante mucho tiempo o liberar su contenido mediante exocitosis fuera de la célula.(Figura 10). Un tipo común de cuerpos residuales en el cuerpo de los animales son gránulos de lipofuscina, que son vesículas de membrana (0,3-3 µm) que contienen el pigmento marrón poco soluble lipofuscina.
Los peroxisomas son vesículas de membrana con un diámetro de hasta 1,5 µm, cuya matriz contiene alrededor de 15 enzimas(Figura 8). Entre estos últimos, los más importantes catalasa, que representa hasta el 40% de la proteína total del orgánulo, así como peroxidasa, aminoácido oxidasa, etc. Los peroxisomas se forman en el retículo endoplásmico y se renuevan cada 5-6 días. Junto con las mitocondrias, Los peroxisomas son un centro importante para la utilización del oxígeno en la célula. En particular, bajo la influencia de la catalasa, se descompone el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2), formado durante la oxidación de aminoácidos, carbohidratos y otras sustancias celulares. Así, los peroxisomas protegen a la célula de los efectos dañinos del peróxido de hidrógeno.
Organelos del metabolismo energético. mitocondrias Descrito por primera vez por R. Kölliker en 1850 en los músculos de insectos llamados sarcosomas. Posteriormente fueron estudiados y descritos por R. Altman en 1894 como "bioplastos", y en 1897 K. Benda los llamó mitocondrias. Las mitocondrias son orgánulos rodeados de membranas que proporcionan energía a la célula (organismo). La fuente de energía almacenada en forma de enlaces fosfato de ATP son los procesos de oxidación. Junto con Las mitocondrias participan en la biosíntesis de esteroides y ácidos nucleicos, así como en la oxidación de ácidos grasos.
METRO Arroz. once.
Diagrama de estructura de las mitocondrias: 1 – membrana exterior; 2 – membrana interna; 3 – crestas; 4 – matriz
Las itocondrias tienen formas elípticas, esféricas, en forma de varilla, filiformes y otras que pueden cambiar durante un tiempo determinado. Sus dimensiones son de 0,2 a 2 micrones de ancho y de 2 a 10 micrones de largo. El número de mitocondrias en las diferentes células varía ampliamente, llegando a 500-1000 en las más activas. En las células del hígado (hepatocitos), su número es de aproximadamente 800 y el volumen que ocupan es aproximadamente el 20% del volumen del citoplasma. En el citoplasma, las mitocondrias pueden ubicarse de manera difusa, pero generalmente se concentran en áreas de máximo consumo de energía, por ejemplo, cerca de bombas de iones, elementos contráctiles (miofibrillas) y orgánulos de movimiento (axonema espermático). Las mitocondrias están formadas por membranas externa e interna,
separados por un espacio intermembranoso,y contienen una matriz mitocondrial hacia la que se enfrentan los pliegues de la membrana interna (crestas).
(Figuras 11, 12).
norte
Arroz. 12.
Fotografía electrónica de mitocondrias (sección transversal)
El espacio intermembrana de las mitocondrias, de 10 a 20 nm de ancho, contiene una pequeña cantidad de enzimas. Está limitado desde el interior por la membrana mitocondrial interna, que contiene proteínas de transporte, enzimas de la cadena respiratoria y succinato deshidrogenasa, así como un complejo de ATP sintetasa. La membrana interna se caracteriza por una baja permeabilidad a los iones pequeños. Forma pliegues de 20 nm de espesor, que con mayor frecuencia se ubican perpendiculares al eje longitudinal de las mitocondrias y, en algunos casos (músculos y otras células), longitudinalmente. A medida que aumenta la actividad mitocondrial, aumenta el número de pliegues (su área total). En las crestas estánoxisomas - formaciones en forma de hongo que constan de una cabeza redondeada con un diámetro de 9 nm y un tallo de 3 nm de espesor. La síntesis de ATP se produce en la región de la cabeza. Los procesos de oxidación y síntesis de ATP en las mitocondrias están separados, por lo que no toda la energía se acumula en ATP, siendo parcialmente disipada en forma de calor. Esta separación es más pronunciada, por ejemplo, en el tejido adiposo marrón, que se utiliza para el "calentamiento" primaveral de los animales que se encuentran en estado de "hibernación".
