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Citosol: consiste principalmente de agua, con iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas solubles en agua. |
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Ribosomas: partículas insolubles de 25 nm, sitios de síntesis protéica. |
La
forma de la célula es mantenida por proteínas fibrosas que se encuentran en el
citoplasma y que en
conjunto conforman el citoesqueleto.
El citoesqueleto está formado por filamentos y túbulos de diversos tamaños:
los microtúbulos tienen un rol primordial en la división celular. Los
filamentos de actina intervienen en la división celular y en la motilidad.
En preparaciones comunes de microscopía en luz visible o electrónica, el citoesqueleto se presenta transparente y por lo tanto, invisible. Generalmente no se lo dibuja en los esquemas de la célula pero es un componente importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad.
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Esquema del citoesqueleto. Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/ bio_103/notes/may_16.html. |
Esquema de los componentes del citoesqueleto. Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html. |
Existen varios tipos de filamentos de proteínas que constituyen el
citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios.
Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína
llamada tubulina y, a menudo, son utilizados por la célula para mantener su
forma, son también el mayor componente de cilias y flagelos. De longitud
variable, la incrementan agregando subunidades (dímeros) a uno de los extremos
("extremo +") o la disminuyen eliminandolas, de acuerdo a las
necesidades celulares. Intervienen en el proceso de división celular y en el movimiento
de vesículas y organelas.
Los microfilamentos
están formados por subunidades de la proteína actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a
menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para
mantenerla. También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de
división y motilidad.
Los filamentos intermedios al estar
constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran facilmente. Intervienen
en la estructura de la membrana nuclear y desde allí pueden irradiar y
asociarse con los microtúbulos.
Existe un gran número de proteínas asociadas con el citoesqueleto que
controlan su estructura tanto por medio de la orientación y direccionamiento de
los grupos de filamentos como del movimiento de los mismos. Un grupo
particularmente interesante de las proteínas asociadas al citoesqueleto son
"motores" celulares, como la miosina (un "motor" que mueve
filamentos de actina) y la kinesina (un "motor" de microtúbulo).
Los tres componentes del citoesqueleto están interconectados y forman un
reticulado, que se extiende desde la superficie celular hasta el núcleo. Este
sistema está construido sobre la base de un modelo arquitectónico común que
se encuentra en una sorprendente variedad de sistemas naturales y se conoce como
de integridad tensional ("tensegrity"). Con
esta expresión se indica que el sistema se estabiliza mecánicamente a si
mismo, en razón del modo en que las fuerzas de compresión y tensión se
distribuyen y equilibran dentro de la estructura.
Las estructuras que responden a este modelo de integridad tensional no
alcanzan la estabilidad mecánica por la resistencia de los miembros
individuales sino por la manera en que la estructura en su conjunto distribuye y
equilibra las tensiones mecánicas. En estas estructuras la tensión se
transmite sin solución de continuidad a través de todos los elementos
estructurales.
En otras palabras, un incremento de tensión en un elemento cualquiera de la
estructura se hace sentir en todos los demás. Este aumento global de presión
se equilibra por un aumento de la compresión de determinados elementos
distribuidos por la estructura. Un ejemplo arquetípico de estas estructuras son
las cúpulas geodésicas de Buckminster Fuller.
Debe hacerse notar que las reglas universales que rigen en la construcción se aplica a la formación de estructuras orgánicas, desde moléculas hasta tejidos. Si desea ampliar este tema consulte esta bibliografía.
Las vacuolas son organelas rodeadas por una sola membrana, que son
usadas generalmente como sitios de almacenamiento, en las células
vegetales suelen ser muy grandes y la membrana que lo rodea toma el
nombre de tonoplasto (del griego tonos = tensión; plastos
= modelado, formado).
Las vesículas son mucho más pequeñas que las
vacuolas y funcionan en el transporte de sustancias desde y hacia
el exterior de la célula.
