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MÓDULO FORMATIVO 4

CITOLOGÍA Y GINECOLOGÍA

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UNIDAD FORMATIVA 1: CITOLOGÍA GENERAL

1.1. La célula, la unidad fundamental de la vida1.2. La célula como ser vivo

1.3. Células eucariotas1.4. Muerte celular

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1. CITOLOGÍA GENERAL

1.1. LA CÉLULA, LA UNIDAD FUNDAMENTAL DE LA VIDAEl desarrollo de la teoría celular es una ilustración de cómo han interaccionado

hechos e ideas, que junto a los avances técnicos, han permitido obtener una visión precisa y de gran complejidad de los organismos vivos y en particular de la célula. En , el cientí co inglés obert oo e, observó por primera ve con un microscopio abricado por él mismo, un corte de corcho. oo e observó que el material era poroso y que esos poros, en su conjunto, formaban cavidades poco profundas a modo de cajas a las que llamó células. o que oo e había observado no eran células vivas. Esto fue publicado en su libro Micrographía, utilizándose por primera vez la palabra célula. No fue hasta unos años más tarde, cuando Marcelo Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas.

ue el primer cientí co en estudiar tejidos vivos al microscopio.

En este periodo más temprano de desarrollo de la teoría celular, los cientí cos contaban con microscopios simples que únicamente les permitían acumular hechos relativos a las células. Ya en el período medio de desarrollo de la teoría celular no solo comprendió la observación, sino también los intentos de poder a llegar a generalizaciones a partir de descubrimientos más concretos. En 1839 ocurrieron dos hechos que cambiaron el curso más rudimentario en relación con este tema ur inje, en ohemia, acuña el término protoplasma para referirse al contenido vivo de la célula, y los alemanes Schleiden y Schwann presentan la idea de que todo ser vivo está formado por células, fundamentando así el nacimiento de lo que más tarde sería la teoría celular, en la que se de ne un concepto base y trascendental: la célula es la unidad fundamental de todo ser vivo tanto en función como también en estructura.

a teoría celular de ne a la célula como la unidad fundamental de la vida

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Citología general

Por tanto, la teoría celular puede quedar resumida en las siguientes a rmaciones:

Todos los organismos están formados por una o más células.

La célula es la unidad básica de estructura y función de los organismos.

Las células nuevas provienen, por reproducción celular, de células que ya existen (Alexander et al. 1992; Galván y Bojórques, 2002; Velásquez, 2005; Sampieri y Pineda, 2007).

De esta forma, en el siglo XIX nace un nuevo periodo para la ciencia con la teoría celular, que sustenta e ilumina el camino hacia el desarrollo de la biología. Partiendo de la unidad fundamental de cualquier ser vivo que es la célula, se pudo profundizar en el conocimiento de los organismos, obteniendo unos resultados de estudio más detallados sobre la organización, desarrollo y diferenciación de los mismos.

1.2. LA CÉLULA COMO SER VIVO

La célula es la estructura más pequeña capaz de desempeñar todas las funciones vitales. Para entender cómo funciona el cuerpo humano desde un punto de vista complejo, tenemos que comprender cuáles son sus partes, cómo están organizadas y como han de relacionarse entre sí para que este funcionamiento sea e caz.

Siguiendo un orden jerárquico, observamos la división del cuerpo humano en distintos niveles de organización que quedan explicados en la siguiente imagen.

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UNIDAD FORMATIVA 1: Técnicas de apoyo psicológico y social en situaciones de crisisMÓDULO 4: CITOLOGÍA Y GINECOLOGÍA

Se pueden distinguir las células en dos grandes grupos:

Procariotas: Son células sin núcleo de nido (llamado nucleoide), cuyo material genético (ADN) se encuentra disperso en el citoplasma. Los procesos metabólicos se realizan por fermentación. Ejemplos de estas células son las bacterias y las algas.

Eucariotas: Son células con núcleo verdadero (presencia de membrana), donde se encuentra el material genético (ADN). Los organismos eucariontes (formados por estas células) pueden ser unicelulares o pluricelulares. Necesitan O2 para realizar los procesos metabólicos. Ejemplos de estas células son las del cuerpo humano en las que centraremos el estudio.

