BIO I_UNITAT 6. El citoplasma i els orgànuls cel·lulars

BLOC 3: biologia cel·lular

UNITAT 6: El citoplasma i els orgànuls cel·lulars

BIOLOGIA I

xpujadas@lasalle.cat

Xavi Pujadas

El citoplasma

Els ribosomes

Índex

El sistema endomembranós

Els mitocondris

Els plasts

el citoplasma

El citoplasma

És l'espai cel·lular comprès entre la membrana plasmàtica i l'embolcall nuclear.

Constituït pel citosol, el citoesquelet i els orgànuls cel·lulars.

El citosol

També s'anomena hialoplasma o líquid intracel·lular. Ocupa l'espai entre la membrana plasmàtica, l'embolcall nuclear i les membranes dels orgànuls. És:

• un medi aquós (85% aigua)

• amb moltes substàncies en suspensió col·loïdal semigelatinosa (proteïnes, lípids, glúcids, RNA, nucleòtids, sals minerals, productes del metabolisme i gran quantitat d'enzims), ja que és el lloc on es donen moltes reaccions metabòliques
• amb gran quantitat de ribosomes i macromolècules de reserva en forma d'inclusions (grànuls de glicogen, gotes de lípids, grans de midó, etc.)

El citoesquelet

Present a totes les cèl·lules eucariotes, és una xarxa de filaments proteics amb funció esquelètica. Es distingeixen:

• microfilaments
• filaments intermedis
• microtúbuls

Els microfilaments

Dos tipus:

• filaments d'actina: dues cadenes d'actina globular enrotllades en hèlix
• filaments de miosina: dues cadenes polipeptídiques enrotllades

Funcions:

• mantenir la forma de la cèl·lula
• generar pseudòpodes i prolongacions citoplasmàtiques
• possibilitar la contracció muscular
• produir corrents citoplasmàtics
• formació de l'anell de constricció

Els filaments intermedis

De gruix intermedi, formats per proteïnes filamentoses amb capacitat de suportar tensions. Tenen funció estructural, en teixits sotmesos a esforç mecànic.

• Neurofilaments: als axons de les neurones.
• Tonofilaments o filaments de queratina: a les cèl·lules epitelials, als desmosomes i en els processos de queratinització (pell, ungles, cabells).
• Filaments de vimentina: en el teixit conjuntiu.
• Filaments de desmina: en cèl·lules musculars.

Els microtúbuls

Formats per filaments tubulars de tubulina. Tenen origen en el centre organitzador de microtúbuls del centrosoma: amb centríols (algues, protozous i animals) o sense (fongs i plantes).

Poden formar estructures estables (centríols, cilis, flagels) o de curta durada (fus acromàtic, pseudòpodes, citoesquelet).

Funcions:

• intervenen en el moviments de la cèl·lula: a cilis, flagels i pseudòpodes
• base per estructurar el citoesquelet
• determinen la forma de la cèl·lula (ex: axons)
• organitzen la distribució interna dels orgànuls (mobilitzant i immobilitzant)
• mobilitzen els cromosomes: fus acromàtic

els ribosomes

Els ribosomes

Són estructures globulars formades per proteïnes associades a RNAr. En dues parts: subunitat petita i subunitat gran.

Només s'uneixen en el moment de la síntesi de proteïnes i després es separen de nou. Es troben:

• dispersos al citosol
• adherits a la membrana del reticle endoplasmàtic rugós i de l'embolcall nuclear
• a l'interior de mitocondris i cloroplasts (70S)

el sistema endomembranós

El sistema endomembranós

Són el conjunt d'orgànuls membranosos implicats en diferents processos cel·lulars i que mantenen una estreta relació i comunicació entre ells i la membrana plasmàtica:

• reticle endoplasmàtic
• aparell de Golgi
• lisosomes
• vesícules o vacúols

Reticle endoplasmàtic rugós

Reticle endoplasmàtic llis

Aparell de Golgi

Embolcall nuclear

Porus nuclear

Ribosomes

Lisosomes

Vesícules

Membrana plasmàtica

El reticle endoplasmàtic

És un conjunt de cisternes, sàculs, vesícules i túbuls que constitueix un únic compartiment amb un espai intern anomenat lumen. Funcions:

• síntesi, emmagatzematge i transport de proteïnes i lípids
• unió de proteïnes i lípids amb glúcids
• destoxicació

El reticle endoplasmàtic

Presenta continuïtat amb la membrana nuclear externa. Tot i ser continus, es distingeixen:

• reticle endoplasmàtic rugós (RER)
• reticle endoplasmàtic llis (REL)

El reticle endoplasmàtic

• Reticle endoplasmàtic rugós (RER):

Presenta ribosomes a la cara externa o cara citoplasmàtica. Síntesi de proteïnes, glicoproteïnes de secreció i fosfolípids de membrana.

