Membrana Cel 1

7/29/2019 Membrana Cel 1

1/111

Bil. Alata Linares, Vicky, Mg


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Temario

1. Composicin, estructura y funcin.

2. Transporte pasivo: smosis, difusinsimple, facilitada.

3. Transporte activo.

2Membrana Celular


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Membrana Celular 3

Las clulas estn

separadas delexterior por unaestructuradenominadaMEMBRANACELULAR.


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Membranacelular

Es decisiva para la vida de laclula.

Es una barrera selectiva paratomos, iones y molculas,determinando la composicincelular.

Todas las clulas tienenmembranas.

Las membranas celularesconstituyen un complejolipoproteico.

Membrana Celular 4


5/111

Membrana Celular 5

Membrana celular

Composicin, estructura y funcin


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La estructura de la membrana celular se logrdeducir a partir de las imgenes de microscopa

electrnica y el anlisis de su composicin.

Membrana Celular 6


7/111

5 a 10 mMembrana

plasmtica

Citoplasma

Extracelular

El espesor essemejante enclulas

procariotas yeucariotas

7Membrana Celular

1 m = 0.000000001 m = 10-9 m


8/111

8Membrana Celular

La membrana

plasmtica, estcompuesta por: Protenas Lpidos Colesterol Carbohidratos

Hacia ambos ladosde la membranase encuentran

molculas deagua:

La membranaexpone susregiones

hidrosolubles.

La bicapa fosfolipdicaes la estructura base dela membrana celular


9/111

Lpidos de membrana Los lpidos constituyen aproximadamente el 50 %

del peso de las membranas, con unos 5 millones demolculas por m2.

Las membranas celulares de una clula eucariotacontienen ms de mil tipos de lpidos queaparecen en distinta proporcin segn el tipo demembrana que estemos considerando.

Aproximadamente el 5 % de los genes de unaclula estn dedicados a producir sus lpidos.

Membrana Celular 9


10/111

Membrana Celular 10

Bicapa lipdica

Fosfolpidos Glicolpidos Esteroles

Glicerofosfolpidos Esfingolpidos Colesterol

Lp

idosdem

embrana


11/111

Membrana celularLpidos de membrana

La mayor de parte de lpidos demembrana contienen un grupofosfato, excepto:

colesterol y glucolpidos(cerebrsidos y ganglisidos)

Debido a que la mayor parte de

fosfolpidos poseen un esqueleto deglicerol, se les denominafosfoglicridos.

11Membrana Celular


12/111

Membrana Celular 12


13/111

La bicapa delpidos enrealidad es unaestructuracompuesta dedos monocapas: Independientes. Ms o menos

estables. Con diferentes

propiedades

fsicas y qumicas.

13Membrana Celular


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Bicapa Lipdica

Cabeza HIDROFLICA

Cola HIDROFBICA

Fosfolpidos


15/111

La bicapa de lpidos consta de dos hojasdistintas.

La monocapa extracelular consta de:

Una concentracin desproporcionadamentealta de fosfatidilcolina ( y de esfingomielina). Una baja concentracin de

fosfatidiletanolamina y de fosfatidilserina.

15Membrana Celular

Distribuci

nasimtric

adeloslp

idosde

memb

rana


16/111

Asimetra de Fosfolpidos

Ej. Eritrocitos Humanos: Esfingomielina

Fosfatidilcolina

Fosfatidiletanolamina

Fosfatidilserina Fosfatidil inositol

Carga +

Cara Exoplsmica

Carga

Cara Citoslica


17/111

1. Las membranas lipdicasson sintetizadas en elretculo endoplsmicoliso, en la monocapacitoslica

2. Las membranas formadas

se incorporan a lamembrana plasmticamediante fusin(exocitosis).

3. Con la formacin de nuevasvesculas (endocitosis) sepierde material demembrana.

17Membrana Celular


18/111

Membrana Celular 18

Movimiento de Fosfolpidos


19/111

Los fosfolpidos de membrana tienenmovimientos: Laterales: en la misma monocapa (1x10-6 seg).

Rotacin. Movimientos de flexin de las cadenaslaterales (1x10-9 seg).

