7. caracteristicas celulas

Tema7. LA CÉLULA . CARACTERÍSTICAS GENERALES. NIVELES DE ORGANIZACIÓN. Biología. 2º bachillerato. 12 de abril de 2023

TEMA 7: LA CÉLULA .CARACTERÍSTICAS GENERALES.1. TEORÍA CELULAR.(S)2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CÉLULAS.3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN (s***)

a. PROCARIOTA s***b. EUCARIOTA (DIFERENCIAS CON LA CÉLULA PROCARIOTA) (s***)

i. VEGETAL.ii. ANIMAL.

4. DESCRIPCIÓN DE MÉTODOS DE ESTUDIO EN CITOLOGÍA. (S)CONTENIDOS MÍNIMOS: - Enumerar los enunciados de la teoría celular.

- Explicar las estructuras básicas que encontramos en una célula.- Diferenciar la célula procariota de la eucariota.- Diferenciar la célula animal de la vegetal.- Distinguir en imágenes y esquemas las distintas estructuras de la célula. Saber diferenciar en

imágenes los distintos tipos de células.

Cuestiones iniciales: ¿Cuáles son las características que definen a un ser vivo?¿Qué dos modelos de organización celular presentan los seres vivos?

1. TEORÍA CELULAR (S).La citología es la parte de la biología que se encarga del estudio de la célula. Como acontecimientos importantes en el desarrollo de la citología podrían citarse: En 1655 ROBERT HOOKE observó láminas de corcho con un microscopio construido por él

mismo ; vio un conjunto de pequeñas celdas a las que denominó CÉLULAS, esta fue la primera vez que se utilizó este término (Figura 1).

Poco después LEEUWENHOEK construyó el primer microscopio simple (consiguiendo unos 200 aumentos) y observó los primeros protozoos.

Figura 1. Dos láminas de corcho dibujadas por Robert Hooke. En realidad las células de estos trozos de corcho han muerto y sólo quedan sus paredes externas. Aunque el término célula fue utilizado por Hooke no adquirió su significado actual como unidad básica de los seres vivos hasta que transcurrieron más de 150 años

En el siglo XIX, se desarrollaron los primeros microscopios ópticos y la microscopía se desarrolló con técnicas de microscopia como la fijación, inclusión y tinción. Así en este siglo:

en 1831 BROWN describió por primera vez el núcleo celular en 1839 PURKINJE introdujo el término protoplasma para designar la masa líquida que

llena las células entre los años 1838 y 1839 el botánico SCHLEIDEN y el zoólogo SCHWANN comprobaron

que cualquier tipo de tejido procedente de toda clase de animales o vegetales estaba constituido por células

Los conocimientos acumulados hasta entonces permitieron establecer una primera “TEORÍA CELULAR” enunciada por SCHWAN (ZOÓLOGO) Y SCHEIDEN (Botánico) (1938) según la cual TODOS LOS SERES VIVOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR CÉLULAS COMO UNIDADES FUNDAMENTALES. Posteriores descubrimientos permitieron ampliar esta primera teoría celular y elaborar una moderna TEORÍA CELULAR que consta de los siguientes puntos :

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La materia viva está formada por células como unidad fundamental (la célula es la unidad morfológica de los seres vivos)

Las principales reacciones químicas de los seres vivos (metabolismo) suceden dentro de las células (la célula es la unidad fisiológica de los seres vivos).

Toda célula procede de otra célula. Las células contienen la información hereditaria de los organismos que se transmite de

padres a hijos ( la célula es la unidad genética de los seres vivos)

Algunos científicos no dieron validez universal a la teoría celular, los denominados RETICULARISTAS sostenían que el tejido nervioso no estaba formado por células independientes sino que todas las células formaban una red. Santiago Ramón y Cajal en 1906 demostró la individualidad de las neuronas e hizo universal la Teoría Celular.