1.3. CÉLULAS EUCARIOTASPueden encontrarse libres en un uido, asociadas, para realizar una función

común; o unidas por el citoplasma, como las células de la placenta.

La forma puede variar según su función. Así las células de la sangre son redondeadas, las que revisten cavidades pueden ser planas, cúbicas o cilíndricas; las que realizan movimientos de tracción son de forma alargada y las células nerviosas tienen forma estrellada.

Por su tamaño se distinguen pequeñas o enanas (3-15 μ), grandes (12-30 μ), y gigantes ( 30 μ).

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Citología general

Representación de una célula eucariota

A continuación se describen forma más detallada los componentes de la célula:

1.3.1. Membrana plasmáticaDelimita a la célula con el exterior, manteniendo su integridad. Está compuesta

por proteínas, lípidos y glúcidos en menor medida. La membrana incluye al citoplasma, que es la matriz líquida de la célula. Abundan en ella proteínas que regulan el paso intermembrana en ambos sentidos (interior-exterior) y que reciben el nombre en su conjunto de permeasas.

La teoría del mosaico uido es la más común para dar explicación a su estructura, aunque existes otras. Se trata de una doble capa de moléculas de fosfolípidos. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrosoluble y una cola liposoluble, por tanto la cabeza es afín al agua y la cola enemiga del agua. Es por eso que las cabezas miran hacia el medio acuoso, mientras las colas quedan en el interior de la bicapa. En ella encontramos colesterol mezclado con las moléculas de fosfolípidos, que hacen posible que la membrana sea estable y resistente (a pesar de tratarse de un medio uido).

1.3.2. Propiedades de la membranaPodemos agrupar dichas propiedades en cinco: semipermeabilidad, asimetría,

uidez, reparación y renovación.

Semipermeabilidad

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Esta propiedad se debe al ambiente hidrófobo interno de la membrana creado por las cadenas de ácidos grasos de los lípidos, difícil de cruzar por las moléculas con carga eléctrica neta. Esto permite a las membranas mantener separados el medio intracelular del extracelular y, por tanto, impedir la libre difusión de numerosas moléculas a su través (como medida de protección).

Me rana plas tica Modelo del osaico uido

Sin embargo, la permeabilidad es selectiva. Así, moléculas pequeñas sin carga, por ejemplo el CO2, N2, O2, o moléculas con alta solubilidad en grasas como el etanol cruzan las membranas prácticamente sin oposición, por difusión pasiva. La permeabilidad de la membrana es menor para aquellas moléculas con cargas pero globalmente neutras (el número de cargas negativas iguala al de cargas positivas) como el agua o el glicerol. Se podría pensar que el agua difunde libremente por las membranas pero no es así y por ello en determinadas membranas existen unas moléculas denominadas acuaporinas que facilitan el cruce de la membrana por parte del agua. Es menor aún la capacidad de atravesar la membrana para moléculas grandes neutras pero con cargas, como la glucosa. Sin embargo, es altamente impermeable a los iones y a las moléculas que también carga neta.

La desigual distribución de iones y moléculas entre ambos lados de la membrana es la base para la creación de los gradientes químicos y eléctricos. La medida de esa diferencia de concentración de cargas es lo que se llama potencial de membrana, que se usa para muchas funciones celulares, como por ejemplo la síntesis de ATP o la transmisión del impulso nervioso. La semipermeabilidad de la membrana también permite el fenómeno de la ósmosis, es decir, el ujo de agua hacia donde más concentración de solutos haya.

Cola hidrófoba fosfolípidoProteínas

(permeasas)

Cabe a hidró la fosfolípido

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Citología general

Fluidez

Es la capacidad de una molécula que forma parte de una membrana para desplazarse por ella.

Asimetría

Las dos hemicapas de las membranas tienen moléculas diferentes creando ambientes moleculares distintos a ambos lados de la membrana.

Rotura y fusión

Las membranas son gobernadas por las proteínas, pueden escindirse y fusionarse. Los compartimentos con membranas son versátiles gracias a ellas.

