Nivel celular de organización2

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Nivel celular de organización 
La célula es la unidad estructural y funcional mas pequeña de los seres vivos. Se forman a 
partir de células preexistentes mediante división celular. Dentro de los organismos estas 
cumplen papeles específicos para regular la homeostasis y contribuyen a diversas funciones 
del organismo. La estructura esta ligada a sus funciones. 
Estructura típicas de la célula del cuerpo humano: 
 
Membrana plasmática 
Es una barrera flexible y resistente que rodea a la célula y contiene al citoplasma. Sus 
funciones principales son las de regular el flujo de sustancias, mantener un ambiente 
interno apropiado, dar sostén estructural y participar en la comunicación célula - célula 
y célula- ambiente externo. 
Se suele definir con el modelo de mosaico fluido. Según este modelo, la membrana celular está 
compuesta por una bicapa lipídica en la que se encuentran integradas diversas proteínas. Estas 
proteínas tienen la capacidad de moverse lateralmente dentro de la bicapa lipídica, lo que le 
da a la membrana una fluidez característica. 
Esta bicapa lipídica constituye la 
estructura básica de la membrana y 
actúa de barrera relativamente 
impermeable al paso de la mayoría 
de moléculas hidrosolubles. La célula 
precisa de numerosas proteínas de 
membrana para poder funcionar e 
interaccionar con su entorno. 
 
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Los componentes de la membrana son Lípidos, Proteínas de membrana e hidratos de carbono. 
Los lípidos se dividen en tres tipos fosfolípidos, colesterol y glucolípidos. Todas las moléculas 
lipídicas de las membranas celulares son anfipáticas, es decir, tienen un extremo hidrofílico 
(“que se siente atraído por el agua”) o polar y un extremo hidrofóbico (“que rechaza el agua”) 
o no polar. 
las moléculas de fosfolípidos se orientan en la membrana plasmática con sus cabezas hidrófilas 
hacia el exterior. De tal forma, las cabezas enfrentan al líquido acuoso situado a ambos lados 
de la membrana. Los fosfolípidos presentan movimiento. Éstos son (en orden de frecuencia): 
• Difusión lateral: Desplazamiento de los fosfolípidos hacia los lados dentro de la 
monocapa. 
• Rotación: Giro del fosfolípido alrededor de su eje. 
• Flexión: Movimiento de las cadenas con respecto al resto del fosfolípido. Movimiento 
íntimo de la molécula. 
• Flip-Flop: Movimiento consistente en el intercambio de lípidos entre las monocapas, 
en la membrana plasmática. 
Las moléculas de colesterol son anfipáticas débiles. Los anillos esteroides rígidos y la cola 
hidrocarbonada del colesterol son no polares y se ubican entre las colas de ácidos grasos de los 
fosfolípidos y los glucolípidos. 
Los grupos hidratos de carbono de los glucolípidos forman una “cabeza” polar; sus “colas” de 
ácidos grasos son no polares. Los glucolípidos sólo aparecen en la capa de la membrana celular 
que está en contacto con el líquido extracelular, una de las razones por las cuales las dos capas 
de la membrana son asimétricas o diferentes. 
Proteínas de membrana 
Se dividen en dos tipos, proteínas integrales de membrana y proteínas periféricas. Las 
proteínas de membrana también son anfipáticas. 
Las proteínas integrales se extienden a través de la bicapa entre los ácidos grasos. La mayor 
parte corresponden a proteínas transmembrana (atraviesan por completo la bicapa). 
Las proteínas periféricas no están embebidas con tanta firmeza en la membrana y se unen con 
las cabezas polares de los lípidos o proteínas integrales. 
Muchas proteínas integrales de membrana son glucoproteínas, proteínas que contienen un 
grupo hidrato de carbono unido al extremo que sobresale en el liquido extracelular. Los HDC 
son oligosacáridos. Estos forman el glucocálix. Este varia en su patrón entre las células. Sirve 
como una herramienta de reconocimiento entre células. Además, permite la adhesividad 
celular. 
 
 
 
 
 
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Funciones de las proteínas de membrana. 
Canales iónicos (Integral): Permiten el movimiento de iones 
específicos a través de un poro lleno de agua. 
 
 
 
Transportadores (Integral): Transporta sustancias 
especificas a través de la membrana mediante un cambio 
conformacional. 
 
 
 
Receptores (Integral): Reconoce ligandos y altera la función 
de la célula de algún modo. 
 
 
 
Enzimas (Integral y periférica): Cataliza reacciones dentro o 
fuera de la célula. 
 
 
 
Conectora (Integral y periférica): Ancla los ligamentos dentro y 
fuera de la membrana, proporciona estabilidad estructural y 
forma a la célula. Puede participar en el movimiento celular o 
conectar células. 
 
