Citoesqueleto:

CITOESQUELETO

El citoesqueleto está formado por dos componentes principales; los microtúbulos y los microfilamentos y filamentos intermedios.

-Los microfilamentos son filamentos formados por la polimerización de estructuras terciarias de actina asociado a ATP. Al protómero se le llama G-actina (actina globular), al microfilamento se le llama F-actina, la estructura cuaternaria del filamento está formada por dos cadenas lineales de G-actina enrolladas en hélice.

Donde mejor ha sido estudiados es en el músculo esquelético, ya que se disponen en haces paralelos formando sarcómeros, asociados a otros filamentos de miosina.

La contracción se produce cuando la miosina se desplaza sobre la actina sin que ninguno de los dos filamentos acorte su longitud (no son elásticos), este deslizamiento se produce cuando un estímulo hace entrar Ca++ desde el retículo endoplásmico liso al citosol, el aumento de Ca++ produce la transformación de las cabezas de miosina con gasto de energía de ATP, las cabezas de miosina tiran de las fibras de actina produciendo el acortamiento del sarcómero. Para que este mecanismo sea possible, a la actina tienen que estar unidad otras dos proteínas.

Los microfilamentos se encuentran formando un armazón reticular en todas las células y forman el esqueleto de las microvellosidades.También participan en el movimiento ameboide.

-Los filamentos intermedios a otros filamentos más grueso que se encuentran en las célula. Filamentos encontrados en el sistema nervioso (neurofilamentos) que mantienen la forma de los axones de las neuronas. estos filamentos intermedios tienen funciones estructurales y mecánicas (aguantan tensiones).

-Los microtúbulos son estructuras cuyas paredes están formadas por dímeros de tubulina, el dímero de tubulina se forma con dos estructuras terciarias α y β, estos dímeros se unen unos a otros formando un filamento de protómeros . Los dímeros de tubulina se colocan paralelos sino escalonados formando un enrejado regular. Muestran una determinada polaridad en su polimerización, crecen por un polo determinado y se van despolimerizando por el otro, la diferencia entre la velocidad de polimerización y despolimerización hace que el microtúbulo crezca o decrezca.

Los microtúbulos forman, por una parte, un esqueleto general de la célula al colocarse en posición radial alrededor de una zona llamada áster que en las células animales contiene los centriolos y en las vegetales solo es una zona de densidad diferente con respecto al citosól. También pueden encontrarse formando estructuras estables como son cilios, flagelos y centriolos.

Esta capacidad de crecer en una dirección determinada permite la función de transporte y movimiento que realizan, tirando y empujando de los cromosomas, como veremos en el tema de división celular, por este mecanismo de empuje, se supone que realizan la función de transporte de neurotransmisores en el axón de las neuronas, desde el cuerpo neuronal hasta el extremo del axón.

ORGANULOS MICROTUBULARES

Centriolos:
Los centriolos son estructuras estables formadas por nueve tripletas de microtúbulos, dispuestas a su vez formando un cilindro, las nueve tripletas de microtúbulos están unidas por fibras radiales en uno de los extremos del cilindro, entre una tripleta y otra hay moléculas de nexina que las mantiene unidas.

Hay dos centriolos por célula, colocados perpendicularmente. Se cree que son orgánulos organizadores de los microtúbulos y de los cilios, los centriolos se separan durante la subfase S de la interfase (ya lo veremos en el ciclo celular) a la vez que se produce la replicación del ADN y cada uno induce la formación de otro perpendicular a él, cada grupo de dos forma un áster y organiza sus propios microtúbulos. En las células ciliadas los centriolos se separan y producen tantos centriolos hijos como cilios vaya a tener la célula, estos centriolos hijos serán los cuerpos basales de los cilios. En las células vegetales no existen centriolos y por tanto tampoco cilios, pero sí existen microtúbulos organizados alrededor de un áster, aunque en las células vegetales sí se produce el huso mitótico, no tiene un origen tan definido como en las animales.