Movimiento Flip flop (1x10-5 seg).

Membrana Celular 19

Lmen R.E.


20/111

Los TRANSLOCADORES (Flipasas)mueven los lpidos sintetizados desde lamonocapa citoslica hacia lamonocapa luminal del retculoEndoplsmico Liso.

Membrana Celular 20

Movimiento

Flipflop


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La composicin lipdicade la membrana es

asimtrica por losmovimientos de flipflop.

Los movimientos de

flip flop ocurrenmenos de una vez/mespara cualquiermolcula individual;

excepto: colesterol.

Membrana Celular 21


22/111

Composicin de los lpidos de algunasmembranas biolgicas

Lpido EritrocitohumanoMilelinahumana

Mitocondrias decorazn de

ternera

E. Coli

Acido fosfatdico

Fosfatidilcolina

FosfatidiletanolaminaFosfatidilglicerol

Fosfatidilserina

Cardiolipina

EsfingomielinaGlucolpidos

Colesterol

1,5

19

180

8,5

-

17,510

25

0,5

10

200

8,5

-

8,526

26

-

39

270

0,5

22,5

--

3

-

-

6518

0

12

--

-

Membrana Celular 22

Los valores expresados son porcentajes en peso de los lpidos totales.Fuente: C. Tanford, The Hydrophobic Effect, p. 109, Wiley, 1980.


23/111

Balsas de lpidos o "lipid rafts"

Las interacciones moleculares entre ciertos lpidosproducen la segregacin de dominios espaciales yfuncionales en reas restringidas de la membranaque afectan tambin a la localizacin de lasprotenas y a sus funciones.

Los esfingolpidos son ms abundantes en lasmembranas plasmticas que en las de lasorganelas y junto con el colesterol, condicionan lasegregacin de la membrana en dominiosmoleculares (balsas de lpidos).

Membrana Celular 23


24/111

Membrana Celular 24


25/111

Membrana Celular 25

Fluidez de la membrana

Los lpidos y protenas tiene libertad de movimiento

lateral en la bicapa.

El movimiento de una bicapa a otra es muy limitado.

Los lpidos son fluidos a temperatura corporal.

Los cidos grasos no saturados tiene un punto de fusininferior a los cidos grasos saturados.


26/111

Existen lpidos insaturados en cantidadsuficiente en las membranas paramantener el punto de fusin de la bicapa

lipdica por debajo de la temperaturacorporal: Temperatura de transicin. El doble enlace cis incrementa la fluidez

de la membrana26Membrana Celular



27/111


El colesterol: Da rigidez a la membrana. Tiende a aumentar la fluidez cuando disminuye

la temperatura. Evita temperaturas de transicin bruscas. Incrementa la estabilidad y disminuye la

permeabilidad de la membrana.

Membrana Celular 27


28/111

Estructura en mosaico fluido

La bicapa lipdica es la matriz en la cual lasmolculas proteicas son como islas.

Esta estructura recibe el nombre de

mosaico fluido, pues la matriz posee bajaviscosidad y las protenas pueden serconsideradas semejantes a trozos depiedras dispersos en un mosaico.

Membrana Celular 28


29/111


Protenas intrnsecas o

integrales: Las protenasse encuentran ms omenos inmersas en la matrizlipdica.

Protenas extrnsecas operifricas: Las protenasse encuentran apoyadassobre las cabezas de losfosfolpidos [son

mantenidas porinteraccioneselectrostticas], a amboslados de la membrana.

Membrana Celular 29


30/111

Membrana Celular 30


31/111


La posicin que ocupa una protena determinada

en la matriz depende siempre de interacciones delos grupos laterales de ciertos restos deaminocidos con las molculas lipdicas.

Membrana Celular 31


32/111

Membrana Celular 32


33/111

Protenas de membrana

Segn el tipo de clula y organela unamembrana puede contener desde 12a ms de

50protenas diferentes.

No estn dispuestas al azar.

Se localizan y orientan en posiciones

particulares respecto a la bicapa.

