Células

Las células son elementos esenciales para nuestro organismo. Son todos los órganos y tejidos de la misma y aseguran su buen funcionamiento. de diferentes tamaños, cada célula tiene la misma estructura y se comunica entre sí. Centrarse en esta unidad microscópica básica.

Qué son las células?

Las células son una unidad fundamental, estructural y funcional de organismos vivos. Se puede realizar todas las funciones del organismo, a saber, el metabolismo, el movimiento, el crecimiento, la reproducción o incluso la transmisión del gen. Es una entidad viva que opera autónomamente, mientras permanece coordinada con otros. Podemos distinguir dos tipos:

1. Células eucariotas: tienen un núcleo que contiene el material genético (ejemplo: hombre, levadura).
2. Células procariotas: están desprovistas de núcleos, por lo que su material genético es libre en la célula (ejemplo: bacterias).

Estructura de la célula

La membrana celular o plasmática

La célula está rodeada por una membrana plasmática delimitando un espacio interior, que contiene el citoplasma y diferentes organelos, de un espacio exterior.

Estructura de la membrana plasmática

La membrana plasmática o celular se compone de fosfolípidos que le dan su estructura básica, además de moléculas de colesterol que aumentan la impermeabilidad y rigidez de la membrana. Los fosfolípidos son ANFIFILICOS, es decir, tienen un polo hidrofílico (que le gusta el agua, la cabeza) y un polo hidrofóbico (que no le gusta el agua, la cola), formando un fosfolípido bicapa.

La membrana celular también está formada por proteínas que proporcionan la mayoría de sus funciones específicas. Diferentes formas de asociaciones proteicas se distinguen de la membrana: las proteínas intrínsecas (algunas o todas las proteínas se integran en la membrana) y extrínsecas (la proteína se encuentra fuera de la membrana).

Esta membrana tiene varias funciones:

• Protección de la célula del ambiente externo;
• La individualidad de la célula (la membrana que rodea la célula forma compartimentos cerrados que lo separan de otras células);
• Intercambio de moléculas entre el medio extracelular e intracelular (la membrana controla la entrada de nutrientes y el rechazo de residuos.
• Reconocimiento de ciertos productos a través de receptores presentes en la membrana y a los que reaccionará (es por lo tanto una especie de sensor de señal externo que permite que la célula cambie en respuesta a los cambios en el medio ambiente);
• Identificación de la célula por la presencia de antígenos específicos tales como proteínas del sistema de HLA, grupos sanguíneos y macaco de la sangre.

Transporte de membranas

La célula es una unidad viva. Se alimenta dibujando en el medio extracelular los nutrientes necesarios para el mantenimiento de su actividad y su crecimiento. En el mismo ambiente, rechaza productos de degradación innecesarios o tóxicos. Por el carácter hidrofóbico de su capa lipídica, la membrana plasmática de la célula no permite el paso de moléculas polares (electrolitos) y macromoléculas.

Sin embargo, esto es semi-permeable, ya que la célula debe regular sus concentraciones iónicas. El conjunto de los intercambios se realizará a través de la membrana plasmática o mediante proteínas transmembrana. Existen dos modalidades de transporte molecular: el transporte pasivo y el transporte activo.

Transporte pasivo

Las moléculas pueden penetrar la capa doble del lípido por el movimiento espontáneo hacia el equilibrio, sin energía, en la dirección del gradiente de la concentración.

• Difusión: la difusión es el movimiento de moléculas en un área donde se encuentran en alta concentración a un área donde se encuentran en baja concentración.
• La difusión simple cuando una molécula de tamaño pequeño (a menudo soluble) cruza directamente el fosfolípido bicapa (ejemplos: oxígeno, dióxido de carbono, urea, grasas…).
• Difusión facilitada cuando la molécula tiene que utilizar una proteína de la transmembrana que se transportará (a menudo soluble en agua).
• Por ósmosis: es el proceso de la difusión del agua en diverso ambiente. Cuando hay una diferencia de concentración entre el medio intracelular y el extracelular, las moléculas de agua se mueven para diluir el medio más concentrado a soluto hasta que exista un posible equilibrio de concentraciones (presión osmótico);
• Si el medio extracelular e intracelular son de la misma concentración, se dice que la solución es isotónica.
• Si el líquido extracelular está menos concentrado que la célula, se dice que el medio es hipotónico. Luego, la célula se adelgaza con agua (fenómeno de turgencia) y se hincha.
• Si el líquido extracelular está más concentrado que la célula, se dice que el medio es hipertónico. El agua se difunde fuera de la célula (fenómeno plasmólisis) y se encoge.

