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Bióloga Elena Rivadeneyra


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Membrana celular: estructura y función

El modelo de Mosaico Fluido, es el modelo con el que describimos la estructura de las membranas celulares, fue propuesto por S. Jonathan Singer y Garth L. Nicolson.

Modelo del Mosaico Fluido

Membrana celular

¿Qué tan delgada es una membrana celular? Es de entre 6 a 8 nm, para que te des una idea, necesitarías aproximadamente 8 mil membranas plasmáticas apiladas para lograr el grosor de la hoja de tu libro de biología. Hoy vamos a hablar de la membrana celular, Acompáñame y aprendamos juntos.

La célula necesita que la membrana celular la delimite, la comunique con el ambiente fuera de ella y regule la entrada y salida de materiales, pero dicha membrana debe tener ciertas cualidades estructurales que le permitan cumplir con todo esto, entonces ¿Cuál es la estructura de la membrana celular? ¿Cómo se realizan sus funciones? 

 Todas las células, tanto eucariotas como procariotas, tienen una membrana celular y aunque la estructura particular varía, de manera general está compuesta por lípidos, proteínas y carbohidratos.  

MODELO MOSAICO FLUIDO 

Consiste en una bicapa de fosfolípidos, acomodados “cola con cola”. Y que también contiene proteínas, carbohidratos y colesterol, y es debido a esta variedad que precisamente recibe el nombre de Mosaico.

 

FOSFOLÍPIDOS 
fosfolípido
Estructura de los fosfolípidos

Para describir el modelo debemos enfocarnos primero en la molécula llamada fosfolípido. Es una molécula anfipática, es decir que tiene una región Polar y otra no polar. La región polar es hidrófila, y otra no polar que es hidrófoba. 

La molécula de agua es polary por ello fácilmente forma interacciones electrostáticas (basadas en cargas) con las cabezas de fosfolípidos.

Las colas de ácido graso de los fosfolípidos interactúan con otras moléculas no polares, pero interactúan poco con el agua.

 

Esto representa una característica que en el ámbito biológico es muy importante, pues debido a ella existen las membranas plasmáticas. ¿Por qué? Te explico con un vaso de agua. Los fosfolípidos no se disuelven en agua, tienden a organizarse con sus colas hidrófobas hacia el interior y con sus cabezas hidrófilas hacia fuera y pueden formar micelas o bicapas lipídicas.


·      Las micelas son gotitas formadas por las cabezas hidrófilas se orientan hacia el agua y las colas hidrófobas se juntan, alejándose del agua.

·      Las bicapas se construyen cuando se alinean los fosfolípidos, quedando las colas hidrófobas encontradas entre sí, digamos “enfrentadas” unas con otras, creando un liposoma.


Con estos arreglos se forma una barrera que es polar en sus superficies y no polar en el interior. Esto será de gran importancia en el transporte celular, dando paso a una característica clave de la membrana celular:

 

Permeabilidad selectiva: 

Recordemos que Los fosfolípidos anfipáticos: tienen regiones hidrófilas (corazon agua) e hidrófobas (x el agua). La región hidrofóbico de la membrana facilita a que algunos materiales la atraviesen, mientras que bloquea el paso de otros. Las moléculas pequeñas y no polares, atraviesan rápidamente las bicapas y las grandes y polares, la cruzan muy lentamente o de plano no las cruzan, es decir que aunque sea lo suficientemente pequeño para colarse por la membrana, su carga no se los permite. Existen mecanismos que permiten este flujo a través de la membrana a través de los núcleos hidrófobos, y los veremos en el video de transporte celular.

 

POR QUÉ ES FLUIDO

Se dice que es un mosaico fluido por que los fosfolípidos no son estáticos ise pueden mover!. Se mueven lateralmente todo el tiempo, pero rara vez se dan vuelta al otro lado o en flip flop

 

COLESTEROL

Se encuentra entre los fosfolípidos en células animales, tiene acción sobre la fluidez de la membrana. Con temperaturas cálidas, como los 37 grados, restringe el movimiento de los fosfolípidos. Es un amortiguador que compensa las modificaciones de la fluidez que son causadas por los cambios en temperatura.

 

 

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos pueden estar unidos a una proteína y formarán glucoproteínas, o estar unidos a lípidos y recibir el nombre de glucolípido

Ambos sirven como identificadores que se proyectan fuera de su superficie, y tienen estructuras distintivas que identifican el tipo de célula. 

