Licenciatura en Nutrición. Curso Introductorio. Introducción a la Fisiología Módulo 2

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1 Licenciatura en Nutrición Curso Introductorio Introducción a la Fisiología Módulo 2 1

2 MODULO 2 : FUNCIONES DE LOS COMPONENTES CELULARES OBJETIVOS - Distinguir los principales componentes de la célula eucarionte y relacionarlos con su función. - Reconocer las estructuras implicadas en el proceso de Secreción Celular - Comprender la relación entre energía, organización celular y funciones. EJES TEMÁTICOS - Organización general de las células eucariontes. - Componentes celulares. Relación entre Estructura y Función. - Relación entre Bioenergética y Fisiología Celular. MARCO TEÓRICO Las células que componen el organismo humano son células eucariontes. Tienen, por lo tanto, una organización compleja y diversos componentes, que cumplen distintas funciones relacionadas con el crecimiento, desarrollo, reproducción, etc. La realización de esas funciones dependen de la capacidad de la célula para realizar cambios y transformaciones, es decir, de la utilización de energía por parte de la célula. Las células obtienen energía a partir de la oxidación (degradación) de la materia orgánica que incorporan mediante la alimentación. Analizaremos las distintas estructuras de las células eucariontes en relación con las funciones que pueden cumplir y la capacidad de asociarse en forma de tejidos, que luego se agruparán en órganos y sistemas. 2

3 Lección : La célula: organización y funciones 1. PRINCIPALES COMPONENTES CELULARES Existe una enorme diversidad de células eucariontes, con distintos tamaños, formas y funciones. Sin embargo, todas las células presentan similitudes entre sí. Las principales estructuras que pueden observarse en las células eucariontes son: Membrana plasmática Es un complejo formado por lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Posee una consistencia semilíquida y tiene carácter semipermeable, es decir, permite el paso diferencial de distintos compuestos desde y hacia el interior de la célula. La membrana plasmática delimita la célula y la comunica con su entorno. Citoplasma Es el contenido celular que se encuentra por fuera del núcleo. Es un gel cuya fase líquida es el citosol. En este gel se hallan inmersos el citoesqueleto (o esqueleto celular), las organelas de la célula y el sistema de endomembranas o sistema vacuolar citoplasmático, que se analiza más adelante. La porción soluble del citoplasma, es decir el citosol, está formado por agua, una alta concentración de proteínas (alrededor del 20%), compuestos orgánicos (intermediarios metabólicos) y sales inorgánicas. Contiene inclusiones como acúmulos de glucógeno, pigmentos y cristales proteicos. Citoplasma citosol + citoesqueleto + organelas + sistema de endomembranas En el citoplasma se realiza gran parte de las reacciones metabólicas de la célula. 3

4 Núcleo Es un compartimiento en el que se encuentra el ADN, molécula que contiene la información genética de la célula. Está delimitado por una doble membrana, la envoltura nuclear, que posee poros que permiten la comunicación entre núcleo y citoplasma. El ADN de las células eucariontes está siempre asociado a proteínas llamadas histonas, constituyendo la cromatina. En el núcleo existe una región llamada nucleolo. Este es un sitio de síntesis de ARN y formación de ribosomas. Organelas Las organelas son estructuras subcelulares rodeadas de membrana que forman distintos componentes que cumplen funciones metabólicas. Entre las organelas que contiene una célula se pueden mencionar: mitocondrias, cloroplastos, peroxisomas, vacuolas, etc. Figura 1: Esquema tridimensional de una célula eucarionte y sus componentes. 4

