Estructura de la celula eucariota

Capítulo 2: ESTRUCTURA DE LA CELULA EUCARIOTA.

Las células eucariotas tienen la capacidad de organizar  movimientos directos para migrar, alimentarse, dividirse y dirigir correctamente el transporte de materiales intracelulares.

CITOPLASMA:

• Comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo.
• Se encuentra atravesado por un conjunto de tubos, vesículas y cisternas, que presentan la estructura básica de la membrana citoplasmática.
• Se encuentra localizada dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo de la célula. 
• Hasta el 85% del citoplasma está conformado por agua, proteínas, lípidos,carbohidratos, ARN, sales, minerales y otros productos del metabolismo.
• Además en su interior están localizados ciertos orgánuloscomo mitocondrias, plastidios, lisosomas, ribosomas, centrosomas, esferosomas, microsomas, diferenciaciones fibrilares y las inclusiones. 
• El citoplasma está compuesto por el citosol y Ribosomas.
• Citosol: Es el medio acuoso en el que están suspendidos los organelos. En él se producen muchas de las funciones más importantes del mantenimiento célula, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Los cambios en la forma del citosol se deben a las necesidades temporales de la célula con respecto al metabolismo, y juega un importante papel en la locomoción celular.
• Ribosomas: Los ribosomas son gránulos citoplasmáticos encontrados en todas las células. Son portadores, además, de ARN ribosómico.

CITOESQUELETO

• Consiste en una serie de fibras que da forma a la célula, y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de vías de comunicación celulares.
• Red de filamentos proteicos que se extienden a través del citoplasma de todas las células eucariotas
• Se refiere a un grupo de estructuras citoplasmáticas formadas por proteínas filamentosas
• La organización interna y el movimiento celular dependen de los elementos del citoesqueleto que constituyen algo equivalente a los músculos y los huesos de la célula.
• La mayoría de las células eucariotas tienen forma definida y un alto grado de organización interna pero pueden cambiar de forma en su interior a fin de redistribuir diversos organelos y en ocasiones migrar de un sitio a otro
• Es esencial como componente de soporte y guía del transporte de organelos intracelulares.
• Tuvo una aparición temprana en la evolución, comprobada por la similitud genómica y estructural en las bacterias y archaea.
• Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtubulos, filamentos de actina y filamentos de miosina, unidos entre si y a otras estructura celulares por diversas proteínas.
• Sus principales funciones del citoesqueleto son:

• Proporcionar el medio para el movimiento celular y del movimiento intracelular de organelas y otros componentes del citosol
• Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos celulares
• Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo

• Compuesto por 4 tipos principales de filamentos proteicos

• Filamentos de actina
• Filamentos intermedios
• Microtúbulos: Los microtúbulos actúan como un andamio para determinar la forma celular, y proveen un conjunto de “pistas” para que se muevan las organelas y vesículas. Los microtúbulos también forman las fibras del huso para separar los cromosomas durante la mitosis y la meiosis.
• Red microtrabecular

• Filamentos de actina o microfilamentos: Abundantes en células musculares, nerviosas y epiteliales. Compuestos predominantemente de un tipo de proteína contráctil llamada actina. Principal proteína del citoesqueleto de la mayoría de las células.
• Los filamentos intermedios son componentes del citoesqueleto, formados por agrupaciones de proteínas fibrosas. Ejercen una gran resistencia a las tensiones mecánicas y su principal misión es permitir a las células soportar tensiones mecánicas cuando son estiradas. Los filamentos intermedios son flexibles y resistentes, dos propiedades óptimas para soportar las tensiones mecánicas.

• Clasificacion de proteínas de los filamentos intermedios

• Queratina Ácida

• II. Queratina Básica
• III. Vimentina, Desmina , Periferina
• IV. Neurofilamentos
• V. Laminares (Membrana Nuclear)
• VI. Nestina
• VII. Desminas. cel. musculares y fibroblastos

ACTINA

• La actina es una proteína que se asocia espontáneamente entre si para formar un polímero lineal denominado filamento de actina

• Se organizan en estructuras más complejas formando paquetes o redes
• Son más abundantes debajo de la membrana plasmática (forman red)

• Soporte mecánico
• Forma celular
• Movimiento (migración)
• Fagocitosis
• División

• Hay dos paquetes de actina distintos funcional y estructuralmente, que contienen diferentes proteínas de enlace
• El primer tipo contiene filamentos de actina alineados en paralelo que sostienen proyecciones de la membrana plasmática

• Microvellos

• El segundo tipo de paquete de actina está compuesto por filamentos más espaciados, El espacio entre filamentos permite a la miosina (proteína motor) interactuar con los filamentos de actina en esos paquetes.

Actina, miosina y movimiento celular

• Los filamentos de actina usualmente están asociados con miosina. Responsables de muchos tipos de movimiento celular

• La miosina es el prototipo de un motor molecular, Proteína que convierte la energía química en forma de ATP a energía mecánica, Genera fuerza y movimiento

• Las interacciones entre actina y miosina también son responsables de otros tipos de movimiento en células no musculares (División celular).
• La contracción muscular se puede explicar como un desplazamiento de los miofilamentos, es decir la cabeza de la miosina se ancla a la actina produciéndose así el dicho desplazamiento.

CILOS O FLAGELOS

• Superficie de pelos flexibles que contienen un núcleo formado por un haz de microtubulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía.
• Los espermatozoides nada con la ayuda de los flagelos y las células que revisten  el intestino, el sistema respiratorio y otros conductos del cuerpo de vertebrados tienen en la superficie numerosos cilios que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada.

