Fisiologia celular

FISIOLOGÍA CELULAR
Mg. William Beltrán Mejía
FISIOLOGÍA HUMANA
Clase N°01:

3
EL DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los
seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó
células. Fue el primero en utilizar este término.
Robert Hooke Dibujo de R. Hooke de una lámina
de corcho al microscopio
FISIOLOGÍA HUMANA

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EL DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
FISIOLOGÍA HUMANA

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TEORÍA CELULAR
Estos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en
el siglo XIX lo que se conoce como Teoría Celular, que dice lo
siguiente:
1. Todo ser vivo está formado por una o más células.
2. La célula es lo más pequeño que tiene vida propia:
es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo.
3. Toda célula procede de otra célula preexistente.
4. El material hereditario pasa de la célula madre a las
hijas.
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ESTRUCTURA DE LA CÉLULA
MEMBRANA PLASMÁTICA: una membrana
que la separa del medio externo, pero que
permite el intercambio de materia.
La estructura básica de una célula consta de:
CITOPLASMA: una solución acuosa en el que
se llevan a cabo las reacciones metabólicas.
ADN: material genético, formado por ácidos
nucleicos.
ORGÁNULOS SUBCELULARES: estructuras
subcelulares que desempeñan diferentes
funciones dentro de la célula. FISIOLOGÍA HUMANA

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TIPOS DE CÉLULAS
Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:
CÉLULA PROCARIOTA
• El material genético ADN está libre en el
citoplasma.
• Sólo posee unos orgánulos llamados
ribosomas.
• Es el tipo de célula que presentan las
bacterias
CÉLULA EUCARIOTA
• El material genético ADN está encerrado en una
membrana y forma el núcleo.
• Poseen un gran número de orgánulos.
• Es el tipo de célula que presentan el resto de
seres vivos.
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TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS
Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal
Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por:
Tener una pared celular además de membrana
Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis
Carece de centriolos
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ORGÁNULOS CELULARES
Mitocondrias: responsables de la
respiración celular, con la que la célula
obtiene la energía necesaria.
Núcleo: contiene la instrucciones para
el funcionamiento celular y la herencia
en forma de ADN.
Retículo: red de canales donde se
fabrican lípidos y proteínas que son
transportados por toda la célula..
Aparato de Golgi: red de canales y
vesículas que transportan sustancias
al exterior de la célula.
Vacuolas: vesículas llenas de
sustancias de reserva o desecho.
Lisosomas: vesículas donde se
realiza la digestión celular.
Ribosomas: responsables de
la fabricación de proteínas
Centriolos: intervienen en la
división celular y en el movimiento
de la célula.

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FUNCIONES CELULARES
Nutrición celular
Relación celular
Reproducción celular
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NUTRICIÓN CELULAR
La nutrición celular engloba los procesos destinados a proporcionar a la
célula energía para realizar todas sus actividades y materia orgánica
para crecer y renovarse.
En la nutrición heterótrofa (células
animales):
• La membrana permite el paso de algunas
sustancias.
• La célula incorpora partículas mayores
mediante fagocitosis.
• Una vez incorporadas estas sustancias son
utilizadas en el metabolismo celular.

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NUTRICIÓN CELULAR
El metabolismo celular:
Es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula con la
finalidad de obtener energía y moléculas para crecer y renovarse.
La Respiración Celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias
a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar en las
mitocondrias.
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RELACIÓN CELULAR
Mediante la función de relación las células reciben estímulos del medio y
responden a ellos. La respuesta más común a estos estímulos es el
movimiento, que puede ser de dos tipos:
Movimiento ameboide:
Se produce por formación de pseudópodos, que
son expansiones de la membrana plasmática
producidos por movimientos del citoplasma.
Movimiento vibrátil:
Se produce por el movimiento de cilios o
flagelos de la célula.
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REPRODUCCIÓN CELULAR
En las células eucariotas se produce la división por un proceso llamado “mitosis”:
• 1º en la profase: el ADN se encuentra en forma de cromosomas, la membrana del
núcleo se deshace y los centriolos se han duplicado.
• 2º en la metafase: se forma el huso mitótico, filamentos a los que se unen los
cromosomas.
• 3º en la anafase: las dos mitades de cada cromosoma (cromátidas) se separan hacia
polos opuestos de la célula.
• 4º en la telofase: desaparece el huso y se forman las dos nuevas membranas
nucleares. La célula se divide en dos células hijas.
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 Forma el límite externo
continuo del cuerpo
celular y sus
prolongaciones
 En la neurona es el sitio
de iniciación y
conducción del impulso
nervioso.
MEMBRANA CELULAR
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 Tiene aproximadamente
8nm de espesor.
 Al microscopio electrónico
aparece como 2 líneas
oscuras con una línea clara
entre ambas.

