05 Estudio Morfologico de La Celula

UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES DE CHIMBOTECARRERA PROFESIONAL DE PSICOLOGÍA

I I UNIDAD:

LA CÉLULA Y LAS BASES DE LA HERENCIA

TEMA 05: ESTUDIO MORFOLÓGICO DE LA CÉLULA

Las células son las unidades fundamentales de la vida. Las bases biológicas del

comportamiento dependen de millones de células.

Las células son las unidades más pequeñas que manifiestan las propiedades de

la vida.

Todos los seres vivos están compuestos por células.

Todo organismo ha sido alguna vez una única célula.

Estructura de una célula eucariota (vegetal – animal)

Aunque las células difieren en tamaño, forma y función; tienen muchas cosas en

común. Es en estas cosas en las que nos vamos a centrar.

Las células no fueron descubiertas hasta tener medios (microscopios) para ello.

En el siglo XVII se desarrollaba la óptica. Se atribuye a ROBERT HOOKE (1665) la primera

descripción de las células. Lo que observó lo llamó «cell» (porque le recordaba la celdilla

de un panal). LEEUWENHOEK (1674) fue el primero que reconoció células libres.

Sin embargo no fue hasta el siglo XIX cuando se reconoció, gracias al

perfeccionamiento de los microscopios, que los tejidos animales también estaban

formados por células. SCHLEIDEN (1838) y SCHWANN (1839) postularon la Teoría Celular.

Mg. Mblgo. José Luis Gutierrez Aponte 1 Asignatura: Psicobiología


Luego VIRCHOW (1856) añadió que toda célula procede de otra célula. En el siglo XX se

inventó el microscopio electrónico, que permitió un mayor conocimiento: el

descubrimiento de orgánulos.

La célula es una estructura organizada, con orgánulos con funciones específicas.

La célula es una pequeña masa viscosa, y en el interior existen unos orgánulos con

funciones muy diversas y muy específicas. Con un microscopio óptico se ve a la célula

de tamaño de una canica. Esto nos permite distinguir núcleo y citoplasma.

La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, con

sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar

a su aceptación rotunda y definitiva.

Se puede resumir el concepto moderno de teoría celular en los siguientes

principios:

1. Todo en los seres vivos está formado por células o por sus productos de

secreción. La célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula

puede ser suficiente para constituir un organismo.

2. Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas (Omnis

cellula e cellula).

3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su

entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. En una célula

caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un

ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad

fisiológica de la vida.

4. Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control del

desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie y para la

transmisión de la información a las siguientes generaciones celulares. Así que la

célula también es la unidad genética.

La célula es la unidad esencial de todo ser vivo. Es además la estructura

funcional fundamental de la materia viva según niveles de organización biológica, capaz

de vivir independientemente como entidad unicelular, o bien, formar parte de una

organización mayor, como un organismo pluricelular. La célula presenta 2 modelos

básicos: la procarionte y eucarionte. Su organización general comprende: membrana

plasmática, citoplasma y ADN (núcleo).

La teoría celular es la base sobre la que se sustenta gran parte de la biología. Si

excluimos los virus, todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están



formados por células. El concepto de célula como unidad funcional de los organismos

surgió en los años 1830 y 1880. Las investigaciones se vieron retrasadas por el poco

avance de los microscopios ópticos.

La forma de la célula es variada y relacionada a la función que realizan en los

diferentes tejidos, algunas tienen formas típica, como las neuronas (células del tejido

nervioso), son mas largas que anchas y otras, como las del parénquima (un tipo de

célula de las plantas) y eritrocitos (glóbulos rojos de la sangre), son equidimensionales;

otras, como los leucocitos, son de forma cambiante. Muchas células cuando se

encuentran en medio líquido tienden a tomar la forma esférica y, cuando están

agrupadas en grandes masas forma poliédrica.

El tamaño de la célula está en relación con su función. La mayor parte de las

células eucariotas sólo son visibles con el microscopio estando su diámetro

comprendido entre 10 y 100 micrones (salvo excepciones).