Los ribosomas intervienen en la síntesis proteica. No están rodeados por membrana y se los encuentra tanto en eucariotas (80s) como en procariotas (70s). Los ribosomas de los eucariotas son ligeramente mas grandes que los de los procariotas. Estructuralmente consisten en una subunidad grande y otra pequeña. Bioquímicamente están formados por ARN ribosómico (ARNr) y cerca de 50 proteínas estructurales. A menudo los ribosomas se encuentran asociados al retículo endoplásmico que, en ese caso, toma el nombre de rugoso.
El retículo
endoplásmico es una red de sacos
aplanados, tubos y canales interconectadas entre sí que
intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica y
el transporte.
El retículo endoplásmico rugoso, tiene
esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a sus
paredes. Esta conectado a la envoltura nuclear, a través de
cuyos poros pasa el ácido ribonucleico mensajero ( ARNm, la m va
por mensajero) que es el que lleva el mensaje para la síntesis
proteica.
El retículo endoplásmico liso no tiene
ribosomas y se lo considera relacionado a diferentes procesos de
síntesis de productos tales como hormonas esteroideas y al transporte de sustancias.
En realidad el retículo endoplásmico liso
tiene diferentes variantes funcionales que solo tienen en común
su aspecto: los ribosomas están ausentes.
Enlace a la pagina sobre el tema del WWW Cell Biology Course.
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Esquema de un ribosoma y sus subunidades. Modificado de: http://whfreeman.com/life/update
Esquema del retículo endoplasmático modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html.
Retículo Endoplásmico Rugoso con Ribosomas. Copyright Dennis Kunkel (M.E. 61.560x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery), usada con permiso.
El complejo de Golgi está formado por sacos aplanados, limitados por membranas y apilados en forma laxa unos sobre otros. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplásmico rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi.
VER ANIMACIÓN DEL COMPLEJO DE GOLGI
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Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html.
Aparato de Golgi de una célula parenquimática de la planta Sauromatum guttatum (M.E. 145.700x). Note las numerosas vesículas cerca del Golgi. Copyright Dennis Kunkel http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery, usada con permiso.
Los lisosomas (del griego lysis = aflojamiento; soma = cuerpo): son vesículas relativamente grandes formadas por el aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas. Intervienen en la ruptura de materiales extracelulares. Se fusionan con las vacuolas alimenticias y sus enzimas digieren el contenido.
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Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html. |
Modificado de http://www.stanford.edu/group/ |
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Escenas seleccionadas de Animación
de un proteosoma |
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Si bién los procariotas poseen varios complejos enzimáticos que intervienen en la degradación de las proteínas, los eucariotas poseen uno solo: el proteosoma (fig.a), este complejo que forma parte de la vía no-lisosomal de la degradación, esta "autocompartimentalizado", y para su funcionamiento depende del aporte de energía en forma de ATP. Los proteosomas, por su capacidad de degradar proteínas, intervienen en aspectos claves del metabolismo celular, entre ellos:
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la remoción de proteínas anómalas |
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el control del ciclo celular |
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la diferenciación celular |
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la apoptósis |
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el procesamiento de los antígenos |
y por otra parte se encuentran relacionados a numerosos procesos patológicos, entre ellos:
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enfermedades autoinmunes |
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Parkinson |
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Alzheimer |
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infección por VIH |
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opacificación del cristalino |
Las proteínas, a ser degradadas por los proteosomas, son reconocidas y "marcadas" con una proteína llamada ubiquitina (fig. b), esta ubiquitinización la habilita para ser "troceada" por las enzimas que se encuentran en el "canal" del proteosoma (fig. c).
Son vesículas en las cuales se degradan las purinas y otros compuestos. En las plantas son el asiento de una serie de reacciones conocidas como fotorrespiración. En los peroxisomas se produce agua oxigenada, compuesto muy tóxico para la célula que es degradado rápidamente por una enzima.