Membrana Celular 33


34/111

Membrana Celular 34


35/111

1. Primaria: secuencia de aminocidos.2. Secundaria: hlice , Lmina 3. Terciaria: conformacin tridimensional

4. Cuaternaria: subunidades polipeptdicas

35Membrana Celular

Estructuras de una protena


36/111

Las hlices alfa constituyen

dominios transmembrana.

36Membrana Celular


37/111

37Membrana Celular


38/111

La estructura funcional de una protenaes alterada por:

desnaturalizada normal

Calor, mtodos qumicos, agitacin excesiva desoluciones de protenas, cidos, alcalis.

38Membrana Celular


39/111

1. Protenas integrales, penetran la bicapa.

Dominio citoslicoDominio transmembranaDominio extracelular

39Membrana Celular

Prote

nasdemembra

na


40/111

Membrana Celular 40


41/111

2. Protenas perifricas, selocalizan fuera de labicapa lipdica,orientados hacia elextracelular en cuyo caso

pueden estar formandoglicoprotenas o hacia elcitoplasma.

41Membrana Celular

Prote

nasdemembra

na


42/111

3. Protenas ancladas a lpidos,

localizadas fuera de la bicapa yunidas mediante enlaces covalentes alpidos (modificacin lipdica de lasprotenas).

42Membrana Celular

Prote

nasdemembra

na


43/111

43Membrana Celular


44/111

Unidos a protenas o lpidos mediante enlacescovalentes.

Cumplen un rol importante como receptores. Sirven de barrera de proteccin (Ej. Lisosomas,

glicoclix de los enterocitos).

44Membrana Celular

Carboh

idratosd

ememb

rana


45/111

45Membrana Celular


46/111

46Membrana Celular


47/111

Grupo sanguneoABO:

Son glicolpidos demembrana los quehacen la diferencia.

47Membrana Celular


48/111

48Membrana Celular


49/111

1. Compartimentalizacin.

2. Barreras selectivas permeables.

3. Transporte de solutos: Difusin simple. Difusin facilitada.

Transporte activo.4. Respuesta a seales externas:transduccin de seales.

5. Interaccin celular.

6. Sitios para actividades bioqumicas.

7. Transduccin de energa.

49Membrana Celular

Funcionesdelamembrana

plasm

tica

Funciones de la


50/111

1. Compartimentalizacin

2. Barreras selectivas permeables

3. Transporte

4. Actividad Enzimatica

5. Traduccin de Seales

6. Reconocimiento Clula-Clula

7. Uniones Intercelulares

8. Adhesin a citoesqueleto y a MEC

3

4

5

6

7

8

Funciones de laMembrana Celular


51/111

1. Compartimentalizacin.

2. Barreras selectivas permeables.

3. Transporte de solutos: Difusin simple. Difusin facilitada. Transporte activo.

51Membrana Celular

Funcionesdelamembrana

plasm

tica


52/111

52Membrana Celular

Las membranas biolgicasson bicapas lipdicas.

La estructura es comnpara todas las membranascelulares.

La clula eucariote tieneun sistema deendomembranasdeterminandocompartimentos dentro deella que posibilitanimportantes eventos yprocesos celulares.

Sistema

deendomembranas


53/111

Membrana Celular 53

Selectiv

idaddelamembrana

plasmtica

Extracelular


54/111

La membrana plasmtica es una barrerade permeabilidad selectiva entre la clula

y el medio extracelular. La membrana celular es selectivamentepermeable a las molculas pequeas.

Es esencialmente impermeable a lasmolculas hidrosolubles (ej. Glucosa,aminocidos e iones).

La mayora de molculas biolgicas nodifunden a travs de la membrana.

Intracelular

54Membrana Celular

Selectiv

idaddelamembrana

plasmtica


55/111

Sus propiedades de

permeabilidad aseguran que: Las sustancias esenciales (glucosa,

aminocidos y lpidos) entren a laclula.

Los intermediarios metablicospermanezcan en la clula

Los compuestos de desecho la

abandonen.

55Membrana Celular

Permea

bilidadd

elamem

brana

plasmtica


56/111

La permeabilidad selectiva de lamembrana plasmtica permite

que la clula mantenga unmedio interno constante.