SUPERFICIE CELULAR

• El contenido de todas las células vivas está rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo.
• La membrana plasmática es una película continua formada por moléculas de lípidos, proteínas e hidratos de carbono.
• Actúa como barrera Semipermeable y Selectiva regulando la composición química de la célula.
• Los lípidos proveen la estructura básica de la bicapa con los fosfolípidos(Moléculas que presentan una cabeza polar y una cola no polar), las proteínas son las que llevan a cabo la mayor parte de las funciones específicas.
• La principal fuerza impulsora para la formación de la membrana es conocido “efecto hidrofóbico”.
• La primera mención de la existencia de una membrana celular s ele atribuye a Schwann, quien postula que la membrana celular no solo tiene la capacidad de separar los contenidos celulares del medio externo, sino también “el poder de alterar químicamente las sustancias con las cuales entra en contacto”.
• El modelo “mosaico fluido” de Singer y Nicholson es el actualmente aceptado. De acuerdo a este modelo la membrana es una solución bidimensional de lípidos en el cual se encuentran sumergidas las proteínas globulares que se mueven en el plano de la membrana.

NUCLEO

• El núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en el centro de las células eucariotas.
•  Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas.
•  El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear.
•  La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula.
• La principal estructura que constituye el núcleo es la envoltura nuclear, una doble membrana que rodea completamente al orgánulo y separa ese contenido del citoplasma, además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través de la membrana para la expresión genética y el mantenimiento cromosómico.
• Los "poros nucleares" son grandes complejos de proteínas que atraviesan la envoltura nuclear, Los poros nucleares permiten el transporte de moléculas solubles en agua a través de la envoltura nuclear. Este transporte incluye el movimiento de ARN y ribosomas desde el núcleo al citoplasma, y movimiento de proteínas, carbohidratos, moléculas de señal y lípidos hacia el núcleo. Las sustancias más pequeñas, pueden atravesar el poro por difusión simple, mientras que las de mayor tamaño necesitan un transporte pasivo facilitado entre ambos sitios, este transporte se realiza en contra de gradiente, por lo que es claro que son moléculas necesarias en uno u otro lado. 
• Aunque el interior del núcleo no contiene ningún subcompartimento membranoso, su contenido no es uniforme, existiendo una cierta cantidad de cuerpos subnucleares compuestos por tipos exclusivos de proteínas, moléculas de ARN y segmentos particulares de los cromosomas. El mejor conocido de todos ellos es el nucléolo, que principalmente está implicado en la síntesis de los ribosomas. Tras ser producidos en el nucléolo, éstos se exportan al citoplasma, donde traducen el ARNm.
• La envoltura nuclear, también conocida como membrana nuclear, se compone de dos membranas, una interna y otra externa, dispuestas en paralelo una sobre la otra. Evita que las macromoléculas difundan libremente entre el nucleoplasma y el citoplasma.
• La membrana nuclear externa es continua con la membrana del retículo endoplásmico rugoso (RER), y está igualmente tachonada de ribosomas. El espacio entre las membranas se conoce como espacio o cisterna perinuclear y es continuo con la luz del RER.
• El núcleo celular contiene la mayor parte del material genético celular en forma de múltiples moléculas lineales de ADN conocidas como cromatina, y durante la división celular ésta aparece en la forma bien definida que se conoce como cromosoma. Una pequeña fracción de los genes se sitúa en otros orgánulos, como las mitocondrias o los cloroplastos de las células vegetales.
• Existen dos tipos de cromatina: la eucromatina es la forma de ADN menos compacta, y contiene genes que son frecuentemente expresados por la célula.19 El otro tipo, conocido como heterocromatina, es la forma más compacta, y contiene ADN que se transcribe de forma infrecuente.
• El nucléolo es una estructura discreta que se tiñe densamente y se encuentra en el núcleo.
• El principal papel del nucléolo es sintetizar el ARNr y ensamblar los ribosomas. 
• Además, el nucléolo tiene roles en otras funciones celulares tales como la regulación del ciclo celular, las respuestas de estrés celular, la actividad de la telomerasa y el envejecimiento.
• Nucleosol se conoce también como jugo nuclear, nucleoplasma o carioplasma, el cual es el medio interno del núcleo donde se encuentran suspendidos el resto de los componentes nucleares, como la cromatina y los nucleolos.

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TRANSPORTE DE MOLECULAS

Transporte de proteínas hacia el nucleo

• Las proteínas son responsables de muchos aspectos en la estructura y función del genoma. Algunas proteínas tienen funciones específicas en el núcleo y para ser transportadas hacia el a través del poro necesitan  señales específicas que son conocidas como señales de localización nuclear, las cuales están dadas por secuencias específicas de aminoácidos, estas se caracterizan por ser regiones ricas en aminoácidos básicos.
• Este proceso de transporte de proteínas hacia el núcleo por el poro nuclear puede ser dividido en 2 partes diferenciadas porque un proceso el cual  requiere energía mientras el siguiente paso no la requiere. En ausencia de ATP, las proteínas que contienen una señal de localización nuclear se unen al núcleo por medio del poro, pero no pasan a través de él.
• El segundo proceso es dependiente de energía en forma de adenina trifosfato (ATP) y guanina trifosfato (GTP).

Transporte de RNA.

• Mientras muchas proteínas son transportadas desde el citoplasma al núcleo, los RNA son exportados del núcleo al citoplasma.
• El transporte del rRNA, tRNA, mRNA es un paso critico en la expresión de los genes en las células eucariotas.
•  Este es un proceso dependiente de energía. El transporte es realizado a través de un complejo: RNA-proteína. Las señales para este proceso pueden estar presentes en cualquiera de los dos.
• Los rRNA son ensamblados con proteínas ribosomales en el nucleolo y son transportados como unidades ribosomales al citoplasma.

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