1. Delimitación de
compartimientos y
permeabilidad selectiva
2. Da la forma y protección
mecánica a la célula
más específicamente con la
relación con las organelas
interiores: microtúbulos y
microfilamentos.
3. Transporte activo de
sustancias:
FUNCIONES DE LA MEMBRANA
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4. Aislante eléctrico: mantiene
un potencial y sirve como
aislante eléctrico.
5. Reconocimiento
intercelular: glucoproteínas
6. Comunicación intercelular:
permite organizar
sistemáticamente nuestro
organismo.

1. Mosaico Fluido: (propuesto en 1972 por Singer y
Nicholson )
MODELOS
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2. Bicapa Lipídica
MODELOS
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1. Proteínas 55%
2. Fosfolípidos 25%
3. Colesterol 13%
4. Otros lípidos 4%
5. Carbohidratos 3%
El colesterol es base para una serie de compuestos en el
organismo.
Por eso el colesterol que no se recibe, se fabrica.
COMPOSICIÓN GENERAL
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 La variedad es muy amplia.
 Son los fosfolípidos, el colesterol y
los glucolípidos.
 Todas son moléculas anfipáticas (sus
moléculas contienen una zona
hidrofílica o polar y una hidrofóbica
o no polar)
 Los fosfolípidos son los lípidos más
abundantes en las membranas.
1. LÍPIDOS
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 Los fosfolípidos más frecuentes
son:
 Fosfatidiletanolamina
 Fosfatidilcolina
 Fosfatidilserina y
 La esfingomielina.
Los fosfolípidos de las membranas
son DIACILGLICERIDOS.

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Esquema de un
fosfolípido
Corte esquemático de
una vesícula de
fosfolípidos

 FUNCIONES:
 Dar fluidez y consistencia: porque cuando aumenta la
Tº, el volumen de la célula aumenta y los cuerpos se
dilatan tanto que podrían estallar fácilmente.
 Dar elasticidad:
 Interviene en la permeabilidad selectiva:
 Intervienen en habilitar la actividad proteínica.
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1. LÍPIDOS

 Colesterol:
 Es un esteroide que se encuentra en un alto porcentaje en la
membrana plasmática.
 Es una molécula anfipática, presenta una orientación similar
a la de los fosfolípidos: el grupo hidrofílico (polar) se orienta
hacia el exterior de la bicapa y el sector hidrofóbico hacia el
interior de la misma.
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1. LÍPIDOS

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Esquema de ubicación del colesterol en la
membrana plasmática

 Funciones del Colesterol:
 Hace a la membrana menos deformable y menos
fluida, es decir, la estabiliza. Sin colesterol, la
membrana necesitaría de una pared celular que
le otorgue contención mecánica.
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1. LÍPIDOS

 Funciones del Colesterol:
 Previene el compactamiento de las cadenas
hidrocarbonadas a bajas temperaturas, ya que
evita que las colas se junten, aumenten las
interacciones débiles entre las mismas y se
“cristalicen” (adopten una estructura muy
compacta).
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1. LÍPIDOS

Existen diversos tipos de Proteínas que pueden actuar como:
1.- Elementos estructurales de la membrana
2.- Receptores para hormonas y otros mensajeros químicos.
3.- Transportadores de nutrientes e iones a través de la
membrana.
4.- Enzimas catalizadores de reacciones en la superficie de la
membrana.
5.- Marcadores celulares que pueden ser conocidos por el sistema
inmunitario.
2. PROTEÍNAS
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 TIPOS:
 Según su asociación con la bicapa lipídica, las proteínas pueden
ser:
1. Proteínas integrales o intrínsecas.
2. Proteínas periféricas o extrínsecas.
2. PROTEÍNAS
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Proteínas integrales
 Se encuentra firmemente adosadas en
la bicapa lipídica embebidas parcial o
totalmente en ella, estas ultimas se
denominan proteínas transmembrana
pues se extiende de un lado a otro de
la membrana haciendo profusión por
ambas caras y son las mas numerosas.
 Las proteínas transmenbrana están
implicadas en los procesos de
transporte,
 Otras actúan como transportadores
uniéndose a una determinada
sustancia, haciendo que se mueve de
un lado a otro de la membrana.
2. PROTEÍNAS
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 Proteínas periféricas
 No se encuentran embebidas (unidas
en contacto)en la capa lipidica si no
que son como apéndices en la
superficie externa o interna y estan
unidas débilmente con los
fosfolipidos o con proteínas
integrales
 Este tipo de proteínas desarrollan
funciones enzimáticos

