Biología celular

Biología celular para químicos

Taller biología

1. En 1890, Ernst Overton presentó las primeras evidencias de la naturaleza lipoproteica de las membranas celulares. Para probar la permeabilidad de la membrana celular colocó pelos de raíz vegetal en varias soluciones con distintos solutos y descubrió que las sustancias solubles en lípidos entraban con mayor rapidez a la célula. Esto le permitió concluir que la capacidad de disolución de la membrana celular concordaba con la de un aceite graso. En 1925, E. Gorter y F. Grendel determinaron la proporción entre la superficie de agua cubierta por lípido extraído de eritrocitos humanos, con la superficie calculada de los eritrocitos y demostraron que las membranas contienen una bicapa de lípidos. Entre 1920 y 1930, se encontró evidencia de que la solubilidad en lípidos no es el único factor que determina si una sustancia puede penetrar o no la membrana plasmática. Además, se demostró que la tensión superficial de las membranas era mucho menor que la tensión de estructuras lipídicas puras, lo que se explicó a partir de la presencia de proteína en la membrana. En 1935, Davson y Danielli propusieron que la membrana plasmática estaba compuesta por una bicapa lipídica recubierta por una capa de proteínas globulares.

2. El modelo del mosaico fluido explica la organización fundamental de las membranas biológicas. A diferencia de modelos previos, presenta a las membranas celulares como estructuras dinámicas en las que los componentes pueden moverse lateralmente y son capaces de unirse para mantener interacciones transitorias o semipermanentes.  Además, propone que las proteínas globulares y los fosfolípidos presentes en la membrana  están organizados en forma de mosaico. Aunque mantiene la estructura de bicapa lipídica propuesta por modelos anteriores, las proteínas son vistas como entidades globulares asociadas a una membrana de acuerdo a su afinidad por el interior hidrofóbico de la bicapa.

3. Las membranas biológicas son esenciales para la funcionalidad celular. Entre sus funciones se encuentran:

- División en compartimientos, lo cual permite que haya actividades especializadas sin interferencias externas y regula actividades celulares independientes entre ellas. En el caso de la membrana plasmática, esta define y limita la célula, manteniendo las diferencias entre el contenido cistólico y el exterior celular. Además, esta membrana constituye una barrera de permeabilidad selectiva, lo que evita el intercambio libre de moléculas de un lado a otro.

- Reconocimiento y transducción de señales externas. Las membranas tienen receptores que se unen a células específicas o ligandos para generar señales que estimulan o inhiben actividades internas.

- Permite interacciones intercelulares. Por ejemplo, la membrana plasmática posibilita que las células se reconozcan entre ellas, envíen señales y que intercambien materiales e información.

- Participación en procesos de transducción de energía.

4. Los receptores son proteínas capaces de reconocer  y unirse a moléculas que provienen del exterior de la célula con el fin de señalizar y generar una respuesta. La interacción de un receptor de la membrana plasmática con un ligando externo puede hacer que la membrana genere una señal que estimule o inhibe las actividades internas. Por ejemplo, las señales generadas en la membrana plasmática pueden informar a la célula que elabore más glucógeno, se prepare para la división celular, etc.  Todas las actividades que realiza la célula están reguladas por señales que se originan en la superficie celular. El proceso en el que la información propagada por moléculas mensajeras extracelulares se traduce en cambios que ocurren dentro de una célula se conoce como transducción de señal

5.

El RER predomina en células que secretan grandes cantidades de proteínas como las células pancreáticas, salivales, células del tejido digestivo, etc.  El RER es el sitio donde se realiza la síntesis de proteínas, cadenas de carbohidratos y fosfolípidos que viajan por los compartimientos membranosos de la célula.  Por su parte, el SER predomina en células del músculo esquelético, túbulos renales y glándulas endocrinas productoras de esteroides. Entre sus funciones están la síntesis de lípidos y de hormonas esteroideas en células endocrinas de las gónadas; la desintoxicación en el hígado de compuestos orgánicos y la retención de iones calcio dentro del citoplasma de las células de los músculos esquelético y cardiaco.

6. Un péptido señal es una secuencia de aminoácidos situados en la punta de una proteína que reconocen el sitio hacia donde el cual deben ser dirigidas las proteínas. La entrada de proteínas en los organelos requiere de secuencias de localización específicas llamadas péptido señal. El péptido señal reconoce la membrana del organelo al cual la proteína necesita entrar y, una vez esta alcanza su destino, el péptido se desprende y es eliminado por una enzima llamada peptidasa de señal.

Los ribosomas presentes en el RER son los encargados de realizar la síntesis de proteínas. Las sustancias producidas en el RER son transportadas hacia el aparato de Golgi por medio de vesículas, en donde son modificadas, empaquetadas  y enviadas hacia destinos específicos dentro o fuera de la célula. Por ejemplo, en el RER de las células acinosas del páncreas se sintetiza la proinsulina, la cual debido a las transformaciones que sufre en el aparato de Golgi, adquirirá la forma definitiva de la insulina.

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