La cámara interna de la mitocondria (el área entre la membrana interna y las crestas) está llenamatriz (Figuras 11, 12), que contiene enzimas del ciclo de Krebs, enzimas de síntesis de proteínas, enzimas de oxidación de ácidos grasos, ADN mitocondrial, ribosomas y gránulos mitocondriales.
El ADN mitocondrial representa el propio aparato genético de las mitocondrias. Tiene la apariencia de una molécula circular de doble cadena, que contiene alrededor de 37 genes. El ADN mitocondrial se diferencia del ADN nuclear por su bajo contenido de secuencias no codificantes y la ausencia de conexiones con histonas. El ADN mitocondrial codifica ARNm, ARNt y ARNr, pero proporciona la síntesis de sólo el 5-6% de las proteínas mitocondriales.(enzimas del sistema de transporte de iones y algunas enzimas de la síntesis de ATP). La síntesis de todas las demás proteínas, así como la duplicación de las mitocondrias, está controlada por el ADN nuclear. La mayoría de las proteínas ribosómicas mitocondriales se sintetizan en el citoplasma y luego se transportan a las mitocondrias. La herencia del ADN mitocondrial en muchas especies de eucariotas, incluidos los humanos, se produce únicamente a través de la línea materna: el ADN mitocondrial paterno desaparece durante la gametogénesis y la fertilización.
Las mitocondrias tienen un ciclo de vida relativamente corto (unos 10 días). Su destrucción se produce mediante autofagia y la nueva formación se produce mediante división (ligadura). mitocondrias precedentes. Esta última está precedida por la replicación del ADN mitocondrial, que ocurre independientemente de la replicación del ADN nuclear en cualquier fase del ciclo celular.
Los procariotas no tienen mitocondrias y sus funciones las realiza la membrana celular. Según una hipótesis, las mitocondrias se originaron a partir de bacterias aeróbicas como resultado de la simbiogénesis. Existe una suposición sobre la participación de las mitocondrias en la transmisión de información hereditaria.
Celúla. Estructura de una célula vegetal.
Una célula es un sistema biológico vivo que subyace a la estructura, desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos. Se trata de un sistema biológicamente autónomo, que se caracteriza por todos los procesos de la vida: crecimiento, desarrollo, nutrición, respiración, oxígeno, reproducción, etc. La estructura celular de plantas y animales fue descubierta en 1665 por el científico inglés Robert Hooke. La forma y estructura de las células son muy diversas. Hay:
1) células del parénquima: su longitud es igual al ancho;
2) células prosenquimales: la longitud de estas células excede el ancho.
Las células vegetales jóvenes están cubiertas. membrana citoplasmática(CPM). Está formado por una doble capa de lípidos y moléculas de proteínas. Algunas de las proteínas se encuentran en forma de mosaico a ambos lados de la membrana, formando sistemas enzimáticos. Otras proteínas penetran las capas lipídicas para formar poros. Los CPM proporcionan estructura a todos los orgánulos celulares y al núcleo; limitar el citoplasma de la membrana celular y la vacuola; tener permeabilidad selectiva; Asegurar el intercambio de sustancias y energía con el medio externo.
El hialoplasma es un sistema coloidal incoloro y ópticamente transparente que une todas las estructuras celulares que realizan diversas funciones. El citoplasma es el sustrato de vida de todos los orgánulos celulares. Este es el contenido vivo de la célula. Se caracteriza por signos: movimiento, crecimiento, nutrición, respiración, etc.
La composición del citoplasma incluye: agua 75-85%, proteínas 10-20%, grasas 2-3%, sustancias inorgánicas 1%.
Organelos de membrana de células vegetales.