El movimiento del cilio se produce por el batido en la dirección perpendicular al plano formado por el par de microtúbulos central, que dirige el movimiento. El batido se produce al deslizarse unos microtúbulos sobre otros, por cambio en la estructura de los brazos de dineina con gasto de ATP. Si el deslizamiento no estuviera controlado por el par central y todos los brazos de dineina se contrajeran a la vez el cilio se encogería retorciéndose como una cuerda en lugar de batir.

En los flagelos, debido a su longitud, el movimiento es una onda.

Membrana plasmática:

La membrana plasmática es el límite de la célula, es semipermeable y selectiva, permite el intercambio entre la célula y el medio extracelular de forma selectiva y es así como origina las diferencias entre el citoplasma y el medio extracelular.

COMPOSICIÓN:
Está compuesta aproximadamente por un 50% en peso de proteínas y un 50% de lípidos, pero como las proteínas son más densas, la mayor parte de la superficie de la membrana está formada por lípidos.
Los lípidos de membrana son los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol, son todos anfipáticos, poseen una zona polar y otra apolar. 

ESTRUCTURA:
La membrana está formada por una doble capa de fosfolípidos colocados con sus colas apolares enfrentadas, al microscopio electrónico se ven tres bandas, entre estos fosfolípidos se intercala el colesterol y las proteinas formando un mosaico. Entre los fosfolípidos hay interacciones hidrofóbicas pero no uniones covalentes por lo que esta bicapa es fluida.
Los fosfolípidos suelen tener uno de los ácidos grasos insaturado lo que produce una torsión con respecto a otro, esto hace que aumente la fluidez de la membrana, el colesterol también proporciona fluidez a la membrana. 
Los fosfolípidos difunden en todas las direcciones del plano de la membrana libremente, también giran sobre si mismos y rara vez se intercambian de capa (flip-flop).

Las proteínas de membrana pueden ser clasificadas por su localización en la membrana:

-Periféricas: Se separan fácilmente de la membrana por métodos suaves, suelen ser enzimas apoyadas en la membrana o receptores de estímulos.

-Integrales: también se llaman proteínas transmembrana porque la atraviesan de parte a parte, se separan difícilmente de la membrana utilizando disolventes, suelen ser transportadores de moléculas.

Hay que destacar que la membrana presenta una clara polaridad entre las dos capas de fosfolípidos, determinadas proteínas solo se encuentran en el interior, otras en el exterior, los glucolípidos solo en el exterior; esta polaridad es consecuencia de la función de cada molécula.

TRANSPORTE:

Transporte de pequeñas moléculas a través de membrana: sin deformación.

Se pueden diferenciar dos tipos de transporte (transporte activo: no requiere energia y transporte pasivo: requiere energia) a través de la membrana dependiendo de la concentración  y la carga eléctrica de la molécula en cuestión.

Transporte pasivo:

Es un proceso de difución a través de la membrana que no requiere energia ya que las moléculas se desplazan espontaneamente y a favor de gradiente de concentración (desde una concentración alta a otra baja). Dos tipos de difución:

·Difusión simple: pasan las moléculas no polares y polares sin carga si son reducidas.

·Difución facilitada: los iones y la mayoria de las moléculas polares no pueden travesar la bicapa y se transportan de las membranas biológicas mediante proteinas transmembrana (proteinas de canal i transportadoras especificas o permeasas).

Transporte activo:

Se realiza en contra de gradiente y con consumo de energia metabólica. Las proteinas transportadoras se llaman bombas que transportan cationes de sodio, potasio, calcio y protones.Cuando el gradiente electroquímico es desfavorable para el transporte de una sustancia en un sentido determinado, la célula realiza este transporte en contra de gradiente gastando energía, es el caso de la bomba de Na⁺/K⁺. La bomba de sodio/potasio está continuamente gastando energía y realizando transporte activo no para nutrir a la célula sino para mantener estable el potencial de membrana y el equilibrio osmótico.

Transporte de macromoléculas y partículas sólidas con deformación de la membrana.