Por lo general el

tamaño resulta constante

para cada tipo celular e

independiente del tamaño

del organismo, es decir

una célula del riñón de un

caballo es del mismo orden

que la de un ratón. La

diferencia en el tamaño del

órgano se debe al número

de células y no al tamaño

de las mismas.



Las células eucariotas están formadas por diferentes estructuras u orgánulos que

desarrollan diversas funciones como son:

1. Nucléolo.

2. Núcleo celular.

3. Ribosoma.

4. Vesículas de secreción.

5. Retículo endoplasmático rugoso.

6. Aparato de Golgi.

7. Citoesqueleto.

8. Retículo endoplasmático liso.

9. Mitocondria.

10. Vacuola.

11. Citoplasma.

12. Lisosoma.

13. Centríolo (Solo en la célula animal).

14. Membrana citoplasmática.

15. Cloroplasto (Solo en la célula vegetal y de las algas).

16. Pared celular(Solo en la célula vegetal, de hongos y protistas).

1. LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA:

La membrana citoplasmática o plasmática es una estructura laminar que

envuelve el citoplasma de todas y cada una de las células, además de los orgánulos. Es

una bicapa lípidica que sirve de "contenedor" para los contenidos de la célula, así como

protección mecánica. Esta formada principalmente por lípidos y proteínas. Esta barrera

presenta una permeabilidad selectiva, lo cual le permite "seleccionar" las moléculas que

entran y salen de la célula. Tiene un grosor aproximado de 75 Å. Vista al microscopio

electrónico presenta entre dos capas oscuras una central más clara.

La membrana plasmática está compuesta por proteínas, lípidos y glúcidos, cuyas

masas guardan proporciones aproximadas de 50%, 40% y 10% respectivamente. Las

moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se cree que por cada 50 lípidos

hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan

aproximadamente el 50% de la masa de la membrana. Entre las proteínas, el 80% son

intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. De las proteínas se pueden

encontrar las translocadoras o las enzimas asociadas a membrana, entre otras.

Esquema de una

membrana citoplasmática

según el modelo del

mosaico fluido (S.J. Singer

en 1971)



Los lípidos de la membrana son anfipáticos. Esto quiere decir que presentan un

lado hidrófilo (que da la cara al agua) y un lado hidrofóbico (que no se junta con el

agua). De entre los lípidos, los más importantes son los fosfolípidos y esfingolípidos, que

se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides,

como el colesterol. Estos últimos no existen o son escasos en las membranas

plasmáticas de las células procariotas.

La función básica de la membrana plasmática reside en mantener el medio

intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante

en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan

las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la

membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del

medio.

Los esteroides , como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación

de las propiedades, es decir que su rol es muy importante físico – químicas de las

membrana regulando su resistencia y fluidez.

En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la

membrana, las proteínas realizan funciones específicas y podemos clasificarlas según

su función en:

Estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al

citoesqueleto y la matriz extracelular.

Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de

señales químicas.

Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico

mediante el transporte de diversos iones.

En el transporte transmembrana podemos hablar de:

Transporte pasivo: Se produce sin consumo de energía y a favor de gradiente

electroquímico.

Transporte activo: Se produce con consumo de energía y en contra de gradiente

electroquímico.

El componente glucídico forma el glucocáliz, con funciones de cierta protección

ante agresiones mecánicas y químicas, y la que parece más importante ya que permite

diferenciar el exterior celular permitiendo un reconocimiento intercelular.



2. EL NÚCLEO CELULAR:

El núcleo celular es la estructura más característica de las células eucariotas. Se

rodea de una cubierta propia, llamada envoltura nuclear y contiene el material

hereditario, que es la base del repertorio de instrucciones en que se basa el desarrollo y

el funcionamiento de cada organismo, y cuya composición se basa en el ácido

desoxirribonucleico (ADN).

Por la existencia del núcleo, en las células eucariotas se dan en espacios

separados los procesos de replicación del genoma y transcripción del ARN, que ocurren

dentro, y la biosíntesis de proteínas (traducción), que se produce fuera. Esta

compartimentación es una de las condiciones de la complejidad del control funcional que

distingue a los eucariontes de los procariontes.