El sistema inmunitario usa de referencia los marcadores celulares distintivos para diferenciar a las células de tu cuerpo de las que no lo son, como las bacterias. También Los cuatro tipos sanguíneos humanos, conocidos como A, B, AB y O se clasifican con ayuda de identificadores presentes en la membrana celular de los glóbulos rojos.

 

PROTEÍNAS,

En la membrana, de manera general, encontraremos dos tipos de proteínas:

·      Proteínas integrales; están embebidas en la bicapa lipídica, penetrando hasta la región hidrófoba de la membrana, algunas incluso atraviesan por completo la membrana y reciben el nombre de o transmembrana.  Tienen regiones hidrófobas e hidrófilas, lo que permite precisamente este acomodo. Están relacionadas con el transporte celular, por ejemplo en el caso de la glucosa, se trata de una molécula muy grande y que además es polar, y que de otra manera no podría ingresar a la célula.

·      Proteínas periféricas: están unidas a las superficies, interna o externa, de la membrana o incluso pueden estar unidas a la parte expuesta de las proteínas integrales. Tienen funciones relacionadas con Actividad enzimática, Adherencia al citoesqueleto y matriz extracelular

 

Otras de las funciones de las proteínas de membrana son:

·      Transducción de señales

·      Reconocimiento intercelular

·      Y Uniones intercelulares

 

Fuentes: *Biggs, A., Hagins, W., Holliday, W., Kapicka, C., Lundgreen, L., MacKenzie, A., Rogers, W., Sewer, M. y Zike D. (2007). Biología. Ed. McGraw-Hill. Interamericana Eds., México. *Freeman, S. 2009. Biología. Ed. Pearson Educación. España. *Solomon, E., Berg, L. y Martin D. (2013). Biología, Novena edición. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.

Núcleo celular - Estructuras de la célula

Las células almacenan información en forma de ADN y la mayor parte de este, se encuentra ubicado en el núcleo. ¿Sabías que en algunos momento tenemos en nuestras células el doble de nuestra información genética? acompáñame y aprendamos juntos.

Con la clase de hoy podrás:
-Describir la función y estructura del núcleo celular
-Identificar la importancia del núcleo celular en las actividades celulares

Puedes ver el video de YouTube dando clic ACÁ

Función
Núcleo celular Imagen cortesía del National
Human Genome Research Institute
(
https://www.genome.gov/)

El núcleo celular es el orgánulo membranoso de mayor tamaño y generalmente tiene una forma circular u ovoide. 
En momentos podemos tener el doble de nuestra información genética, y eso es debido a que el núcleo debe duplicar la información genética, para que cuando ocurra la división celular, cada una de las células hijas reciba la cantidad correcta en la mitosis, pero también tenemos células con la mitad de la información genética y este es el caso de los gametos, pero los veremos en otro video.

El núcleo celular también se encarga de transcribir la información del ADN en el ARN; debido a esto es el responsable de dictar las instrucciones para la síntesis de proteínas.

El ADN del núcleo se asocia con proteínas para formar la cromatina, que se organiza en cromosomas. Durante la división celular, los cromosomas se condensan y se hacen visibles como estructuras filamentosas. 

Estructura del núcleo

El núcleo celular se encuentra muy bien organizado y estructurado. Esta organización nuclear proporciona un entorno único para regular el genoma durante la replicación, transcripción, mantenimiento y otros procesos celulares.

El núcleo se encuentra envuelto por dos membranas, dispuestas concéntricamente, separando el contenido interno del núcleo, del citoplasma que lo rodea. Este par de membranas reciben el nombre de envoltura nuclear. En las plantas que carecen de centrosomas, la envoltura nuclear sirve como centro organizador de microtúbulos durante la mitosis.
La doble membrana que rodea el nucleoplasma está compuesta por dos membranas distintas: la membrana nuclear externa es continua con el retículo endoplásmico y la membrana nuclear interna que alberga un conjunto único de proteínas de membrana que interactúan con la cromatina o la estructura conocida como lámina. Ambas membranas están separadas por un espacio de 20 a 40 nm, llamado lumen de la envoltura nuclear. La membrana nuclear externa y la interna se conectan en las estructuras conocidas como poros nucleares, compuestos por aproximadamente 30 proteínas, y cuya función es regular la entrada y salida de materiales entre el nucleoplasma y el citoplasma, dando continuidad entre ellos.

La lámina núclear está por debajo de la envoltura nuclear y es una red de filamentos proteínicos, que se encuentran brindando sostén a la membrana celular, así como organización al contenido del núcleo.