 
Marcadores de identidad celular (glucoproteínas): Distingue 
las células propias de las extrañas. 
 
 
 
 
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Permeabilidad de membrana 
La permeabilidad es la capacidad de una membrana de permitirle a un soluto o solvente que la 
atraviese 
 
Permeable: permite el pasaje 
de las sustancias a través de 
ella. 
Impermeable: no permite el 
pasaje de sustancias a través 
de ella. 
Permeabilidad selectiva: 
propiedad de las membranas 
plasmáticas que posibilita el 
pasaje de algunas sustancias 
con mayor facilidad que otras 
 
 
 
 
 
Las proteínas de transmembrana que actúan como canales y transportadores aumentan la 
permeabilidad de la membrana plasmática para iones y moléculas polares sin carga eléctrica 
que no pueden atravesar la bicapa lipídica sin ayuda. Son muy selectivos y permiten que una 
molécula o ion específico atraviese la membrana. Las macromoléculas, como las proteínas, no 
pueden atravesar la membrana plasmática, excepto por endocitosis y exocitosis. 
La permeabilidad selectiva de la membrana permite a la célula establecer gradientes a través 
de dicha membrana. 
Gradiente de concentración: Diferencia de 
concentraciones de una sustancia química entre 
dos sitios, como por ejemplo el interior y el 
exterior de la célula, a ambos lados de la 
membrana plasmática. 
 
 
Gradiente eléctrico: Diferencia en las cargas eléctricas entre dos 
regiones. 
Potencial de membrana: Diferencia en las cargas eléctricas entre dos 
regiones que constituye un gradiente eléctrico y que se produce a 
través de la membrana plasmática. 
Gradiente electroquímico: Influencia combinada de los gradientes 
de concentración y el potencial de membrana sobre el movimiento de un ion específico. 
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Transporte 
Pasivo: Movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración hasta alcanzar el 
equilibrio; no requiere energía ATP. 
Difusión 
Factores que influyen en la velocidad de difusión: 
o Gradiente de concentración: La diferencia determina la velocidad. A mayor diferencia 
mayor velocidad. 
o Temperatura: Cuanto mayor es la temperatura, más rápido es el proceso de difusión. 
o Masa de la sustancia que difunde. Cuanto mayor es la masa de las partículas que 
difunden: menor es la velocidad de difusión. 
o Superficie: Cuanto mayor es la superficie disponible para la difusión, más rápida es su 
difusión. 
o Distancia de difusión: Cuanto mayor es la distancia a través de la cual debe difundir 
una sustancia, más tiempo demora. 
Difusión simple: A favor de su gradiente de concentración sin ayuda de las 
proteínas de transporte de la membrana. Transporta Solutos no polares 
hidrófobos: O2, CO2 y N, ácidos grasos, esteroides y vitaminas liposolubles. 
Moléculas polares como agua, urea y alcoholes pequeños. 
 
Difusión facilitada: mediada por canales: A favor de gradiente a través de 
proteínas de transmembrana en forma de canal. Pueden presentar compuertas 
y estar abiertos o cerrados. Se regulan por cambios electroquímicos. La mayor 
parte son canales iónicos. Son altamente selectivos. La mayoría son selectivos 
para K+ o Cl- y hay menor cantidad de Na+ y Ca-. 
 
Difusión facilitada mediada por transportadores: El soluto se une a un 
transportador específico ubicado a un lado de la membrana y luego es liberado 
al otro lado de la membranauna vez que el transportador experimentó 
cambios morfológicos. Transporta Solutos polares o con carga eléctrica: 
glucosa, fructosa, galactosa, algunas vitaminas. 
 
MAYOR concentración de Na (Sodio) en el espacio extracelular. 
MENOR concentración de K (Potasio) en el citosol. 
Mayor concentración de Cl (Cloro) en el espacio extracelular. 
Mayor cantidad de cargas Negativas dentro de la célula. 
Mayor cantidad de cargas Positivas fuera de la célula. 
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Ósmosis: Proceso pasivo en el que el agua se mueve a través de una membrana permeable 
selectiva desde una región con menor concentración de soluto hacia una con mayor 
concentración de soluto. En las membranas celulares las moléculas de agua lo hacen por 
difusión simple a través de los fosfolípidos y a través de proteínas integrales de membrana 
llamadas acuaporinas. 
Existen dos fuerzas que determinan el movimiento. 
Presión hidrostática: Fuerza de empuje del H2O que deriva del bombeo del 
corazón. 
 
Presión osmótica: Fuerza de succión ejercida por el soluto impermeable. A mayor 
concentración, mayor presión. 
 