Tipos de Proteínas
2. PROTEÍNAS
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 Las membranas celulares contienen entre un 2-10% de
glúcidos.
 Glucolípidos y glucoproteínas.
 Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las
glucoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen
ubicarse en la cara no citosólica de la membrana
plasmática formando una estructura llamada glicocálix.
3. GLÚCIDOS
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 Funciones glicocálix:
 Proteger a la célula de
agresiones mecánicas o físicas.
 Poseer muchas cargas
negativas, que atraen cationes
y agua del medido extracelular.
3. GLÚCIDOS
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 Intervenir en el reconocimiento y
adhesión celular. Actúan como una
“huella dactilar” característica de
cada célula, que permite distinguir lo
propio de lo ajeno.
 Actuar como receptores de moléculas
que provienen del medio extracelular
y que traen determinada información
para la célula, por ejemplo, receptores
de hormonas y neurotransmisores.

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ESQUEMA DEL GLUCOCÁLIX
DE UNA CÉLULA EUCARIOTA

 Las proteínas de transportes son transmembranas
que facilitan el mov.selectivo de pocos o con
frecuencia de sólo una sustancia a través de la
membrana.
MECANISMOS DE TRANSPORTE
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Membrana Celular
Difusión
simple
Difusión
Facilitada
Transporte
Activo
Transporte
Pasivo
MECANISMOS DE TRANSPORTE
Ósmosis

Mecanismos transporte transmembrana
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 Las sustancias que son apolares y
liposolubles como oxigeno y nitrógeno
atraviesan directamente la bicapa lipidica.
 Las moléculas polares pequeñas no cargadas
eléctricamente como el C02 y la urea
también se difunden con rapidez a través de
la membrana.
DIFUSIÓN SIMPLE
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 El oxigeno al estar siempre en mayor
concentración en la sangre que en las células, se
mueve continuamente hacia el interior de las
mismas. Mientras que el dióxido de carbono (
CO2) con una mayor concentración intracelular
se mueve desde las células hacia la sangre.
DIFUSIÓN SIMPLE
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 Las moléculas polares grandes y sin carga como la
glucosa, se difunden con mucha lentitud.
 Las partículas polares y cargadas eléctricamente como
los iones, que son insolubles en la bicapa lipidica,
pueden difundirse a traves de la membrana si tienen el
tamaño adecuado para pasar por los poros acuosos o
hidrofílicos de los canales proteicos.
DIFUSIÓN SIMPLE
FISIOLOGÍA HUMANA

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DIFUSIÓN SIMPLE

 GRADIENTES:
 Las moléculas se mueven siguiendo sus gradientes
químicos, de un área de mayor concentración hacia otra
de menor concentración.
 Por otro lado, los cationes se mueven hacia áreas
cargadas negativamente, mientras que los aniones se
mueven hacia áreas con cargas positivas, a favor de su
gradiente eléctrico.
DIFUSIÓN FACILITADA
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Proteínas Transportadoras
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Concepto:
 Cuando las proteínas transportadoras mueven a las
sustancias en dirección de sus gradientes químicos o
eléctricos, no se requiere gasto de energía, y a este
proceso se le conoce como difusión facilitada. Ejm:
transporte glucosa.
DIFUSIÓN FACILITADA
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www.themegallery.comFISIOLOGÍA HUMANA

 Cuando se mueven en contra de sus gradientes
eléctricos y químicos, por lo que requieren energía.
 En las células animales esta energía se suministra
por la hidrólisis del ATP.
 Por esta razón la mayoría de moléculas
transportadoras son ATPasas; es decir catalizan la
hidrólisis del ATP.
 Ejm: Na+ - K+ ATPasa (Bomba Na+ - K+)
TRANSPORTE ACTIVO
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Proteínas Transporte
1
Uniportadoras
Transportan una sola
sustancia.
2
Simportadoras
El transporte
requiere la unión de
más de una
sustancia con la
proteína de
transporte y dichas
sustancias se
transportan juntas a
través de la
membrana.
3
Antiportadoras
Intercambian una
sustancia por otra. La
Na+ - K+ ATPasa es
un típico antiportador.
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CITOPLASMA
 Se encuentra rodeado por la membrana plasmática y en su interior encontramos el núcleo y las
estructuras citoplasmáticas
 Se divide en dos:
 Una parte indiferenciada o citosol que es la zona que no presenta estructuras y está formado en un
80% por agua.
 Y otra parte es el citoplasma diferenciado, aquí hay productos derivados del metabolismo celular, el
citoesqueleto, los orgánulos y el núcleo.

