Membrana Celular: Estructura, Propiedades y Funciones
La membrana celular es una estructura fundamental en todas las células. A continuación, se describen sus componentes, propiedades y funciones:
Componentes de la Membrana Celular
La membrana celular está compuesta principalmente por lípidos, proteínas y glúcidos:
- Proteínas: Se clasifican según su posición en la membrana:
- Proteínas integrales o intrínsecas: Atraviesan total o parcialmente la bicapa lipídica. Poseen un carácter anfipático, con una parte hidrofóbica en el interior de la bicapa y extremos hidrofílicos expuestos.
- Proteínas periféricas o extrínsecas: Se sitúan en el exterior de la bicapa, en cualquiera de las caras. Están unidas a la membrana por enlaces iónicos y se separan fácilmente. Predominan en la cara interna.
- Glúcidos: Oligosacáridos unidos a proteínas (glucoproteínas) o lípidos (glucolípidos) en la cara externa de la bicapa, formando el glucocálix, que tiene función receptora.
Propiedades de la Membrana Celular
- Asimetría: Las dos caras de la bicapa son diferentes, debido a la presencia de oligosacáridos en la cara externa y variaciones en la distribución de fosfolípidos.
- Permeabilidad selectiva: La membrana es impermeable a moléculas hidrófilas, polares o con cargas eléctricas, y permeable a moléculas lipófilas.
- Fluidez: Los fosfolípidos pueden desplazarse, lo que confiere fluidez a la membrana.
- Especificidad funcional: Las diferencias en la composición de las membranas determinan las funciones específicas de cada tipo celular.
Localización de Funciones y Procesos en la Célula Eucariota
A continuación, se indica la localización de diversas funciones o procesos en una célula eucariota:
- a) Síntesis de proteínas: Ribosomas o retículo endoplasmático rugoso.
- b) Glucólisis: Citoplasma.
- c) Ciclo de Krebs: Matriz mitocondrial.
- d) Ciclo de Calvin: Estroma del cloroplasto.
- e) Transcripción: Núcleo.
- f) Transformación de energía luminosa en energía química: Membrana de los tilacoides.
- g) Cadena respiratoria: Membrana mitocondrial interna.
- h) Digestión de materiales captados por endocitosis: Lisosomas.
- i) β-oxidación de los ácidos grasos: Matriz mitocondrial.
- j) Síntesis de lípidos: Retículo endoplasmático liso.
Funciones de la Membrana Celular
- Separa la célula del medio externo.
- Controla el intercambio de sustancias con el exterior.
- Control y conservación del gradiente electroquímico entre el exterior y el interior de la célula.
- Intercambio de señales entre el medio externo y el medio celular, con un papel importante de las glucoproteínas.
- Inmunidad celular: Localización de moléculas antigénicas relacionadas con el rechazo en trasplantes.
- Endocitosis y exocitosis: Captación de partículas grandes (endocitosis) y expulsión de sustancias al exterior (exocitosis).
Pared Celular en Células Vegetales
La pared celular es una membrana de secreción que se sitúa sobre la superficie externa de la membrana plasmática de las células vegetales.
Estructura y Composición de la Pared Celular
La pared celular tiene dos componentes:
- Moléculas fibrilares de celulosa.
- Matriz: Formada por pectina, hemicelulosa, agua y sales minerales.
En células diferenciadas, la pared celular es una estructura gruesa con varias capas:
- Lámina media: Capa más externa y la primera en formarse. Puede ser compartida por células adyacentes. Formada por pectina.
- Pared primaria: Situada debajo de la lámina media. Constituida por fibras de celulosa cohesionadas por hemicelulosa, pectinas y glucoproteínas. Las moléculas de celulosa se disponen en red.
- Pared secundaria: Capa más interna, presente en algunos tipos celulares (tejidos de soporte o vasculares). Contiene varias capas fibrilares, con mayor proporción de celulosa y sin pectinas. Las fibras de celulosa se disponen en paralelo. Puede contener polímeros como lignina (xilema), ceras y cutina (haz de las hojas) o suberina (corcho).
Funciones de la Pared Celular
- Dar forma y rigidez a las células vegetales.
- Mantener el balance osmótico.
- Unir células adyacentes.
- Posibilitar el intercambio de fluidos y la comunicación celular.