Transporte activo

El transporte activo requiere energía (ATP) para hacer la estructura del transportador capaz de funcionar contra un gradiente de la concentración. Se utiliza principalmente para el transporte de macromoléculas (e.g. glucosa, aminoácidos,…) o electrolitos (e.g. sodio, potasio…). Este transporte requiere un portador de la proteína, referido a menudo como una bomba, situada en el nivel de la membrana del plasma y que proporciona el papel de un transeúnte.

Ejemplo de la bomba na +/k +/ATPase: la concentración de sodio (na +) es más alta dentro de la célula, mientras que la concentración de potasio (k +) es mayor en el medio extracelular. Gracias a la producción de ATP, la bomba anti-puerto será capaz de expulsar los iones Na + fuera al mismo tiempo para integrar los iones K + dentro de la célula.

Así, a escala celular, se denomina endocitosis cuando la célula captura elementos, por invaginación intestinal de su membrana plasmática, para formar vacuolas en su citoplasma. Inversamente, se habla de exocitosis cuando la célula desplaza sustancias atrapadas en vacuolas en el medio extracelular. Hay entonces fusión de la membrana de la vacuola con la membrana del plasma.

Proteínas de transporte

Algunos transportes requieren la intervención de proteínas presentes en la membrana celular. Estas proteínas perforan la membrana de lado a lado y funcionan como puertas. Existen tres tipos diferentes:

1. Single-Port: transporte de una sustancia en una dirección;
2. Symporter: transporte de 2 moléculas diferentes en la misma dirección;
3. Antiport: transporte de 2 moléculas diferentes en direcciones opuestas.

El citoplasma

El citoplasma se refiere al contenido de una célula viva. Más exactamente, esto es todo el material celular delimitado por la membrana del plasma.

El citosol

El medio intracelular consiste en un líquido llamado citosol. Consta de un promedio de 85% de agua y su pH es neutro. Es en este ambiente que todos los organelos de la célula se bañan y que las principales actividades celulares se llevan a cabo.

El citoesqueleto

Esta red fibrosa de tipo proteico es un esqueleto y una musculatura para las células. Sirve para mantener su forma e interviene en movimientos internos, desplazamientos, así como durante la división celular.

El citoesqueleto contiene los centrosomas, elementos tubulares implicados en la división celular. Cada centrosoma se compone de dos centriolos, que son las estructuras celulares intra-citoplásmicas que consisten en 9 trillizos de 3 túbulos. Cada célula por lo tanto contiene dos centriolos (perpendiculares y no tocando) y el conjunto forma el centrosoma que está siempre cerca del núcleo. Su función es dirigir, como los imanes, el significado de la división celular.

Los organelos

El retículo endoplasmático

Los retículos endoplasmáticos son organelos con una membrana intracelular doble y se asemejan a un racimo de pliegues que forman cavidades, conocidos como «cisternas». Están en continuidad con la membrana del núcleo. El retículo endoplasmático granular (REG) o el retículo endoplasmático rugoso (RER) tiene una superficie cubierta por el ribosoma que reúne los aminoácidos en proteínas de acuerdo con la información del núcleo. El retículo endoplasmático liso (REL) no lo lleva. Está involucrado en la síntesis de lípidos (fosfolípidos, ácidos grasos…), desintoxicación de las células (transformación de moléculas tóxicas en moléculas tóxicas) y almacenamiento de calcio.

Ribosomas

Estas esferas, libres o asociadas al reg, participan en la síntesis proteica del ARN (traducción). Su función es sintetizar las moléculas proteicas de los aminoácidos. Usan las órdenes dadas por el núcleo.