2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CÉLULA.La célula es la unidad fisiológica y funcional de todos los seres vivos. En todas las células podemos distinguir tres elementos básicos:

La MEMBRANA PLASMÁTICA que las aísla del medio que las rodea y constituye la principal barrera selectiva para el intercambio con el exterior. Está constituido por una bicapa de lípidos (que las aísla del medio, y hace que las células aisladas se comporten como gotas de aceite) en la que quedan insertadas proteínas (que permiten la entrada y salida de sustancias).

El CITOPLASMA que incluyen una serie de elementos necesarios para el correcto funcionamiento de la célula.

El MATERIAL GENÉTICO. Está constituido por una o varias moléculas de ADN. Éstas pueden encontrarse :

dentro de una vesícula formada por una doble membrana, denominada envoltura nuclear, formando el NÚCLEO.

o sin dicha envoltura, encontrándose entonces una sola fibra de ADN, más o menos condensada, en una región del citoplasma denominada NUCLEOIDE.

Además las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales de forma autónoma: NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN.¿por qué los virus no son seres vivos?

3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN CELULAR.Hay dos modelos diferentes de organización celular: LA CÉLULA PROCARIOTA Y LA CÉLULA EUCARIOTA.

A) ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA (Pro= antes; carion= núcleo)

Son células más simples y pequeñas que las células eucariotas. Tienen el tamaño de pocas micras, similar al de los orgánulos de las células eucariotas.

Este tipo de células las encontramos exclusivamente en el REINO MONERA ( del que forman parte las bacterias, los micoplasma, las arqueobacterias y alas cianofíceas). Se encuentran en la base de evolución de los seres vivos.

Básicamente en una célula procariota podemos DISTINGUIR LAS SIGUIENTES PARTES:

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MEMBRANA PLASMÁTICA. Que delimita la célula. Es similar a la de eucariota a excepción de que no tienen esteroles y presentan unos repliegues denominados MESOSOMAS donde se sitúan las enzimas que intervienen en la respiración celular y la fotosíntesis.

Rodeando la membrana se encuentra la PARED CELULAR, que es una capa rígida que da forma a la célula y es diferente de la de vegetales y hongos pues contienen PEPTIDOGLUCANO, Algunas bacterias tienen CÁPSULAS Y CAPAS MUCOSAS rodeando la pared celular.

Algunas bacterias presentan apéndices para moverse, FLAGELOS y otros relacionados con el intercambio de material genético por conjugación (PELOS Y FIMBRAE), cuya composición es diferente a los apéndices de eucariotas.

CITOPLASMA. En procariota no existen compartimentos membranosos en el citoplasma y hay pocos orgánulos. Podemos destacar los ribosomas (70S), más pequeños que los del citoplasma de eucariotas y similares a los que hay dentro de los cloroplastos y mitocondrias. No poseen citoesqueleto (microtúbulos y filamentos).

MATERIAL GENÉTICO. El material genético se encuentra en una zona denominada NUCLEOIDE y no está separado del citoplasma por ninguna membrana. Por ello se considera que los procariotas NO TIENEN NÚCLEO VERDADERO. El nucleoide alberga una molécula de ADN bicatenario circular superenrrollado asociado a algunas proteínas (CROMOSOMA BACTERIANO) y otras moléculas pequeñas denominada PLÁSMIDOS que llevan información adicional, como la resistencia a antibióticos, la capacidad de reproducirse por conjugación....

En cuanto a las FUNCIONES que llevan a cabo las células procariotas:

NUTRICIÓN. En los procariotas se encuentran todo tipo de nutrición: pueden ser autótrofas quimisintéticas, autótrofas fotosintéticas, heterótrofas con respiración aeróbica, anaeróbica y fermentadoras. En ningún caso son capaces de realizar procesos de fagocitosis y endocitosis, pues carecen de citoesqueleto.

REPRODUCCIÓN. Su reproducción es ASEXUAL y se realiza por división simple. No hay Mitosis ( no pueden formar el huso mitótico pues no tienen citoesqueleto). En este tipo de división el ADN se duplica, cada copia se dirige a uno de los polos celulares y luego se divide el citoplasma. Por otra parte aunque las bacterias no tienen reproducción sexual, poseen mecanismo para intercambiar material genético dentro de la misma generación. Estos mecanismos se denominan PARASEXUALES y son : CONJUGACIÓN, TRASFORMACIÓN Y TRADUCCIÓN.

B) ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA (EU= verdadero, carion= núcleo).Las células eucariotas son más complejas y de mayor tamaño que las procariotas con un

diámetro que suele oscilar entre 10 y 30 um. Las células eucariotas se presentan en los reinos protoctistas (algas y protozoos), hongos, plantas y animales Las células eucariotas se diferencian de las procariotas en tres aspectos fundamentales: la estructura celular, la organización del material genético y el mecanismo de división celular.B1) ESTRUCTURA GENERAL DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS.

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Están rodeadas por UNA MEMBRANA cuya función es regular el transporte de sustancias y limitar la célula con el medio. Entre sus lípidos y a diferencia de las procariotas presenta entre sus componentes el colesterol. En ocasiones y rodeando la membrana plasmática existe una pared celular rígida de celulosa en vegetales y de quitina en algunos hongos.

En cuanto al CITOPLASMA, la característica fundamental es la existencia de un conjunto de membranas que dividen el interior de la célula en numerosos compartimentos.

Así se caracterizan por tener una membrana que rodea el material genético y lo separa del citoplasma, por lo que las célula eucariotas presentan un núcleo verdadero.

Las células eucariotas presenta numerosos orgánulos inexistentes en las células procariotas. Entre los orgánulos rodeados de membrana de la célula eucariota cabe destacar:

o Retículo endoplasmático. Función_______________________________________

o Aparato de Golgi. Función____________________________________________

o Lisosoma________________________________________________________

o Vacuola_________________________________________________________

o Mitocondrias ____________________________________________________

o Cloroplastos_____________________________________________________

Además hay otros orgánulos que no se encuentran rodeados de membrana como son:o El citoesqueleto, formado por un entramado de filamentos proteicos que compone el

esqueleto de la célula y está implicado en la formación de cilios y flagelos, loa movimientos intracelulares, los procesos de fagocitosis y exocitosis y la formación del huso mitótico durante la división celular.

o Ribosomas, orgánulos esféricos encargados de la síntesis de proteínas. Son 80 S y

son más grandes que los de las células procariotas.

B2) ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO.

Las células eucariotas tienen el material genético distribuido en varios cromosomas, cuyo número es fijo para cada especie. Los cromosomas están formados por una molécula de ADN unida a histonas.

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Cuando los cromosomas no están densamente empaquetado (en la célula en reposo) el material genético se denomina cromatina.

Los cromosomas se sitúan en el núcleo, recinto separado del citoplasma por la membrana nuclear.

Por otra parte, mientras que los genes de procariotas son continuos, es decir, todo el gen se traduce a proteínas, la mayoría de los genes de eucariotas son fragmentados porque contienen secuencias que no se traducen denominadas INTRONES, y cuya función es aumentar la variabilidad genética de la especie.

B3) DIVISIÓN CELULAR.Mientras que las células procariotas se dividen por bipartición simple, en eucariotas se ha desarrollado un mecanismo más complejo denominado MITOSIS que asegura que todas las células hijas reciban la misma dotación cromosómica. En la mitosis intervienen el huso cromático formado por elementos del citoesqueleto.

c) DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS (S***) ojo: estudiar bien.CONCEPTO QUE LAS

DIFERENCIAPROCARIOTAS EUCARIOTAS

TAMAÑO Pequeñas. Miden entre 1-5 um. Son más grandes. Miden 10 veces más que las procariotas.

ORGANISMOS Bacterias, cianofíceas, micoplasmas y arqueobacterias

Protozoos, algas, plantas y animales.

FORMAS Tienen pocas formas: esféricas (cocos), de bastón (bacilos), de coma (vibrio) o espiral ( espirilos). Siempre son unicelulares.

Tienen formas muy variadas. Pueden constituir organismos unicelulares y pluricelulares.