- Servir de barrera al paso de agentes patógenos.
Diferenciaciones de la Pared Celular
- Plasmodesmos: Puentes de comunicación intercelulares. En el centro de un plasmodesmo hay un tubo, que es continuación del retículo endoplasmático (RE).
- Punteaduras: Zonas delgadas de pared, formadas por lámina media y pared primaria muy fina. Suelen situarse al mismo nivel en dos células vecinas.
Complejo de Golgi: Funciones
Funciones del Complejo de Golgi
- Modificación de las proteínas procedentes del retículo endoplasmático rugoso (RER): Se añaden carbohidratos a las glucoproteínas, adquiriendo su composición y estructura definitivas.
- Secreción de proteínas: En la cara trans se forman vesículas de secreción que liberan su contenido selectivamente en el exterior o interior de la célula.
- Participa en la formación de la pared celular en células vegetales y del glucocálix en animales.
- Interviene en la génesis de lisosomas.
Lisosomas
Concepto de Lisosomas
Los lisosomas son pequeñas vesículas membranosas que contienen enzimas hidrolíticos implicadas en la digestión celular.
Tipos de Lisosomas
- Lisosomas primarios: De reciente formación, proceden del aparato de Golgi y contienen enzimas hidrolíticas.
- Lisosomas secundarios: Además de enzimas hidrolíticas, poseen sustancias en vías de degradación.
Funciones de los Lisosomas
Los lisosomas participan en la digestión celular:
- Heterofagia: Digestión intracelular de macromoléculas del exterior, llevada a cabo por los fagolisosomas.
- Autofagia: Digestión de partes de la propia célula, llevada a cabo por los autofagolisosomas.
Replicación, Transcripción y Traducción del ADN
La replicación es el proceso por el cual se perpetúa la información genética, asegurando una copia fiel en cada célula producida por división. La transmisión de la información dentro de la célula se realiza en dos pasos fundamentales:
- Transcripción: Copia exacta de una hebra de ADN a ARN. La secuencia de ARN es igual a la del ADN copiado, excepto por la presencia de uracilo (U) en vez de timina (T).
- Traducción: Síntesis de proteínas utilizando el código genético, que identifica aminoácidos específicos a partir de un conjunto de tres bases.
Estos procesos de polimerización se dividen en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.
Enlace Peptídico
Los aminoácidos de una proteína están enlazados mediante uniones amida llamadas enlaces peptídicos. El primer aminoácido de la cadena tiene el grupo amino libre (-NH2). El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino de otro, liberando una molécula de agua. Este enlace es plano y rígido debido a su estabilización por resonancia.
Virus: Estructura y Ciclos
Estructura de los Virus
- Ácido nucleico: ADN o ARN (nucleoide).
- Cápsida: Envoltura de proteína formada por capsómeros, que son proteínas globulares, a veces con una parte glucídica.
- Los virus que infectan animales suelen tener membranas lipoproteicas, procedentes de la membrana del hospedante.
- Los virus que infectan procariotas presentan estructuras proteicas (colas) unidas a la cápsida para unirse a la célula huésped.
Ciclo Lítico
El ciclo lítico implica la penetración del virus en una célula o bacteria, la producción de copias y su liberación al exterior. Se divide en cinco fases:
- Fase de adsorción: Una proteína del virus se une a una proteína receptora de la membrana plasmática del huésped.
- Fase de penetración: El virus, o su material genético, penetra en el interior del huésped mediante penetración directa, endocitosis, fusión de membranas o una combinación de estos mecanismos.
- Fase de eclipse: El virus utiliza la maquinaria enzimática del huésped para producir sus moléculas. No se observa el virus en el interior celular durante esta fase.
- Fase de maduración: Las moléculas víricas se ensamblan en zonas factoría, convirtiéndose en virus maduros.
- Fase de liberación: Los virus se liberan por rotura de la célula huésped (virus desnudos) o gradualmente a través de la membrana plasmática (virus con envuelta).
Ciclo Lisogénico
En el ciclo lisogénico, el virus penetra en el huésped y se integra en su material genético, permaneciendo en estado de latencia. Se replica con el material genético del huésped en sucesivas generaciones. En ciertas circunstancias, el ADN vírico se separa del ADN del hospedador y comienza el ciclo lítico.