56Membrana Celular

Permea

bilidadd

elamem

brana

plasmtica


57/111

57Membrana Celular


58/111

Transporte a travs de membrana celular

58Membrana Celular


59/111

1. Transporte pasivo: smosis,difusin simple y difusinfacilitada.

2. Transporte activo: bombainica.

3. Endocitosis y exocitosis.4. Fagocitosis y pinocitosis.

59Membrana Celular

Transporte celular

T t l l


60/111

Membrana Celular 60

Transporte celular


61/111

Membrana Celular 61

T t i


62/111

El primer paso es elmovimiento de lamolcula desde lasolucin acuosahacia el interiorhidrfobo de la

bicapa fosfolipdica. La molcula sedisuelve en la bicapafosfolipdica y difundea travs de ella.

Despus se disuelveen la solucin acuosaal otro lado de lamembrana.

La velocidad dedifusin relativa esproporcional a su

gradiente deconcentracin atravs de lamembrana y a sugrado de

hidrofobicidad.

Membrana Celular 62

Difusin

simple

Transporte pasivo


63/111

No se consumeenerga metablica

porque elmovimiento es afavor de la gradientede concentracin.

Es un proceso noselectivo.

No se utiliza energadel ATP.

Muy pocas son lasmolculas queingresan o salen delas clulas, oatraviesan las

membranas de lasorganelas, sin laayuda de protenastransportadoras.

Membrana Celular 63

Difusin

simple


64/111

Pequeas molculas hidrofbicas:

O2

CO2

N2

benceno

Pequeas molculas polares no cargadas:

H2

O etanol glicerol

Difusin simple

no hay gastode ATP

64Membrana Celular

Molculas


65/111

Molculas grandes

polares nocargadas

Iones

Molculaspequeas polares

no cargadas

pequeas

hidrofbicas

Bicapa lipdicasinttica

Requieren

protenas

transportadoras

65Membrana Celular


66/111

Importancia del transporte de Na+ y K+

Concentracin de

iones en el espacio

extracelular

Crenado Normal Hinchado Lisado

Solucin

isotnica

Solucin

hipertnica

Solucin

hipotnicaSolucin

muy

hipotnica

66Membrana Celular


67/111

El transporte de molculas esmediante protenastransportadoras asociadas con labicapa.

Existen protenas de transporte

especfico: Transportadores (carriers): transporte

facilitado.

Canales inicos: a favor de la gradienteelectroqumica.

Bombas inicas: en contra de la gradienteelectroqumica.

67Membrana Celular

Protenasdetransp

orte


68/111

El agua y la urea quepueden difundir atravs de las bicapas

fosfolipdicas purasaceleran sutransporte medianteprotenas

transportadoras.

68Membrana Celular


69/111

La direccin del transporte es afavor de la gradiente

electroqumica. No utiliza energa del ATP.

Interviene una protena demembrana:

1. Protena transportadora (carriers).2. Protena canal: canales inicos, aquaporinas,

porinas.

Es un proceso selectivo.69Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


70/111

1. Protenas transportadoras (carriers)

Se unen a la molcula especfica enun lado de la membrana.

Sufren un cambio conformacional. Liberan a la molcula al otro lado de

la membrana. No utiliza energa del ATP.

Se transportan : azcares,aminocidos y nuclesidos

70Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a

Cotransporte


71/111

Transportadores (carriers)

Uniporte Simporte Antiporte

Citosol

Lquido

extracelular

Transporte acoplado

p

71Membrana Celular


72/111

2. Protenas canal

Forman poros en la membrana,permitiendo a las molculas depequeo tamao y con cargaapropiada pasar libremente a travs

de la bicapa. No utilizan energa del ATP. Se saturan. Tipos:

Canales inicos Aquaporinas Porinas

72Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


73/111

Canales inicos Son altamente selectivos debido al

estrecho poro del canal que restringe elpaso slo a iones de carga y tamao

especfico. Se abren en respuesta a estmulos

especficos. No se encuentran permanentemente

abiertos. No utilizan energa del ATP.

73Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a

Canales inicos


74/111

C El flujo de los iones a travs de la

membrana depende de que se forme un

gradiente inico a travs de los canalesde membrana plasmtica.

El transporte es extremadamente rpido.

Ms de un milln de iones por segundo puedefluir a travs de ellos (107-108 iones/seg).

Es una velocidad de flujo aproximadamente1000 veces mayor que una protenatransportadora (carrier).

74Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


75/111

Los canales inicos son protenas

transmembrana.Son especficos para cada in.

75Membrana Celular


76/111

Los iones pasan a travs deun filtro en fila individual.

76Membrana Celular


77/111

Mecanismos de control

Abiertos:

Voltaje

Tiempo

Agonistas directos

Proteina GCalcio

Modulados:

Incremento de lafosforilacin

Oxido-reduccinCitoesqueleto

Calcio

ATP

77Membrana Celular


78/111

Canales inicos

1. Regulados por ligando: Se abren en respuesta a la unin con

neurotransmisores u otras molculas seal.

2. Regulados por cambios de voltaje(Voltaje-gated ion channel): Se abren en respuesta a variaciones en el

potencial elctrico a travs de lamembrana celular.

78Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


79/111

1. Canales inicos regulados

por ligando: La unin ligando-receptor genera un

cambio conformacional en lamolcula canal.

Se abre el poro acuoso. Ocurre un flujo de iones especficos

siguiendo la gradiente del in a

travs de la membrana.

79Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


80/111

80Membrana Celular


81/111

2. Canales inicos abiertos porcambio de voltaje (voltaje-gated ion channel).

Los canales de K+, Na+ y Ca++ regulados por

voltaje pertenecen a una gran familia deprotenas relacionadas.

Los canales estn formados por subunidadesque contienen hlices-alfa transmembrana.

81Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


82/111

2. Canales inicos abiertos por

cambio de voltaje(voltaje-gated ion channel).

La hlice-alfa transmembrana S4 tiene variosaminocidos cargados positivamente y

acta como el sensor de voltaje queinterviene en la apertura del canal enrespuesta a las variaciones en el potencial demembrana.

Los cationes pasan a travs del poro acuosohacia la clula.

82Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a


83/111

Estructura de un

tpico Canal inico

abierto por cambio

de voltaje83Membrana Celular

2 Canales inicos abiertos por


84/111

2. Canales inicos abiertos porcambio de voltaje (voltaje-gated ion channel).

El canal de K+ est formado por laasociacin de 4 subunidades idnticas.

El canal de Na+ est formada por una nicacadena polipeptdica que contiene 4dominios repetidos, cada una de la cuales essimilar a una subunidad del canal de K+.

El canal de Ca++ es similar al canal de Na+.

84Membrana Celular

D

ifusinfacilitad

a

Cada dominio o subunidad est hecho de 6 hlicesalfa transmembrana.


85/111

85Membrana Celular

O i


86/111

Osmosis

Movimiento de Agua (solvente).

De Mayor concentracin de agua a

menor concentracin de agua.

Presin Osmtica.

Presin necesaria para prevenir elmovimiento neto del agua.

Osmosis PO


87/111

SolutoSolvente

Agua

Presin Osmmotica


88/111

Debe compensar con


89/111

ptransporte Activo

Mantener Forma


90/111

90Membrana Celular

Transporte activo


91/111

1. El flujo neto de las molculas pordifusin facilitada, por protenastransportadoras y canales inicos

siempre es energticamente favorableal gradiente electroqumico.2. La clula requiere transportar

molculas contra gradiente para

mantener su medio interno.3. El transporte activo utiliza la energaliberada por hidrlisis del ATPacoplada a bombas inicas.

91Membrana Celular

Transporte activo


92/111

Bombas inicas:

ATPasa de Na+/K+ Membrana celular.

ATPasa de Ca++ Membrana del retculo sarcoplsmtico

(msculo). Membrana del retculo endoplsmtico liso. Membrana celular.

ATPasa de H+ Membrana lisosomal. Endosomas. Vacuolas vegetales.