Tonicidad 
Refleja la capacidad de esa solución para modificar el volumen de las células mediante la 
alteración de su contenido de agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solución isotónica: Solución en la 
cual las células mantienen su 
forma y volumen normal porque 
las concentraciones de solutos 
son iguales a ambos lados de la 
membrana plasmática. 
Solución Hipotónica: Solución que 
tiene una concentración menor 
de solutos que la presente en el 
citosol de las células, lo que hace 
que las células se hinchen y 
pueden llegar a romperse. 
Solución Hipertónica: Solución 
que tiene una concentración 
mayor de solutos que la presente 
en el citosol de las células, lo que 
hace que las células se contraigan 
y se arruguen. A esto se le llama 
crenación. 
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Transporte Activo: 
Movimiento de sustancias en contra de su gradiente de concentración; requiere energía 
celular. Se utilizan proteínas de transmembrana que actúan como transportadores. Se 
clasifican según donde obtengan la energía entre primario y secundario. 
Transporte activo primario: Proceso mediante el cual una proteína transportadora utiliza la 
energía derivada de la hidrólisis del ATP para "bombear" una sustancia a través de la 
membrana plasmática en contra de su gradiente de concentración. Transporta Na+, K+, Ca2+, 
H+, I–, Cl– y otros iones. El mecanismo mas importante es la bomba Na+/K+ATPasa. 
Bomba Na+/K+ATPasa: Proteína transportadora que permite la salida de iones de sodio (Na+) 
de las células y el ingreso de iones de potasio (K+). Estas bombas deben estar siempre activas 
para mantener una concentración baja de Na+ y una concentración elevada de K+ en el citosol. 
 
1. Tres iones Na+ presentes en el citosol se unen 
a la proteína de la bomba. 
2. La fijación de Na+ desencadena la hidrólisis del 
ATP en ADP y agrega un grupo fosfato a la proteína de 
la bomba, lo que genera un cambio en la 
conformación de la proteína y libera los tres iones 
Na+ en el líquido extracelular. La forma de la proteína 
de la bomba favorece la unión de dos iones K+ del 
líquido extracelular con la proteína de la bomba. 
 
3. La fijación de los iones K+ promueve la liberación del 
grupo fosfato de la proteína de la bomba, lo que vuelve a 
modificar la forma de la proteína de la bomba. 
4. A medida que la proteína de la bomba recupera su 
forma original, libera el K+ hacia el citosol. En ese 
momento, la bomba está preparada otra vez para fijar 
tres iones Na+ y repetir el ciclo. 
 
 
Transporte activo secundario: Utiliza la energía acumulada en los gradientes de concentración 
del Na+ o H+ para transportar otras sustancias en contra de su gradiente.Se logra gracias a que 
la bomba Na+/K- mantiene un gradiente de concentración de Na+ significativo a través de la 
membrana plasmática. 
Durante el transporte activo secundario, una proteína transportadora se une en forma 
simultánea al Na+ y a otra sustancia para luego sufrir un cambio morfológico que determina 
que ambas sustancias atraviesen la membrana al mismo tiempo. El Na+ se mueve a favor de su 
gradiente mientras que la otra sustancia lo hace en contra. 
 
 
Transporte en masa 
Gradiente de K+ 
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Transporte de moléculas grandes mediado por vesículas. Es un proceso activo que requiere de 
uso de ATP. 
Endocitosis: las sustancias ingresan en la célula en una vesícula que se forma a partir de la 
membrana plasmática. Existen tres tipos. 
Mediada por receptores: Es muy selectivo. Las 
moléculas captan un ligando especifico y se 
unen a receptores específicos. La vesícula se 
forma una vez que la proteína receptora 
presente en la membrana reconoce y se una a 
una partícula especifica en el liquido 
extracelular. 
1. Unión: LDL se une a un receptor 
especifico formando un complejo, Los 
receptores son proteínas integrales de 
membrana que se concentran en regiones 
denominadas fositas cubiertas por clatrina. Ahí, 
una proteína denominada clatrina se adhiere al 
lado citoplasmático de la membrana. 
Moléculas de clatrina forman una estructura 
que envuelve los complejos, promoviendo la 
invaginación. 
2. Formación de la vesícula: Los bordes 
invaginados de la membrana alrededor de las 
fositas cubiertas por clatrina se fusionan y se 
forma la vesícula. 
3. Pérdida de la cubierta: Casi de 
inmediato tras su formación, la vesícula pierde 
su cubierta de clatrina y se convierte en una 
vesícula sin cubierta. 
4. Fusión con el endosoma: La vesícula sin 
cubierta se fusiona con rapidez con una 
vesícula denominada endosoma. Dentro del 
endosoma, las partículas de LDL se separan de 
sus receptores. 
5. Reciclado de los receptores: Los 
receptores se reciclan y se transportan de 
vuelta a la membrana plasmática en vesículas de transporte que se desprenden del 
endosoma. 
6. Degradación en los lisosomas: Otras vesículas que contienen LDL se desprenden del 
endosoma y se fusionan con un lisosoma, donde las enzimas digestivas las hidrolizan 
en moléculas más pequeñas como aminoácidos, ácidos grasos y colesterol, que 
pueden ser utilizados por la célula. 
 