Cuando la célula tiene que incorporar sustancias muy grandes o partículas sólidas no puede hacerlo por medio de proteínas, realiza el mecanismo de endocitosis, produce una invaginación de la membrana que acabará desprendiéndose de esta hacia el interior del citoplasma. La forma de la vesícula se estabiliza con una proteína llamada clatrina.

Esta vesícula endocítica acabará por fundirse con un lisosoma para poner en contacto los nutrientes con las enzimas digestivas del lisosoma. Una vez digeridas las partículas quedarán moléculas pequeñas dentro de la vesícula capaces de ser transportadas en disolución desde la vesícula al citoplasma, si al final quedan residuos la vesícula se acercará a la membrana y volverá a fundirse, vertiendo estos residuos al exterior (Exocitosis). Las células animales realizan endocitosis y exocitosis continuamente .

Endocitosis se puede dividir en dos procesos: fagocitosis (si la vesícula contiene partículas sólidas visibles al microscopio) y pinocitosis (si incorpora parte del líquido extracelular amorfo al microscopio).

Metodos de estudio morfológico y bioquimico de la célula:

MICROSCÓPIA ÓPTICA: microscopio basado en lentes ópticos. También se le conoce como microscopio de luz, (que utiliza luz o "fotones"). El desarrollo de este aparato suele asociarse con los trabajos de Anton van Leeuwenhoek.Los microscopios de Leeuwenhoek constaban de una única lente pequeña y convexa, montada sobre una plancha, con un mecanismo para sujetar el material que se iba a examinar (la muestra). Este uso de una única lente convexa se conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa, entre otros aparatos ópticos.

MICROSCÓPIA ELECTRÓNICA: utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Funciona con un haz de electrones generados por un cañón electrónico, acelerados por un alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas (todo ello al alto vacío). Un rayo de electrones atraviesa la muestra y la amplificación se produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman una imagen sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla que transfiere la imagen formada a la pantalla de un ordenador. 
Los microscopios electrónicos producen imágenes sin ninguna clase de información de color.

-De transmisión: emite un haz de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada de la muestra. Para utilizar un microscopio electrónico de transmisión debe cortarse la muestra en capas finas.

-De escaner: o de barrido la muestra es recubierta con una capa de metal delgado, y es barrida con electrones enviados desde un cañón. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones. La luz se sustituye por un haz de electrones, las lentes por electroimanes y las muestras se hacen conductoras metalizando su superficie.

ULTRACENTRIFUGACIÓN: usado para separar ciertos orgánulos de su respectiva célula para un análisis posterior de partes específicas de las células. En el proceso, primero se homogeniza una muestra de tejido para romper las membranas celulares y mezclar los contenidos de las células. Luego, esta mezcla homogénea es sometida a repetidas centrifugaciones, cada vez removiendo el precipitado, e incrementando la fuerza centrífuga. Finalmente, la purificación debe ser hecha por la sedimentación de equilibrio, y la capa deseada es extraída para un futuro análisis.
La separación está basada en el tamaño y la densidad, donde las partículas más grandes y densas son precipitadas en centrifugaciones de poca fuerza. Los fragmentos más pequeños de las células y los orgánulos permanecen en el líquido sobrenadante y requieren más fuerza centrífuga y más tiempo para precipitarse.

AUTORADIOGRAFIA: "marcar" cualquier molécula incorporando uno o más isótopos radioactivos. La radiación que emiten los nucleos de estos atomos permiten detectar la molécula marcada i seguir sus movimientos. Se introduce en una célula un compuesto orgánico que contenga átomos radioactivos. Se utiliza para localizar las sustancias marcadas radioactivamente en secciones de células o de tejidos pero lo que más interesa son los desplazamientos a nivel intracelular.

CULTIVO CELULAR: proceso mediante el que células, ya sean células procariotas oeucariotas, pueden cultivarse en condiciones controladas. En la práctica el término "cultivo celular" se usa normalmente en referencia al cultivo de células aisladas de eucariotaspluricelulares, especialmente células animales.