El reticle endoplasmàtic

• Reticle endoplasmàtic llis (REL):

No té ribosomes a la seva superfície. Síntesi, emmagatzematge i el transport de lípids: fosfolípids, glicolípids, colesterol, hormones esteroides, etc. També:

• participa en la destoxicació, transformant substàncies tòxiques en altres d'eliminables
• participa en la contracció del múscul estriat: en repòs, el REL acumula Ca2+, que amb l'estímul adequat s'allibera al citosol provocant la contracció

L'aparell de Golgi

Està format per un o varis dictiosomes: agrupacions de 4-8 sàculs o cisternes independents i vesícules de secreció. Funcions:

• organitzador de la circulació molecular de la cèl·lula: maduració, acumulació, transport i secreció de proteïnes procedents del RE
• glicosilació de lípids i proteïnes
• síntesi de polisacàrids (proteoglicans, pectina, hemicel·lulosa, cel·lulosa)

L'aparell de Golgi

Presenta dues cares amb funció i estructura diferenciades:

• Cara cis o de formació: orientada al RER, rep vesícules de transició

• Cara trans o de maduració: orientada a la membrana citoplasmàtica, emet vesícules de secreció

Els lisosomes

Són vesícules que contenen enzims digestius: hidrolases àcides formades al RER, activades i concentrades al Golgi. Responsables de la digestió de la matèria orgànica. Poden ser:

• Lisosoma primari
• Lisosoma secundari
• Heterolisosomes o vacúols heterofàgics
• Autolisosomes o vacúols autofàgics

Els vacúols i les vesícules

Són orgànuls constituïts per una membrana i un contingut aquós. Origen a partir del RE, del Golgi o per invaginacions de la membrana plasmàtica.

Cèl·lules animals

Vesícules. Funció nutritiva i reguladora de la pressió osmòtica

Cèl·lules vegetals

Vacúols (vacuoma). Emmmagatzemar aigua i substàncies, turgència cel·lular i transport dins del sistema endomembranós

els mitocondris

Els mitocondris

Són els orgànuls encarregats d'obtenir energia mitjançant respiració cel·lular, a través d'ATPsintetases s'emmagatzema l'energia alliberada en forma d'ATP. En gran quantitat a TOTES les cèl·lules eucariotes. El conjunt s'anomena condrioma. Són polimorfs (poden ser esfèrics o allargats), amb una estructura característica:

Els mitocondris

Amb una estructura característica:

• Membrana mitocondrial externa: presenta proteïnes transmembrana, molt permeable
• Espai intermembrana
• Membrana mitocondrial interna: presenta molts replecs interns anomenats crestes mitocondrials
• Matriu mitocondrial

Els mitocondris

Té algunes característiques que el fan un orgànul molt especial:

• presenten ribosomes mitocondrials o mitoribosomes (70S, similars als bacterians)
• presenten algunes molècules de DNA mitocondrial (circular com el bacterià)
• NO presenten colesterol com a lípid de membrana (com els bacteris)

Els mitocondris

La funció principal és la respiració cel·lular, en dues etapes:

• Cicle de Krebs: a la matriu mitocondrial, rica en enzims.
• Cadena respiratòria: a la membrana interna, on les crestes augmenten la superfície i és rica en citocroms i ATPsintetases, que generen ATP.

A la matriu també s'hi dona la β-oxidació dels àcids grassos.

els plasts

Els plasts

Els plasts o plastidis són uns orgànuls característics dels vegetals, amb capacitat de sintetitzar i emmagatzemar substàncies. Destaquen:

• Cromoplasts: contenen pigments (carotens a la pastanaga, licopè als tomàquets)
• Leucoplasts: en deriven
• cloroplasts (si la llum estimula la síntesi de clorofil·la)
• amiloplasts (magatzems de midó)
• proteoplasts (magatzems de proteïnes)

Els cloroplasts

Igual que els mitocondris, són orgànuls productors d'energia química.

De forma variada i de color verd (per la clorofil·la), de 20 a 40 per cèl·lula. Contenen pigments fotosintètics (clorofil·la), amb els que poden fer la fotosíntesi: transformació de l'energia lumínica en energia química (ATP). Posteriorment s'utilitza aquesta energia per sintetitzar matèria orgànica a partir de la inorgànica.

Els cloroplasts

També amb una estructura característica:

• Membrana plastidial externa: presenta proteïnes transmembrana, molt permeable
• Espai intermembrana
• Membrana plastidial interna
• Estroma

L'estroma conté:

• DNA plastidial (circular de doble hèlix)
• plastoribosomes (70S, diferents als de la cèl·lula)
• enzims i inclusions (midó, lípids)

Els cloroplasts

Dins l'estroma hi ha també els tilacoides o lamel·les: sàculs aplanats que es poden estendre per tot l'estroma (tilacoides d'estroma) o ser petits, en forma de disc i apilats (tilacoides de grànul).

Presenten:

• Membrana tilacoïdal: conté els pigments fotosintètics i la resta d'enzims necessaris per a la captació de l'energia lluminosa, el transport d'electrons i la formació d'ATP
• Lumen o espai tilacoïdal: espai interior

Els cloroplasts

La funció principal dels cloroplasts és la fotosíntesi. En dues fases:

Fase fosca

Fase lluminosa

Els pigments fotosintètics capten l'energia lumínica i, gràcies a una cadena transportadora d'electrons de la membrana dels tilacoides, la transformen en química (ATP).

A l'estroma, s'utilitza l'ATP generat per sintetitzar glúcids i precursors de lípids a partir de matèria inorgànica.

"El dubte acostuma a ser el principi de la saviesa."

M. Scott Peck