El aparato de Golgi

Está hecho de sacos aplastados entre sí. Su papel es almacenar las proteínas del reg, para completar su maduración, para comprobar su calidad y para segregar. Las proteínas a ser secretadas se concentran entonces en vesículas de las extremidades del aparato de Golgi. Estas vesículas son desplazadas en el medio extracelular por exocitosis.

Los lisosomas

Son vesículas que contienen enzimas hidrolíticas del ER o del aparato de Golgi. Estas enzimas se utilizan para digerir macromoléculas inutilizables tales como organelos destruidos o dañados, sustancias tóxicas. Es digestión celular.

La mitocondria

Mitocondria son organelos en forma de frijol muy pequeños. Se asemejan a pequeños palillos y poseen una membrana intracelular doble. La membrana interna forma pliegues llamados crestas, que anidan en una sustancia llamada matriz. Hay muchas enzimas responsables de la degradación de nutrientes en forma simple, como la glucosa.

Estas degradaciones tienen lugar en presencia de oxígeno y llevan el nombre de la respiración celular. Permiten que las mitocondrias formen ATP, la fuente de energía de la célula. El ATP se utiliza para todas las actividades de la síntesis de la célula así como para el transporte activo.

El número de mitocondrias de una célula depende de la intensidad de su actividad: una célula muscular, por ejemplo, posee muchos. Estos organelos tienen su propio material genético, el ADN mitocondrial, heredado por la madre. Pueden sintetizar alrededor del 10% de sus propias proteínas a través de los diez genes de su ADN, las otras proteínas mitocondriales del trabajo de síntesis realizado por los ribosomas.

Las vacuolas

Se trata de cavidades esféricas y móviles que contienen sustancias almacenadas por las células o residuos a eliminar.

El núcleo

Es visible en la célula cuando no se divide (interfase). Es limitado por el sobre nuclear y contiene:

• Cromatina, que consiste en el ADN descondensado, el apoyo genético de la célula;
• El nucleolo, que consiste en el ARN que, junto con las proteínas, sintetiza los ribosomas.

El núcleo tiene un diámetro que varía de 10 a 20 µm (el más grande de los organelos) y está rodeado por una membrana doble: la membrana nuclear. Esta membrana nuclear contiene poros que permiten intercambios núcleo-citoplásmicos en ambas direcciones. El nucleoplasma es el líquido en el que los elementos contenidos en el núcleo se bañan. Tiene dos funciones principales: controlar las reacciones químicas del citoplasma y almacenar la información necesaria para la división celular.

Comunicaciones intercelulares

Estas son todas las interacciones que existen entre las propias células, así como con el medio extracelular. Existen dos tipos de interacción dependiendo de la proximidad de las células:

1. Celdas remotas: interacción con un mensajero:

• autocrina: el mensajero actúa sobre las células que lo liberaron;
• paracrina: el mensajero actúa en las celdas junto a quienes lo liberaron;
• endocrinas: el mensajero liberado por una célula actúa a distancia en otra célula después de haber sido transportado por la sangre;

2.Las celdas cercanas: la interacción se realiza directamente por contacto:

• Yuxtacrina: interacción que implica el contacto entre 2 células y se acompaña de adhesión intercelular.

Células distantes

Para comunicarse entre sí, las células distantes sintetizan mensajeros (enzimas, mediadores, hormonas…) así como receptores. Estos dos elementos permitirán que las células se comuniquen por medio de varios pasos:

1. Síntesis y liberación de un mensajero por la célula a;
2. Interacción entre el Mensajero liberado por la célula A y el receptor de la célula B;
3. Transmisión a la célula a de la señal captada por el receptor, a menudo acompañada de reacciones enzimáticas;
4. Transformación de la señal recibida por el receptor de la célula B en uno o más efectos biológicos (ejemplos: contracción o aflojamiento de una fibra muscular, apertura o cierre de un canal).