La mayoría de los núcleos tiene una o más estructuras compactas llamadas nucléolos, que desempeñan una papel esencial en la formación de proteínas. 

Te recuerdo que si quieres checar el video, puedes revisar este link: https://youtu.be/j9dP61ukgYM

Fuentes:
*Biggs, A., Hagins, W., Holliday, W., Kapicka, C., Lundgreen, L., MacKenzie, A., Rogers, W., Sewer, M. y Zike D. (2007). Biología. Ed. McGraw-Hill. Interamericana Eds., México.
*Fowler, S., Roush, R., & Wise, J. (2013). Concepts of Biology. Houston, Texas: OpenStax. Disponible en: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/3-3-eukaryotic-cells
*Guo T, Fang Y. 2014. Functional organization and dynamics of the cell nucleus. Frontiers in plant biology. vol 5. Artículo 378. doi: 10.3389/fpls.2014.00378
*Rincón, H. y F. Recillas. 2008. La arquitectura nuclear y su dinámica. Revista de Educación Bioquímica. 27(4): 130-137
*Solomon, E., Berg, L. y Martin D. (2013). Biología, Novena edición. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.

Control del ciclo celular

Si esta lectura es tu primer acercamiento al ciclo celular, te recomiendo leas primero mi artículo: El ciclo celular y después regreses a este artículo para continuar con tu aprendizaje.

Por Elena Rivadeneyra

Las células eucariotas controlan su ciclo celular mediante la acción combinada de las enzimas ciclinas y quinasas dependientes de las ciclinas, estas últimas también reciben el nombre abreviado de CDK.
El nombre de las ciclinas deriva de su fluctuación constante (síntesis/degradación) durante el ciclo, es decir son cíclicas.
Proteína p27 inhibidora del ciclo celular

Figura 1. Proteína p27 inhibidora del
ciclo celular
La actividad de las quinasas (Cdk) incrementa y disminuye de acuerdo al momento del ciclo en el que se encuentre la célula. Las Cdk se definen como activas sólo cuando se encuentran unidas a las ciclinas, formando el complejo ciclina-Cdk. 
Los complejos ciclina-Cdk tienen la función de fosforilar a enzimas y otras proteínas. Precisamente ahí se encuentra lo importante de su función, pues al fosforilarse algunas proteínas de activan o se desactivan. 
La proteína p27 tiene la función de inhibir el ciclo celular cuando sus niveles son elevados, y la puedes conocer estructuralmente en la figura 1. 
La proteína p27 es fosforilada por un complejo ciclina-Cdk, y de esta manera se inicia su degradación, permitiendo que el ciclo celular continue avanzando. Así, una disminución del nivel de p27 en la célula hace que una célula que ha cesado la división, la reanude.

Otros puntos de control del ciclo celular son:

Figura 2. Algunos puntos de control del
ciclo celular

  • Punto de control G -S: Confirma que la célula cuente con los factores de crecimiento requeridos, nutrientes, y enzimas para sintetizar ADN. En el caso de que no se confirmen los requerimientos el punto de control no permitirá que empiece la síntesis de ADN.
  • Punto de control G -M: Confirma que la replicación del ADN esté terminada antes de que la célula inicie la mitosis. Si una célula se ha dañado o no ha replicado ADN, el punto de control no dejará que la célula entre en mitosis.
  • Punto de control de la metafase-anafase: También se le conoce como punto de control del huso, se ubica al final de la metafase y detiene que suceda la anafase hasta que la totalidad de los cinetocoros estén unidos debidamente a las fibras del huso en el ecuador de la célula.


Si quieres saber que ocurre cuando estos puntos de control fallan visita los Temas relacionados disponibles en mi canal de Youtube:

•VIDEOCLASE DEL CICLO CELULAR: https://youtu.be/TLsaM4hTjjY
•VIDEOCLASE DE LA RELACIÓN DEL CICLO CELULAR CON EL CÁNCER: https://youtu.be/4zac36tVDaA

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Fuentes: 
  • Biggs, A., Kapicka, C., Lundgren, L., (2000). Biología. McGraw-Hill. México.
  • Solomon, E. P., Berg, L. y Martin D.W. (2013). Biología, Novena edición. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.
Créditos Imagen 1 Proteína p27: De Emw - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8764591

Lista de cotejo para proyecto de ciencias

 Te comparto esta lista de cotejo, que te podrá ayudar a verificar aspectos importantes de tu proyecto de ciencias. Considérala como una guí...