NÚCLEO No tienen núcleo verdadero. El material genético está en contacto con el citoplasma en una región denominda nucleoide. No se distinguen nucleolos.

Tienen núcleo verdadero. Una membrana nuclear separa el material genético del citoplasma. Tienen uno o varios nucleolos

ORGÁNULOS No tienen orgánulos en el citoplasma a excepción de ribosomas.

Los ribosomas son más pequeños que en eucariotas 70 S.

No tienen ciitoesqueleto

Tienen orgánulos en el citoplasma rodeados de membrana.

Los ribosomas son 80 S. Tienen citoesqueleto.

MEMBRANA No tienen colesterol. Presenta entrantes denominados mesosomas donde se localizan las enzimas respiratorias.

Tienen colesterol. No presentan mesosomas.

PARED CELULAR Pared Celular de peptidoglucano. Algunas presentan cápsula

Pared celular en vegetales de celulosa y en hongos de quitina. Las células animales no tienen pared

MATERIAL GENÉTICO.

El ADN es una sóla molécula bicatenaria circular superenrrollado. Aunque presenta proteínas no tienen nucleosomas. También aparecen pequeñas moléculas denominadas plásmidos . Información continua en el ADN

Existen varias moléculas de ADN lineal asociado a histonas y formando nucleosomas. Cada molécula de ADN al condensarse forma un cromosoma. Hay ADN similar al de procariotas en cloroplastos y mitocondrias. Genes discontinuos en el ADN.

ARN ARNm sin intrones. No precisa maduración. Son policistrónicos. La transcripción y la traducción se realizan en el mismo lugar.

ARN m con intrones. Necesita maduración. La transcripción se realiza en el núcleo y la traducción en el citoplasma.

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NUTRICIÓN El catabolismo puedes ser por fermentación respiración aeróbica y anaeróbica. Se realiza en los mesosmas. Fotosíntesis anoxigénica en los mesosomasNo realizan fagocitosis ni pinocitosis.Pueden realizar QUIMIOSÍNTESIS.

El catabolismo se realiza por respiración aeróbica. Se realiza en la mitocondria. En algunos casos puede haber fermentación. Fotosíntesis oxigénica en los cloroplastos (vegetales)Presenta fagocitosis y pinocitosis.No realizan QUIMIOSÍNTESIS.

DIVISIÓN CELULAR

NO HAY MITOSIS. El citoplasma se divide por bipartición. La reproducción es asexual. Puede haber fenómenos de intercambio de material genético en la misma generación (Parasexuales)

HAY MITOSIS O MEIOSIS. Los cromosomas se reparten en las células hijas con ayuda del huso mitótico.Hay reproducción sexual y asexual.

B) DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS AUTÓTROFAS (VEGETALES) Y HETERÓTROFAS (ANIMALES).

Las células eucariotas a pesar de tener estructuras comunes todas ellas, presentan dos tipos de organización según se encuentre en organismos animales o vegetales. Podemos señalar entre ellas las siguientes diferencias:

Las CÉLULAS VEGETALES tienen:o Pared celular de celulosa.

o Una gran vacuola que generalmente sirve de almacén y que ocupa casi todo el

citoplasma y desvía el núcleo del centro.o Tienen plastos que almacenan polisacáridos y si son estimulados por la luz se

enriquecen en clorofila y se convierten en cloroplastos fotosintéticos.Además suelen tener un aparato de Golgi pequeño, no tienen o tienen muy pocos lisosomas (¿por qué’_________ _________________________________________?) no almacenan glucógeno, sino almidón. No tienen centriolos, ni cilios, ni flagelos.

Las CÉLULAS ANIMALES se caracterizan por:o No tienen pared celular, auque algunas pueden tener una membrana de secreción

de mucopolisacáridos denominada matriz celular, ésta no sepresenta en vegetales.o Tienen centriolos, y algunas ,cilios y flagelos.

o Tienen vacuolas pequeñas, pocas y con función digestiva.

o Tienen muchos lisosomas.

o El polisacárido de reserva es el glucógeno ¿por

qué______________________________________?

ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL VEGETAL

ENVOLTURAMEMBRANA

DE SECRECCIÓN

PARED CELULAR DE CELULOSA*

NO SI

MATRIZ EXTRACELULAR* SI NO

CITOPLASMA ORGÁNULOS MEMBRANOSOS

RER SI SI

AG* GRANDE PEQUEÑO

VACUOLAS*VARIAS

PEQUEÑASUNA GRANDE

CLOROPLASTOS* NO SI/NO

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MITOCONDRIAS SI SI

ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS

RIBOSOMAS SI SICENTRIOLOS* SI NO

CILIOS/FLAGELOS* EN ALGUNAS NOMICROTÚBULOS SI SI

MICROFILAMENTOS* SI NO

INCLUSIONES DE RESERVA

ALMIDÓN* NO SIGLUCÓGENO* SI NO

NÚCLEO POSICIÓN* CENTRAL LATERAL

4.MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA CÉLULA.El desarrollo de las técnicas en citología ha permitido el avance en el conocimiento del papel que desempeñan los distintos elementos celulares. 3.A. MICROSCOPÍA.Debido a su pequeño tamaño las células no se pueden observar a simple vista, por lo que es preciso utilizar microscopios para su estudio.

Básicamente hay dos tipos de microscopía: microscopía óptica y electrónica.

MICROSCOPIO ÓPTICO.El microscopio óptico se compone de un sistema de lentes convexas con el que es posible aumentar el tamaño de la muestra.Consta básicamente de dos lentes situadas en los extremos de un tubo:

- Lente objetivo. La lente más próxima a la muestra (generalmete hay varias dispuestas en una pieza giratoria denominada revólver.

- Lente ocular ( la más próxima al observador).

El PODER DE RESOLUCIÓN es la propiedad más importante de un microscopio, ya que de ella dependen la nitidez con la que se distinguen los detalles. Se define como la capacidad del microscopio para visualizar dos puntos que se encuentran muy próximos entre sí. El ojo humano tiene un poder de resolución de 100 um. El microscopio óptico tiene un poder de resolución de 0,2 um , lo que es suficiente para poder ver células, y muchos orgánulos si se tiñen previamente, pero no para ver orgánulos como ribosomas o estructuras de los orgánulos.El número de aumentos de un microscopio es la relación entre el tamaño de la imagen y el tamaño real del objeto. El microscopio óptico sólo puede llegar a 1200 aumentos.Las muestras observadas deben de ser muy finas y con frecuencia es necesario teñirlas. Para obtener preparaciones permanentes se utilizan las siguientes técnicas:

- Fijación: Consiste en tratar la muestra con líquidos conservantes para que se fije su organización celular después de la muerte ( alcohol, formol etc..

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- Inclusión . Para poder hacer cortes finos en tejidos blandos se suele incluir en parafina (similar a una cera) que se vierte fundida en las muestras y después se solidifica.

- Corte. Las muestras deben de ser muy finas para que las atraviese la luz. Esto se consigue con los mictrotomos que permiten efectuar cortes entre 6 y 12 um.

- Tinción: Para ver mejor las estructuras las muestras se tiñen con distintos colorantes: hematoxilina, orceína, azul de metileno, verde de metilo, cristal violeta... Cada colorante puede teñir un orgánulo determinado (ejm: tinción PAS, para el glicocálix, pues tiñe carbohidratos), Hematoxilina u orceína para el núcleo, pues tiñe la cromatina... . También se utilizan varios colorantes a la vez.

Existen distintos tipos de microscopios ópticos:- Microscopio de campo claro. Es el más común. Se necesita teñir las

muestras si no tienen color natural ( como ejm algas).- Microscopio de contraste de fase. Aumenta el contraste entre las

célula sy el medio y no hace falta teñir. Es muy útil para observar células vivas.- Microscopio de campo oscuro. Sólo la luz que atraviesa la muestra

llega a la lente objetivo. La muestra aparece iluminada sobre un campo oscuro.- Microscopio de fluorescencia. Permite observar componentes

fluorescentes en la célula o células teñidas con compuestos fluorescentes.