Las membranas dentro del citoplasma forman el retículo endoplásmico (RE), un sistema de pequeñas vacuolas y túbulos conectados entre sí. El RE granular porta ribosomas, mientras que el RE liso carece de ellos. El RE asegura el transporte de sustancias dentro de la célula y entre células vecinas. El EPS granular participa en la síntesis de proteínas. En los canales EPS, las moléculas de proteínas adquieren estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias, se sintetizan grasas y se transporta ATP.
mitocondrias- con mayor frecuencia orgánulos elípticos o redondos de hasta 1 micrón. Cubierto con una doble membrana. La membrana interna forma proyecciones: crestas. La matriz mitocondrial contiene enzimas redox, ribosomas, ARN y ADN circular. Este es el centro respiratorio y energético de la célula. En la matriz mitocondrial se descomponen sustancias orgánicas y se libera energía, que se utiliza para la síntesis de ATP (en las crestas).
complejo de Golgi Es un sistema de tanques planos, arqueados y paralelos, delimitados por una estación compresora central. De los bordes de las cisternas se separan vesículas que transportan los polisacáridos formados en el complejo de Golgi. Están involucrados en la construcción de la pared celular. Los productos de síntesis y descomposición de sustancias se acumulan en los tanques, son utilizados por la célula o eliminados al exterior.
plastidios- Dependiendo de la presencia de ciertos pigmentos, se distinguen tres tipos de plastidios: cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos.
Los cloroplastos son orgánulos de doble membrana ovalados, de 4 a 10 micrones de tamaño, de todas las partes verdes de la planta. La membrana interna forma proyecciones: tilacoides, cuyos grupos forman grana (como una pila de monedas). Los tilacoides se encuentran en el estroma y unen los grana entre sí. En la superficie interna de los tilacoides hay un pigmento verde: la clorofila. El estroma de los cloroplastos contiene enzimas, ribosomas y su propio ADN. La función principal de los cloroplastos es la fotosíntesis (la formación de carbohidratos a partir de CO2 y H2O, minerales utilizando energía solar), así como la síntesis de ATP, ADP, la síntesis de almidón asimilativo y sus propias proteínas. Además de la clorofila, los cloroplastos contienen pigmentos auxiliares: los carotenoides.
Cromoplastos (plastidios de colores) de formas variadas; pintado de rojo, amarillo, naranja. Contiene pigmentos: caroteno (naranja), xantofila (amarillo). Dan a los pétalos de las flores un color que atrae a los insectos polinizadores; colorear los frutos, facilitando su distribución por los animales. Son ricos en escaramujos, grosellas, tomates, raíces de zanahoria, pétalos de caléndula, etc.
Los leucoplastos son pequeños plastidios, de forma redonda, incoloros. Sirven como lugar para el depósito de nutrientes de reserva: almidón, proteínas, formando granos de almidón y aleurona. Contenido en frutos, raíces, rizomas. Los plastidios son capaces de interconversión: los leucoplastos se convierten en cloroplastos con la luz (enverdecimiento de los tubérculos de patata), los cromoplastos se convierten en cloroplastos (enverdecimiento de las raíces de las zanahorias con la luz durante el crecimiento).
Las plantas y los hongos están compuestos por tres partes principales: la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma. Las bacterias se diferencian de ellas en que no tienen núcleo, pero también tienen membrana y citoplasma.
¿Cómo está estructurado el citoplasma?
Esta es la parte interna de la célula en la que se pueden distinguir hialoplasma (medio líquido), inclusiones e inclusiones; estas son formaciones no permanentes en la célula, que son básicamente gotas o cristales de nutrientes de reserva. Los orgánulos son estructuras permanentes. Así como en el cuerpo las principales unidades funcionales son los órganos, en una célula todas las funciones principales las realizan los orgánulos.
Organelos celulares de membrana y no membrana.
Los primeros se dividen en monomembrana y doble membrana. Los dos últimos son las mitocondrias y los cloroplastos. Las células de membrana única incluyen lisosomas, complejo de Golgi, retículo y vacuolas. Hablaremos más sobre los orgánulos sin membrana en este artículo.