5 Estructuras y Funciones En el siguiente cuadro se analizan brevemente las funciones de las principales estructuras presentes en el citoplasma: ESTRUCTURA Ribosomas Retículo Endoplásmico Granular Retículo Endoplásmico Liso Complejo de Golgi Lisosomas Vesículas Peroxisomas Vacuolas Mitocondrias Citoesqueleto Centíolos FUNCION Síntesis (fabricación) de todo tipo de proteínas. Producción de proteínas de secreción (proteínas que se utilizarán fuera de la célula que las elabora). Síntesis de lípidos para la célula. Interviene en la modificación de proteínas de secreción celular producidas en el Retículo Endoplásmico Granular. Digestión intracelular: degradación de compuestos que ingresan a la célula por endocitosis, o de componentes celulares, a través de enzimas hidrolíticas. Transporte de moléculas. Oxidación de peróxidos productos del metabolismo celular (por ejemplo agua oxigenada o peróxido de hidrógeno). Almacenamiento temporario de nutrientes o productos de desecho Respiración celular: oxidación de compuestos orgánicos para la obtención de energía. Armazón celular, sostén y transporte de vesículas Intervienen en la reproducción celular y en la formación de algunas diferenciaciones como cilias y flagelos. 5

6 Un sistema intracelular de membranas Fundación H. A. Barceló El Sistema de Endomembranas es un complejo sistema de canales o túneles, delimitados por membrana, que se distribuyen por todo el citoplasma. Está integrado por la Envoltura Nuclear, el Retículo Endoplasmático Granular (R.E.G.), Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L.), el Complejo de Golgi, los lisosomas y las vesículas de transporte. El R.E.G. pose ribosomas adheridos a la membrana y en él se sintetizan proteínas de exportación o secreción, proteínas de la membrana y enzimas hidrolíticas (digestivas) que son las que se ubican en el interior de los lisosomas. Todas estas proteínas, al salir del REG., pasan por el complejo de Golgi, donde son modificadas químicamente para poder cumplir sus funciones. En el R.E.L. se sintetizan lípidos (por ejemplo triglicéridos, colesterol y fosfolípidos). Actúa también en procesos de detoxificación celular, eliminando del organismo compuestos tóxicos no solubles en agua. El Complejo de Golgi concentra, empaqueta (envolviendo diversas moléculas en vesículas membranosas) y distribuye los productos del R.E.G. y del R.E.L. También es el sitio de formación de los lisosomas. Es el principal distribuidor de macromoléculas en la célula. Muchas de estas moléculas pasan a través del sistema de Golgi para completar su maduración. Algunos ejemplos son: proteínas de la membrana, glucoproteínas, proteínas hidrolíticas de los lisosomas, etc. Además, el sistema de Golgi actúa en el proceso de secreción (exportación de proteínas que actuarán fuera de la célula) y, en algunas células especializadas, es capaz de concentrar y almacenar grandes cantidades de uno o de varios productos en vesículas de secreción, durante una cantidad de tiempo variable. 6

7 Mitocondrias y Energía Toda célula necesita energía para realizar funciones vitales tales como crecer, reproducirse, reparar estructuras, moverse, responder a estímulos, etc. Esta energía se obtiene al degradar sustancias orgánicas durante el metabolismo celular. En las células eucariontes, la mayor cantidad de energía se obtiene en las mitocondrias, mediante la respiración celular aeróbica, en la que interviene el oxígeno. Este proceso se analizará en profundidad en las corespondientes asignaturas de la carrera. 2. LA CÉLULA COMO UNIDAD DE LOS ORGANISMOS Las células se organizan en tejidos, los tejidos en órganos y éstos en sistemas de órganos, dando lugar a organismos complejos. El conjunto de células con características similares, que se unen para realizar una función específica, se define como tejido. Los tejidos contienen células que realizan una misma función y, también, componentes extracelulares, o sustancia intercelular, que suelen ser elementos secretados por las mismas células del tejido. El tejido cartilaginoso, el óseo y el sanguíneo, presentan abundante sustancia intercelular. El tejido muscular y el epitelial, en cambio, poseen mucha menos. Para ampliar información sobre este tema y observar micrografías de diversos tejidos, puede ver en el índice del módulo la página sugerida 7