 
 
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Fagocitosis: Forma de endocitosis que se lleva a cabo 
por células especializadas llamadas fagocitos. La 
fagocitosis implica que la célula rodee partículas 
sólidas grandes, como células muertas, bacterias o 
virus, y las ingiera en su citoplasma. 
Comienza cuando la partícula se une a un receptor en 
la MP, lo que promueve la extensión de seudópodos 
(proyecciones de la membrana plasmática y 
citoplasma). Rodean la partícula, formando una 
vesícula llamada fagosoma. Luego, se fusionan con 
uno o más lisosomas, y las enzimas lisosómicas 
degradan el material ingerido. 
El material no digerido puede permanecer en una 
vesícula denominada cuerpo residual y luego se 
secreta fuera de la célula por exocitosis o se 
almacena dentro de ella como gránulos de 
lipofuscina. 
 
Pinocitosis: Forma de endocitosis que la mayoría de 
las células lleva a cabo para incorporar diminutas 
gotas de líquido extracelular sin la participación de 
proteínas receptoras. La membrana plasmática se 
invagina y forma una vesícula. La vesícula se 
desprende de la membrana plasmática e ingresa en el 
citosol. Dentro de la célula, la vesícula se fusiona con 
un lisosoma donde las enzimas degradan los solutos. 
Las moléculas más pequeñas resultantes abandonan 
el lisosoma y se utilizan en algún otro sitio de la 
célula. La pinocitosis se produce en la mayoría de las 
células, en especial en las células absortivas del 
intestino y los riñones. 
 
 
Exocitosis: Proceso en el que las células liberan material fuera de ellas. Este proceso es 
importante en las células secretoras que liberan enzimas digestivas, hormonas, moco u otras 
secreciones y en las células nerviosas que liberan neurotransmisores. Durantela exocitosis, se 
forman vesículas secretoras dentro de la célula, que luego se fusionan con la membrana 
plasmática y liberan su contenido hacia el líquido extracelular. Los segmentos de la membrana 
plasmática que se pierden durante la endocitosis se recuperan o se reciclan durante la 
exocitosis, manteniendo el equilibrio. 
Transcitosis: Movimiento de una sustancia a través de la célula que consiste en su endocitosis 
en uno de los polos celulares y su exocitosis en el polo opuesto. 
Citoplasma 
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Abarca todos los componentes que se encuentran entre membrana plasmática núcleo. 
Contiene el citosol y las organelas. El citosol es la porción liquida y está formada en su mayor 
parte por agua. Es el lugar donde se encuentran las organelas y se realizan muchas de las 
reacciones de la célula. 
Citoesqueleto 
Red de filamentos proteicos que provee soporte mecánico y permite el movimiento en las 
células. Los tres tipos principales de filamentos son los microfilamentos, los filamentos 
intermedios y los microtúbulos. 
Microfilamentos son los filamentos más delgados y 
están compuestos por las proteínas actina y miosina. 
Están ubicados principalmente en la periferia de la 
célula y tienen dos funciones generales: generar 
movimiento y proveer soporte mecánico. Los 
microfilamentos están involucrados en la contracción 
muscular, la división y la locomoción celular, así como 
en la formación de microvellosidades en las células 
comprometidas con la absorción. 
 
Filamentos intermedios son más gruesos que los 
microfilamentos, pero más delgados que los 
microtúbulos. Están compuestos por varias proteínas 
diferentes y son muy resistentes. Los filamentos 
intermedios se localizan en porciones de las células 
que experimentan tensiones mecánicas y ayudan a 
fijar la posición de los orgánulos y a adherir las células 
entre sí. 
 
Microtúbulos son los componentes más grandes del 
citoesqueleto y se presentan como tubos largos y 
huecos no ramificados formados principalmente por 
la proteína tubulina. Los microtúbulos contribuyen a 
la determinación de la forma de la célula y están 
involucrados en el movimiento de ciertos orgánulos 
como las vesículas secretoras, los cromosomas 
durante la división celular y las proyecciones 
celulares especializadas, como los cilios y los flagelos.