Organelos celulares de estructura no membranosa.
Estos incluyen los ribosomas, el centro celular, así como el citoesqueleto formado por microtúbulos y microfilamentos. También se incluyen en este grupo los orgánulos de movimiento que poseen los organismos unicelulares, así como las células reproductoras masculinas de los animales. Veamos en orden los orgánulos de las células no membranales, su estructura y funciones.
¿Qué son los ribosomas?
Estas son células que consisten en ribonucleoproteínas. Su estructura incluye dos partes (subunidades). Uno de ellos es pequeño, el otro es grande. En un estado de calma se separan. Se conectan cuando el ribosoma comienza a funcionar.
Estos orgánulos celulares sin membrana son responsables de la síntesis de proteínas. Es decir, para el proceso de traducción: la conexión de aminoácidos en una cadena polipeptídica en un orden determinado, cuya información se copia del ADN y se registra en el ARNm.
El tamaño de los ribosomas es de veinte nanómetros. El número de estos orgánulos en una célula puede alcanzar varias decenas de miles.
En los eucariotas, los ribosomas se encuentran tanto en el hialoplasma como en la superficie del retículo endoplásmico rugoso. También están presentes en el interior de orgánulos de doble membrana: mitocondrias y cloroplastos.
centro celular
Este orgánulo consta de un centrosoma, que está rodeado por una centrosfera. El centrosoma está representado por dos centríolos: cilindros vacíos en el interior que constan de microtúbulos. La centrosfera está formada por microtúbulos que se extienden radialmente desde el centro celular. También contiene filamentos intermedios y microfibrillas.
El centro celular realiza funciones como la formación de un huso de división. También es el centro de organización de los microtúbulos.
En cuanto a la estructura química de este orgánulo, la sustancia principal es la proteína tubulina.
Este orgánulo se encuentra situado en el centro geométrico de la célula, de ahí que tenga este nombre.
Microfilamentos y microtúbulos.
Los primeros son filamentos de la proteína actina. Su diámetro es de 6 nanómetros.
El diámetro de los microtúbulos es de 24 nanómetros. Sus paredes están hechas de la proteína tubulina.
Estos orgánulos celulares sin membrana forman un citoesqueleto que ayuda a mantener una forma constante.
Otra función de los microtúbulos es el transporte; a lo largo de ellos pueden moverse orgánulos y sustancias de la célula.
Organoides de locomoción
Los hay de dos tipos: cilios y flagelos.
Los primeros son organismos unicelulares como los ciliados en zapatilla.
Chlamydomonas tiene flagelos, así como esperma animal.
Los orgánulos de locomoción están formados por proteínas contráctiles.
Conclusión
Como conclusión, proporcionamos información generalizada.
| organoide | Ubicación en la jaula | Estructura | Funciones |
| ribosomas | Flotan libremente en el hialoplasma y también se encuentran en el lado exterior de las paredes del retículo endoplásmico rugoso. | Consta de piezas pequeñas y grandes. Composición química: ribonucleoproteínas. | Síntesis de proteínas |
| centro celular | Centro geométrico de la celda. | Dos centríolos (cilindros de microtúbulos) y una centrosfera, microtúbulos que se extienden radialmente. | Formación del huso, organización de microtúbulos. |
| Microfilamentos | En el citoplasma de la célula. | Filamentos finos formados por la proteína contráctil actina. | Crear apoyo, a veces proporcionar movimiento (por ejemplo, en las amebas) |
| microtúbulos | en el citoplasma | Tubos huecos de tubulina. | Creación de soporte, transporte de elementos celulares. |
| Cilios y flagelos | Desde el exterior de la membrana plasmática. | Compuesto de proteínas | Movimiento de un organismo unicelular en el espacio. |
Así que analizamos todos los orgánulos no membranales de plantas, animales, hongos y bacterias, su estructura y funciones.