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MICROFILAMENTOS
Se encuentran en la totalidad de las células y están constituidos por proteínas
filamentosas como la actina que produce el acortamiento y la elongación de
las microvellosidades, son las responsables de la estructura celular.
COMPONENTES DEL CITOESQUELETO

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FILAMENTOS INTERMEDIOS
• Son característicos de determinadas estirpes celulares.
• Según donde se encuentren reciben diferentes nombres:
 Los que se sitúan en las células musculares se llaman miofilamentos.
 Los que están en las células epiteliales de la epidermis reciben el nombre de
tonofilamentos, que están constituidos por citoqueratina.
COMPONENTES DEL CITOESQUELETO

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Son orgánulos celulares que solo pueden ser descritos por microscopio electrónico. Son muy pequeños
y aparecen como partículas moderadamente electrodensas con una subunidad grande y otra pequeña
que están acopladas.
Se encuentran de forma libre por todo el citoplasma (hialoplasma) o formando acúmulos que se llaman
polisomas, que son grupos de 5 a 20 ribosomas unidos por un filamento de ARN mensajero.
También aparecen asociados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso y a la membrana
nuclear y en el interior de las mitocondrias. Su función es la síntesis de las proteinas
RIBOSOMAS

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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
Está formado por una red interconexionada de túmulos membranosos, vesículas y
cisternas.
La mayor parte de su superficie está ocupada por ribosomas que le van a dar un
aspecto granular o rugoso.
Lo podemos encontrar asociado al aparato de Golgi y sus funciones son la
síntesis de proteínas, el transporte y una función mecánica porque también
sirve de soporte a la célula.

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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO
Es una red irregular de túmulos y vesículas
membranosas carentes de ribosomas, se
encuentra en continuidad con el retículo
endoplasmático rugoso y con el aparato de
Golgi.
La mayoría de las células no tienen gran
cantidad de retículo endoplasmático liso, se
encuentran como elementos dispersos entre
los orgánulos a excepción de las células
hepáticas y en las células especializadas
en la síntesis de lípidos.
Se especializa en el transporte intercelular de iones Ca+, también destoxifica productos
nocivos y drogas, que se realiza en las células hepáticas

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Se encuentra constituido por cisternas, en
número de 4 a 8 conformando un
dictiosoma, cada cisterna tiene una pared
central estrecha que se dilata en los
extremos.
Presenta dos caras, una convexa que es la
cara de formación donde se encuentran las
vesículas de formación y una cara cóncava
que es la cara de maduración o secreción
que serán liberados al exterior por
exocitosis. Todas estas cisternas están
rodeadas de membrana plasmática.
Se encuentra asociado al retículo endoplasmático rugoso y sus funciones son, intervenir en la síntesis
proteica y participar en el intercambio de membranas y en la síntesis de glicoproteínas y glicolípidos de
membrana.
COMPLEJO DE GOLGI

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LISOSOMAS
Están rodeadas por membrana y se
van a formar a partir del retículo
endoplasmático rugoso y el aparato de
Golgi, en su interior se encuentran
enzimas hidrolíticas que van a
producir la degradación de
moléculas como hidratos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos.
Puede ser de dos tipos:
 Lisosomas primarios que van a tener una morfología variable y a microscopio
electrónico se observa un contenido granular amorfo.
 Lisosomas secundarios, a microscopio electrónico se observan unas masas
mas electrodensas.

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Son orgánulos pequeños y esféricos que están rodeados de membrana y son muy similares
a los lisosomas, la diferencia es que tienen enzimas oxidativas de tipo oxidasas que van
a participar en la oxidación de los ácidos grasos, de esta oxidación se va a formar un
compuesto que es citotóxico (puede matar a la célula) y va a ser utilizado por las células del
sistema de defensa para matar microorganismos.
PEROXISOMAS

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Son orgánulos alargados, son móviles, su organización dentro de la célula es en los lugares donde se
requiera mayor energía.
Su número es variable dependiendo de la actividad de la célula, su estructura consiste en una doble
membrana, una externa y una interna que va a formar pliegues o crestas mitocondriales.
Entre ambas membranas está el espacio
intermembranoso y en el interior de la membrana
interna se encuentra la matriz mitocondrial, al
microscopio electrónico en la membrana interna
podemos encontrar encimas implicados en la
producción de ATP. También podemos encontrar
ribosomas en la matriz mitocondrial que dan un
aspecto granulado y ADN.
La función de las mitocondrias es participar en la
respiración celular con la formación de ATP.
MITOCONDRIAS