El núcleo es una estructura dinámica, que en los organismos con mitosis abierta,

se deshace durante el reparto cromosómico. Se llama núcleo interfásico al que se

observa antes de la mitosis y después de ésta, ya duplicado; es decir, durante los

momentos del ciclo celular que no corresponden a la mitosis. Cuando no se especifique

otra cosa, las explicaciones siguientes se refieren al núcleo interfásico.

Además, el núcleo cuenta con una estructura que se tiñe con facilidad, el

denominado nucléolo.

El núcleo es casi siempre una estructura esferoidal relativamente grande, cuando

se la compara con los orgánulos citoplasmáticos comunes. En términos absolutos,

puede medir menos desde 1 µm (en los llamados nanoeucariontes) hasta más de 20

µm. Su volumen guarda cierta proporcionalidad con el del citoplasma.

El núcleo tiende a ocupar una posición central, pero en las células adultas de las


EL NÚCLEO CELULAR


plantas se ve desplazado a la periferia por el importante volumen del vacuoma (conjunto

de vacuolas).

Lo típico es que cada célula eucariota contenga un núcleo, sin embargo son

frecuentes e importantes las excepciones. Los eritrocitos (glóbulos rojos) maduros de

casi todos los mamíferos carecen de núcleo.

El núcleo interfásico presenta al menos las siguientes partes diferenciadas:

1. Envoltura nuclear: También llamada carioteca, es la envuelta que rodea y delimita al

núcleo propio de la célula eucariota. La envoltura nuclear aparece atravesada de

manera regular por perforaciones, los poros nucleares. Estos poros no son simples

orificios, sino estructuras complejas acompañadas de una armazón de proteínas, que

facilitan a la vez que regulan los intercambios entre el núcleo y el citoplasma. Se llama

complejo del poro a cada una de esas puertas de comunicación. Por ahí salen las

moléculas de ARNm producidas por la transcripción, que deben ser leídas por los

ribosomas del citoplasma. Por ahí salen también los complejos de ARNr y proteínas a

partir de los cuales se ensamblan en el citoplasma los ribosomas. Por los poros entran

al núcleo las proteínas, fabricadas en el citoplasma por los ribosomas, que cumplen su

papel dentro del núcleo.

2. La cromatina:

Diferentes niveles de condensación de ADN. (1) Hebra simple de ADN. (2) Hebra de

cromatina (ADN con histonas, "cuenta de collar"). (3) Cromatina durante la interfase con

centrómero. (4) Cromatina condensada durante la profase (Dos copias de ADN están

presentes). (5) Cromosoma durante la metafase.



La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se

encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma

eucariótico.

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran

formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud (el número depende del

organismo), asociados a un complejo específico de 8 histonas nucleosómicas (octámero

de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y

contiene dos copias de cada una de las 4 histonas H3, H4, H2A y H2B. Este octámero

forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN (da

aproximadamente 1.8 vueltas). Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas

existe un ADN libre llamado ADN "espaciador", de longitud variable entre 0 y 80 pares

de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de

organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar

a una estructura parecida a un "collar de cuentas".

Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye

la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre

otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.

Finalmente continua el incremento del empaquetamiento del DNA hasta obtener

los cromosomas que observamos en la metafase, el cual es el máximo nivel de

condensación del ADN.

La cromatina se puede encontrar en dos formas:

Heterocromatina , es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la

periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. La



heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes:

la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece

de información genética, incluye a los telómeros y centrómeros del

cromosoma que no expresan su ADN.

la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares, contiene información

sobre todos aquellos genes que no se expresan o que pueden expresarse

en algún momento. Incluye al ADN satélite y al corpúsculo de Barr.