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO.El primer microscopio electrónico no estuvo puesto a punto hasta mediados del siglo XX. Permitió un avance en el estudio de los orgánulos, células las procariotas y virus.Este instrumento funciona con la emisión de un haz de electrones en lugar de luz, en un tubo vacio en el que en lugar de lentes se disponen electroimanes.

Existen dos tipos de microscopio electrónico:- Microscopio electrónico de Transmisión (MET). Las muestras se

cortan en secciones muy finas (500 nm), se montan en una rejilla de cobre y se tiñen con metales pesados para que choquen en ella los electrones. Las imágenes se observan en una pantalla. La capacidad de aumento de un microscopio electrónico es de hasta un millón de aumentos (mil veces más que el mo) . El poder de resolución es de hasta 4ª. Esto permite ver los ribosomas, los detalles de la estructura de los orgánulos ( como por ejemplo de la membrana celular). Las estructuras celulares que se observan a microscopia electrónica y no por óptica se llaman ultraestructuras.

- Microscopio electrónico de barrido (MEB). Sirve para visualizar la superficie de las muestras en relieve. Las muestras no se cortan en secciones. Se cubren con una capa fina de metal pesado como el oro y los electrones no atraviesan la uestra sino que la barren y emiten electrones secundarios cuya intensidad depende del relieve, lo que origina una imagen tridimensional. Este microscopio permite un aumento menor ( 20000) y el tamño mínimo observables es de 10nm.

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CRIOFRACTURA. Es una técnica utilizada con el microscopio electrónico. Es muy útil para el estudio de las superficies cortadas y orgánulos celulares. El proceso comprende tres pasos:

1. Congelación de la muestra ( muy rápida para que no se formen cristales.

2. Fractura con una cuchilla. No hay corte sino fractura por las líneas de mímina resistencia.

Sombreado metálico. Después se destruye el material biológico con detergentes y sólo queda el molde de metal que se observa al microscopio electrónico. Señala el tipo de técnica que se ha utilizado para observar estas células y orgánulos.

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INCLUDEPICTURE "http://eos.cnice.mecd.es/mem2001/biologia/galeria/images/mitosis6.jpg" \* MERGEFORMATINET

http://eos.cnice.mecd.es/mem2001/biologia/galeria/images/mitosis6.jpg







3B. RADIOAUTOGRAFÍA.Sirve para identificar determinadas sustancias dentro de la célula o el camino que siguen dentro ello. Para ello se marcan determinados componentes celulares con sustancias radiactivas. Por ejemplo, si se quiere saber qué células sintetizan ARN, se añade uridina radiactiva durante un tiempo. Todo el ARN fabricado será radiactivo. Bastará cubrir la preparación con una emulsión fotográfica para que las radiaciones impresionen la película y al revelarla se observe la radiactividad en los núcleos y los ribosomas, lugar donde se encuentra el ARN.¿Qué sustancia radiactiva utilizarías para detectar el ADN?

3.c. INMUNOHISTOQUÍMICA.Consiste en teñir determinadas estructuras celulares utilizando anticuerpos específicos para ellas pegados a colorantes fluorescentes,. Después sólo hay que observar la preparación al microscopio de fluorescencia.

3d. FRACCIONAMIENTO CELULAR.

Algunos aspectos del estudio de la célula requieren la separación de los orgánulos celulares, para lo que se utiliza la técnica del fraccionamiento celular que consiste en:

1. Homogenización: consiste en romper las células con distintas técnicas: uso de una disolución hipotónica, ultrasonidos, aplastamiento en un tubo de vidrio con un émbolo...

2. Separación de los distintos orgánulos celulares. Se realiza por medio de centrifugación de alta velocidad diferencial (centrifugaciones sucesivas a distintas velocidades) . Cada velocidad hace que se sedimenten unos orgánulos celulares y no otros según sea su tamaño.

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