65
Es donde se encuentra el material genético y donde se codifican todas las
proteínas que tiene la célula.
Está rodeado por una membrana
nuclear formada por dos
membranas, una interna y otra
externa, entra las dos está el
espacio perinuclear.
En estas membranas hay dos
puntos donde se encuentran unidas
dejando pequeños orificios que son
los poros nucleares, estos orificios
están rodeados por 8 proteínas en
forma de anillo que conforman el
complejo de Golgi.
NÚCLEO CELULAR

66
En el interior del núcleo esta la matriz nuclear o el
nucleoplasma en cuyo interior podemos encontrar la cromatina
que son todas las estructuras electrodensas que podemos
observar al microscopio.
La cromatina es ADN cromosómico asociado a las núcleo
proteínas, estas pueden ser de dos tipos:
 Las histonas que son poco abundantes e intervienen en
el plegamiento del ADN
 Las no histonas que son mas abundantes e intervienen
en la replicación del ADN.
Dependiendo del grado de plegamiento de la cromatina hay
dos tipos:
 La heterocromatina que el ADN está plegado
 La eucromatina que son hebras dispersas de ADN.
CROMATINA

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Al microscopio electrónico se observa una estructura mas densa y al óptico generalmente es basófilo.
El número de nucleolos dentro del núcleo es de
uno o de dos, la composición es de ADN,
núcleo proteínas, proteínas encimáticas y ARN.
En el núcleo hay 3 porciones:
 La pars fibrilar que son filamentos sueltos
de ARN y proteínas.
 La pars granular que son gránulos de ARN y
proteínas (estas dos partes conforman el
nucleolema)
 Heterocromatina que se encuentra asociada
al nucleolo.
NUCLEOLO

Transporte en masa
Membrana envuelve
la sustancia
progresivamente
hasta formar un saco
membranoso que se
desprende de la
membrana quedando
en el interior de la
célula.
Sustancias son
trasladadas del
intra al
extracelular
envuelta en un
saco o vesícula
membranosa,
vaciando su
contenido al
exterior.
Exocitosis Endocitosis
Fagocitosis
Hormonas,
neurotransmisores,
secreción de moco
Pinocitosis
Mediada
por receptor
FISIOLOGÍA HUMANA

Se efectúa por invaginación
de la membrana plasmática y
luego se unen los extremos,
dando lugar a una vesícula
pinocitica que encierra una
pequeña porción de líquido
intersticial con los
correspondientes solutos
disueltos
Parte de la membrana plasmática
y del citoplasma se expanden y
rodean la partícula hasta formar el
fagosoma que luego se desprende
de la membrana y pasa a unirse
con los lisosomas citoplasmáticas
(LIC), en cuyo interior existe
enzimas que digieren el contenido
fagocítico
Endocitosis
Fagocitosis Pinocitosis
Similar a pinocitosis. Muy
selectivo. Cuenta con
recpetores (proteìnas de MC)
que se unen sòlo a
determinadas moléculas.
Tanto los receptores como las
sustancias unidas a ellas pasan
al interior formando una
pequeña vesícula.
Mediada por
receptor
FISIOLOGÍA HUMANA

PINOCITOSIS
TIPOS DE ENDOCITOSIS
FISIOLOGÍA HUMANA

POTENCIAL DE
MEMBRANA O
POTENCIAL DE ACCION

FISIOLOGÍA HUMANA
GÉNESIS POTENCIAL MEMBRANA
Ion Concentración
(mmol/L de H2O)
Potencial
de
Equilibrio
(mV)
Dentro de la célula Fuera de la célula
Na+ 15.0 150.0 +60
K+ 150.0 5.5 -90
Cl- 9.0 125.0 -70
Potencial de membrana en reposo = - 70 mV

FISIOLOGÍA HUMANA
 La membrana celular en reposo es estimulada por
estímulos mecánicos, eléctricos y químicos,
produciendo en el interior de ella cambios iónicos.
POTENCIAL DE ACCIÓN
ESTÍMULO

FISIOLOGÍA HUMANA
 Una vez generado, se propaga a lo largo de la membrana
y es conducido como impulso nervioso.
 Una vez que el impulso nervioso se ha propagado sobre
una región dada de la membrana, no puede provocarse
otro potencial de acción en forma inmediata.
 La duración de este estado no excitable se denomina
periodo refractario.
POTENCIAL DE ACCIÓN

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