Se ha visto que en la formación de heterocromatina frecuentemente

participa el fenómeno de RNA interferente. Por ejemplo, en

Schizosaccharomyces pombe, la heterocromatina se forma en el centrómero,

telómeros y en el loci mating-type [1]. La formación de la heterocromatina en el

centrómero depende del mecanismo de ARN de interferencia (ARNi). ARN doble

cadena complementarios son producidos de secuencias repetidas localizadas en

el centrómero, que inducen RNAi y seguidamente metilación de la lisina 9 histona

3 y enlazamiento de Swi6 (proteína estructural de la heterocromatina, la cual es

homóloga a HP1 en mamíferos).

Eucromatina , está diseminada por el resto del núcleo (menor condensación), se

tiñe débilmente con la coloraciones (su mayor tinción ocurre en la mitosis y no es

visible con el microscopio de luz. Representa la forma activa de la cromatina en la

que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a

moléculas de ARNm, por lo que es aquí donde se encuentran la mayoría de los

genes activos.

La distinción tajante entre eucromatina activa y heterocromatina inactiva es

aceptable actualmente, pero con importantes reservas.

3. Nucleoplasma: El nucleoplasma es el medio interno del núcleo celular, en el se

encuentran las fibras de ADN, que asociadas con proteínas denominadas histonas

forman hebras llamadas cromatinas y ARN conocidos como nucleolos.

4. Nucleolo: El nucléolo es un suborgánulo del núcleo que tiene como principal función

la síntesis de los ARNr. Entre las funciones del núcleo tenemos:

Dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético, que dirige el

desarrollo y funcionamiento de la célula.



Es la sede de la replicación (duplicación del ADN) y la transcripción (síntesis de

ARN), mientras que la traducción ocurre en el citoplasma. En las células

procariotas todos esos procesos coinciden en el mismo compartimento celular.

3. EL CITOPLASMA Y LOS ÓRGANELO CELULARES:

El citoplasma es la parte del protoplasma que en una célula eucariota se

encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática. Consiste en una emulsión

coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de

organelos celulares que desempeñan diferentes funciones. Su función es mantener

flotando los organelos celulares y al mismo tiempo ayuda al movimiento de los mismos.

El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.

El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a

la membrana, e implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una

parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la

mayoría de los orgánulos.

El citoplasma de las células eucariontas está subdividido por una red de

membranas conocidas como retículo endoplasmático (liso y rugoso) que sirven como

superficie de trabajo para muchas de sus actividades bioquímicas.

El retículo endoplasmático rugoso está presente en todas las células eucariontas

y predomina en aquellas que fabrican grandes cantidades de proteínas para exportar.

Es continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear, que también tiene

ribosomas adheridos.

En biología celular, se denominan orgánulos llamados también organelas,

organelos o mejor elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el

citoplasma de una célula eucariota, que tienen una forma y unas funciones

especializadas bien definidas y diferenciadas.

No todas las células eucariotas contienen todos los orgánulos al mismo tiempo,

aparecen en determinadas células de acuerdo a sus funciones.

1. Citoesqueleto:

El citoesqueleto es un entramado tridimensional de microtúbulos y

microfilamentos que proveen el soporte interno para las células, anclan las estructuras

internas de la misma e intervienen en los fenómenos de movimiento celular y en su

división.



El citoesqueleto

2. Centriolo (centrosoma):

En biología celular, los centríolos son una pareja de estructuras que forman parte

del citoesqueleto semejantes a cilindros huecos, siendo una pareja de centriolos un

diplosoma sólo presentes en células animales.

3. Retículo endoplasmático:

El retículo endoplásmico, es una red de membranas interconectadas que forman

cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en

funciones relacionadas con la síntesis protéica, metabolismo de lípidos y algunos

esteroides, así como el transporte intracelular.

Se encuentra en la célula animal y

vegetal pero no en la célula

procariota. Se encuentra unido a

la membrana nuclear externa

mientras que el retículo

endoplasmatico liso es una

prolongación del retículo

endoplasmatico rugoso.

Imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.

(1) Núcleo. (2) Poro nuclear. (3) Retículo endoplasmático rugoso (REr). (4) Retículo

endoplasmático liso (REl). (5) Ribosoma en el RE rugoso. (6) Proteínas siendo

transportadas. (7) Vesícula (transporte). (8) Aparato de Golgi. (9) Lado cis del aparato

de Golgi. (10) Lado trans del aparato de Golgi. (11) Cisternas del aparato de Golgi.