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BASES MOLECULARES DE LA ARQUITECTURA Y MORFOGÉNESIS CELULAR http://www.uchile.cl/facultades/ciencias/maccioni.htm |
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Citoplasma y Citoesqueleto:
Por el Ing. Agr. Carlos A. González |
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Enlace a Ribosomas (Mas de lo que Ud. alguna vez quiso saber de los ribosomas!) |
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The 26S Proteosome, http://www.cals.ncsu.edu/genetics/swaffield/26S.html |
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Actina (del griego aktis = rayo): Proteína compuesta por subunidades globulares. Sus filamentos forman parte del citoesqueleto. | ||||||
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ARN (ácido ribonucleico): Ácido nucleico formado por una cadena polinucleotídica. Su nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina. | ||||||
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ARN ribosómico : Uno de los tres tipos de ARN, el ARNr es un componente estructural de los ribosomas. Son el "core" (parte principal) de los ribosomas y posiblemente la clave del mecanismo de traducción de las proteínas. Su estudio comparativo llevó a postulación de un Árbol Filogenético Universal. | ||||||
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Catalizador(del griego katalysis = disolución): Sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química, acelerando la velocidad de la reacción. | ||||||
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Citoesqueleto: Entramado tridimensional de microtúbulos y filamentos que proveen el soporte interno para las células, anclan las estructuras internas de la misma e interviene en los fenómenos de movimiento celular y en su división. | ||||||
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Energía de activación: La menor cantidad de energía requerida para que ocurra una determinada reacción química. Varía de reacción en reacción. | ||||||
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Enzima (del griego en = en; zyme = levadura): Molécula de proteína que actúa como catalizador en las reacciones bioquímicas. | ||||||
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Esteroides: grupo de lípidos caracterizados por la presencia de un núcleo químico formado por cuatro anillos al cual se agrega una "cola" hidrocarbonada (en difícil: derivados del ciclopentano-perhidro-fenantreno). | ||||||
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Hormonas (del griego hormaein = excitar): cualquier producto químico de naturaleza orgánica producido en una parte de un organismo que tiene como "blanco" otra parte del mismo. Sus funciones son reguladoras, generalmente se producen en pequeñas cantidades. | ||||||
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Microtúbulos (del latín mikros = pequeño, tubus = caño, conducto): Conducto hueco, estrecho y alargado de unos 25 nm de diámetro. Se compone de dos subunidades de proteínas que se alternan a lo largo del mismo, y, entre otras funciones, mueven a los cromosomas en la división celular y proporcionan la estructura interna de cilias y flagelos. | ||||||
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Parénquima (del griego para = entre, en = en, chein = verter): Uno de los tres principales tejidos de las plantas, sus células, de paredes finas, están vivas pudiendo fotosintetizar, respirar y almacenar sustancias de reserva; constituyen la mayor parte de las plantas, se lo encuentra en frutos, semillas, hojas y en el sistema vascular. Tejido fundamental constituído por células vivas que cumplen diferentes funciones. | ||||||
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Retículo endoplásmico (abreviado ER de la siglas en inglés, del latín reticulum = red; del griego endon = dentro; plasma "del citoplasma") Compleja red tridimensional de membranas que divide el citoplasma de las células eucariotas en compartimentos y canales. Cuando esta recubierto de ribosomas se denomina rugoso, caso contrario liso. | ||||||
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Ribosomas: Pequeñas organelas, compuestas de ARNr (r por ribosómico) y proteínas. Están presentes en el citoplasma de procariotas (70s) y eucariotas (80s). Son el sitio de la síntesis proteica. Esta compuesto de dos subunidades. Los ribosomas de las organelas eucariotas (mitocondrias y cloroplastos) tienen 70 S, es decir son similares a los de los procariotas. | ||||||
| Ubiquitina: Proteina pequeña, de unos setenta y seis aminoácidos. Por el proceso de ubiquitinización se unen a proteínas mayores (en un residuo de lisina de las misms), y las '"marcan" para su posterior procesamiento por los proteosomas. | ||||||
| Ubiquitinización: Proceso, ATP dependiente, de marcado de proteínas para su degradación. Interviene en el mismo tres clases de enzimas:
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Vacuolas (del latín vacuus = vacío): espacio o cavidad citoplasmática, rodeada por una membrana, que se observa en células animales y vegetales. Remueven productos de desechos y almacenan alimentos ingeridos. Parte de los compartimentos lisosómicos de la célula. |
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