92Membrana Celular

T

ransporteactiv

o

ATPasa Na+/ K+


93/111

ATPasa Na / K

93Membrana Celular


94/111

Membrana Celular 94

ENDOCITOSIS


95/111

El material que se va a

introducir es rodeado poruna porcin de membranaplasmtica.

Esta porcin luego se

invagina para formar unavescula que contiene elmaterial ingerido.

Participa el citoesqueletode la clula.

Hay gasto de ATP.

95Membrana Celular

ENDOCITOSIS


96/111

Endocitosis- tipos:

1. Fagocitosis

2. Pinocitosis

3. Endocitosis mediada por receptor

96Membrana Celular


97/111

Rizo

MacropinosomaFagosoma

Receptosoma

Endocitosis

mediada por

receptor

Hoyo

cubiertopor

clatrina

PinocitosisFagocitosis

97Membrana Celular


98/111

Membrana Celular 98

i i


99/111

Fagocitosis:

Las clulas engullenpartculas grandes comobacterias, desechoscelulares, o incluso clulasintactas.

La unin de las partculasa unos receptores sobrela superficie de la clula

fagoctica dispara laextensin depseudpodos.

99Membrana Celular

Endocitosis


100/111

Fagocitosis:

Los pseudpodos rodean lapartcula y sus membranas sefunden para formar una vescula

intracelular (> 0,25 m de dimetro)llamada fagosoma.

Los fagosomas se fusionan con loslisosomas: fagolisosomas, donde elmaterial es digerido.

Es un proceso especializado de lasclulas fagocticas.

100Membrana Celular

E

ndocitosis


101/111

Pinocitosis:

Las clulas pueden ingresar fluidosmediante este mecanismo.

Se forma una proyeccin de lamembrana conocida como rizoincorporando un volumen delquido extracelular.

La proyeccin de membrana sefusiona con la membrana celular.

101Membrana Celular

Endocitosis


102/111

Pinocitosis:

Se forma la vesculapinoctica.

Dimetro 0,15 - 5,0m.

Es un procesocomn entre lasclulas eucariotes.

102Membrana Celular

Endocitosis

E d it i M di d t


103/111

Endocitosis Mediada por receptor

103Membrana Celular

E d it i di d t


104/111

Endocitosis mediada por receptor. Es un mecanismo selectivo de ingreso

de molculas a la clula. Las macromolculas a introducirse se

unen a receptores especficos de la

superficie celular. Estos receptores se acumulan en

regiones especializadas con laparticipacin del citoesqueleto celular.

104Membrana Celular

Endocitosis mediada por receptor:


105/111

p p Se forman los Hoyos cubiertos de clatrina

por invaginacin de la membrana. Se liberan vesculas revestidas por

clatrina que contiene los receptores y susmacromolculas unidas.

Las vesculas revestidas por clatrina sefusionan con endosomas tempranos y elcontenido es distribuido:

Hacia los lisosomas o

Son reciclados a la membranaplasmtica.

105Membrana Celular

SIDA


106/111

Endocitosis Mediada por Receptores

Virus de HIV

Linfocito T

UninReceptores

CD4


107/111

107Membrana Celular


108/111

EXOCITOSIS

Mecanismo opuesto a la endocitosis. Una vescula exoctica se fusiona con la

membrana celular. Se libera el contenido al extracelular. La membrana de la vescula es

incorporada a la membrana celular. Participa en este proceso el

citoesqueleto. Se requiere energa del ATP.

108Membrana Celular


109/111

El transporte de molculas intracelulares deuna organela a otra es mediante vesculas.

Gemacin: formacin de la vescula.

Transporte vesicular: participa el citoesqueleto.Fusin: de la vescula a la membrana blanco.

109Membrana Celular


110/111

TRANSCITOSIS

Una molcula puedeser transportada a

travs de una clulasin sufrir mayoresmodificaciones yliberada al

extracelular.

110Membrana Celular

Bibliografa


111/111

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5. Papertech Marketing group Inc. 1993 PERMA-CHARTBiochemistry series Quick Reference Guide.

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http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/indcelula.htm http://fai.unne.edu.ar/biologia/celulamit/indbice.htm http://www.ibiblio.org/virtualcell/index.htm
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