El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los

numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas

denominadas "riboforinas". Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se

conoce como "luz del reticulo" o "lumen" donde caen las proteínas sintetizadas en

él. Está muy desarrollado en las células que por su función ceben realizar una

activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas.

El retículo endoplasmático rugoso (RER), también es llamado Retículo

Endoplasmático Granular, Ergastoplasma o Retículo Endoplásmico Rugoso y en

la células nerviosas es también conocido como Cuerpos de Nissl.

El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el

metabolismo de lípidos.

Funciones del Retículo Endoplasmatico:

Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo endoplasmatico rugoso

mediante los ribosomas. Estas proteínas serán transportadas al Aparato de Golgi

mediante vesículas de transición donde dichas proteínas sufrirán un proceso de

maduración para luego formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.

Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmatico liso, al no tener

ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la

membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares o

las hormonas esteroideas.

Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las células

del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas,

medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser

liposolubles (hepatocitos)

Glucoxilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las

proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático.

De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica

externa del glucocálix.

4. Aparato de golgi:

El Aparato de Golgi funciona como una planta empaquetadora, modificando

vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se

forma en varias cisternas del Golgi. Se encuentra en el citoplasma de la célula.



Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la

glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos y la síntesis de

polisacáridos de la matriz extracelular. Debe su nombre a Camillo Golgi, Premio Nobel

de Medicina en 1906 junto a Santiago Ramón y Cajal.

El aparato de Golgi también llamado complejo o cuerpo de Golgi, se encarga de

la distribución y el envío de los productos químicos de la célula. Modifica proteínas y

lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo

endoplasmático rugoso como en el liso y los prepara para expulsarlos fuera de la célula.

5. Lisosomas:

Los lisosomas son vesículas relativamente grandes formadas por el retículo

endoplasmático rugoso y luego empaquetados por el complejo de Golgi que contienen

enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen

externo o interno que llegan a ellos. Las enzimas lisosomales son capaces de

digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros

procesos de endocitosis.

Los lisosomas utilizan sus enzimas

para reciclar las diferentes organelas de la

célula, englobándolos, digiriéndoles y

liberando sus componentes en el citosol.

De esta forma los orgánulos de la célula se

están continuamente reponiendo. El

proceso de digestión de los orgánulos se

llama autofagia. Por ejemplo, las células

hepáticas se reconstituyen por completo

una vez cada dos semanas.

El lisosoma, sólo está presente en

células animales.

6. Peroxisomas:

Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de

vesículas que contienen oxidasas y catalasas. Estas enzimas cumplen funciones de

detoxificación celular. Como todos los orgánulos, los peroxisomas solo se encuentran en

células eucariotas.



7. Mitocondrias:

La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras

muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa

en forma alargada. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al

conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.

Su principal función es la

oxidación de metabolitos

(glucólisis, ciclo de Krebs, beta

oxidación de ácidos grasos) y la

obtención de ATP, que supone un

porcentaje muy alto del ATP

sintetizado por la célula. También

sirve de almacén de sustancias

como iones, agua y algunas

particulas como restos de virus y

proteínas.

8. Ribosomas:

Los ribosomas son

orgánulos sin membrana, están en

todas las células vivas (excepto en

los espermatozoides). Su función

es ensamblar proteínas a partir de

la información genética que le llega

del ADN transcrita en forma de

ARN mensajero (ARNm).

La información genética está en el ADN. Esa información se transcripción en

ARN. El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos

suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de

proteínas. Todas las proteínas están formadas por aminoácidos. El ribosoma consta de

dos partes, la subunidad mayor y una menor, estas salen del núcleo por separado.

Puede encontrar unido al retículo endoplasmático rugoso (RER), que es la forma

habitual en la célula eucariota, o encontrarlo en el citoplasma, donde recibe el nombre

de polisoma o polirribosoma (forma habitual en la célula procariota).


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