Los mensajeros

Una molécula liberada por una célula a es informativa cuando está específicamente interactuando con una estructura llamada receptor de la célula B para iniciar reacciones que conducen a efectos específicos. Los mensajeros son de naturaleza química: derivados de aminoácidos (noradrenalina, angiotensina), derivados de ácidos grasos (prostaglandinas) o derivados de colesterol (cortisol, esteroides). Su clasificación se basa en la distancia entre su sitio de liberación y su sitio de acción. Luego encontramos:

• Hormonas es: llevadas por la sangre de la glándula que los libera al órgano donde ejercen sus efectos. Ejemplo: Coticotropina es liberado por la glándula pituitaria y estimula la glándula suprarrenal;
• Mediadores: liberado al final de un nervio, transmiten información a una estructura que puede ser un nervio o un músculo. Ejemplos: catecolaminas, acetilcolina;
• Citocinas: pueden actuar sobre la misma población celular que las que las fabrican o sobre una población diferente (modo paracrino), pueden actuar sobre las células que las sintetizan (modo autocrino), pueden actuar de forma remota, Transportados por el flujo sanguíneo a otros tejidos como la médula ósea, el hueso, el hígado, el sistema nervioso central (modo endocrino);
• Moléculas de adhesión: actúan estableciendo vínculos pasivos o implicando reacciones al poner en juego la señalización intracelular.

Los receptores

Un receptor es una estructura molecular de una naturaleza polipeptídica que interactúa con un mensajero. Esta interacción crea un cambio en el receptor que induce un efecto biológico. Los receptores pueden ser la membrana (ninguna penetración del mediador en la célula) o intranuclear (penetración del mediador en la célula). La misma célula suele tener varios tipos de receptores.

Receptores de membrana

Un receptor de la membrana tiene una parte extracelular, donde el sitio del reconocimiento de la molécula informativa, de una pieza de la transmembrana, y de una parte intracelular se encuentra. La activación del receptor de la membrana no requiere la penetración de la molécula informativa en la célula. Esta activación provocará cambios que o bien se localizarán a la membrana, ya sea extendiéndose al citoplasma o alcanzando el núcleo. El sistema de reacciones entre la activación del receptor de la membrana y el efecto citoplásmico o nuclear se llama transducción de la señal.

Existen tres tipos de receptores de membrana:

1. Receptores de canal: incluyen un canal que comunica el citoplasma al medio extracelular. El Mensajero modula la apertura del canal y regula la entrada en la célula iónica (na +, K +, Ca2 +, cl-;..). La respuesta es instantánea y efímera;
2. G receptores de proteínas: su actividad requiere la presencia del PIB (guanosina di fosfato). Las proteínas G entran en contacto con el receptor y transmiten la señal a las enzimas (ciclasa, fosfolipasa C…);
3. Receptores enzimáticos: el receptor tiene su propia actividad enzimática. Al conectar el Mensajero al receptor se activa su sitio enzimático.

Receptores intracelulares

El Mensajero de lipofílico cruza la membrana del plasma y ATA:

1. Ya sea con el receptor presente en el citoplasma, es el complejo mensajero-receptor que penetra en el núcleo e interactúa con el ADN (el Mensajero tiene un efecto indirecto);
2. Ya sea a una proteína intracelular que se modifica para que pueda interactuar en el núcleo con el ADN (el Mensajero tiene un efecto directo).

Células cercanas

Las celdas cercanas interactúan directamente con el contacto. Podrán intercambiar información al adherirse entre sí mediante uniones celulares. Hay tres tipos:

• Uniones estancadas: este empalme hermético consiste en dos membranas enlazadas, apoyadas por las proteínas (Occludine y Claudine);
• Las juntas de anclaje: esta unión permite que las células se adhieran entre sí, especialmente para formar los tejidos;

1. Desmosomas: Los desmosomas se componen de placas circulares citoplasmáticas densas, ubicadas dentro de cada célula. Estos desmosomas están cubiertos con cadherinas (nivel extracelular), que se adhieren entre sí con la ayuda de iones de calcio, así como filamentos intermedios (nivel intracelular) que aseguran la cohesión entre las células;
2. las uniones adherentes: estas uniones están compuestas de cadherinas como la unión anterior, pero están conectadas por cateninas en el citoplasma de las células con filamentos de actina que aseguran la cohesión entre las células;

• Uniones comunicantes: estas ensambladuras se forman de conexinas, proteínas de la membrana que, cuando están asociadas, forman un compañero. Los compañeros son barras intercelulares que atraviesan las membranas plasmáticas de las dos células.