Reparación

La membrana plasmática se rompe con facilidad. Los tejidos, sometidos a tensiones sufren un proceso de rotura de la membrana plasmática, como ocurre frecuentemente en las células musculares.

La célula cuenta con mecanismos para evitar que su contenido citoplasmático salga al exterior y se rompan las diferencias entre el medio interno y externo. Esto es letal para la célula si se prolonga más de unos cuantos segundos. Hay dos maneras de sellar la membrana según el tipo de daño que se produzca. Cuando los daños son pequeños (normalmente menores a 0.2 μm) las propiedades de los lípidos de la membrana son su cientes para repararlos. Ello es debido a que los lípidos en el borde de la membrana adoptan una disposición inestable que fuerza a dichos bordes a encontrarse y a sellarse.

Cuando se produce una rotura mayor entra calcio a favor de gradiente de concentración que hace que el citoesqueleto se desorganice parcialmente en la zona dañada y su efecto sobre la membrana disminuye, se rebaja así la tensión y aumenta la velocidad de resellado. Cuando los daños son grandes (más de 0.2-0.5 μm) los bordes rotos libres de la membrana están demasiado lejos para que puedan autosellar. El proceso sería el siguiente: la amplia rotura produce una gran entrada de calcio, éste provoca la fusión de compartimentos membranosos (endosomas, lisosomas, vesículas próximas y otros compartimentos especializados) próximos al lugar de la rotura creándose un macrocompartimento, el cual terminaría por fusionarse con los bordes de la membrana plasmática.

Las células y los tejidos tienen mecanismos para adaptarse a las tensiones mecánicas repetitivas.

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1.3.3. Funciones de la membrana plasmática

Barrera físicaCreación de

compartimentosCreación de gradientes

iónicosTransmisión de

informaciónProducción de ATP

Transporte activo Posee receptores y enzimas

1.3.4. GlucocálixLa membrana plasmática de las células eucariotas está recubierta en la

super cie exterior por una capa laxa de oligosacáridos y polisacáridos denominada glucocálix.

Sus funciones son:

- Proporcionar protección mecánica y uímica a la super cie celular frente a las lesiones.- Representa la zona de identi cación de las células. Mediante él entran en contacto y comunicación diferentes células. - La moléculas glucídicas actúan como antígenos sobre los que se jan los anticuerpos especí cos que determinan el comportamiento inmunológico de las células. La función de estas moléculas hace que, por ejemplo, en un trasplante las células trasplantadas no sean reconocidas como propias y sean rechazadas por las receptoras.- El glucocálix actúa también como receptor de moléculas (hormonas), agentes patógenos (virus, bacterias) o sus toxinas.- También interviene en la regulación del crecimiento y en la reproducción celular. Las células cancerosas tienen un glucocálix diferente al de las células normales correspondientes, y no están sometidas a la inhibición por contacto.- Los polisacáridos de la super cie celular tienen también una importante función en el proceso de la fecundación. La glucoproteína que rodea al óvulo es la responsable de la reacción acrosomal, mediante la cual un espermatozoide fecunda al óvulo.

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Citología general

1.3.5. Mecanismos de transporte a través de la membranaConsiste en el intercambio de moléculas entre el interior y exterior de la célula.

Tenemos dos tipos de transporte: Transporte pasivo (sin gasto de energía) y transporte activo (en contra gradiente y por tanto, con gasto de energía, ATP). En el transporte activo manejamos el término potencial de membrana, que se de ne como la diferencia de concentración de iones a ambos lados de la misma.

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1.3.6. CitoplasmaEs el espacio existente entre la membrana externa y el núcleo. En él se

encuentran suspendidos los orgánulos o componentes membranosos y tienen lugar los procesos bioquímicos y metabólicos. También interviene en el mantenimiento de la polaridad de la célula. En él se produce la formación del huso mitótico.

- Lisosoma: Es un orgánulo cubierto por membrana, en cuyo interior existen enzimas hidrolíticas que le dan a este orgánulo una función de digestión intracelular. Presentes en los glóbulos blancos. - Peroxisomas o microcuerpos: Similares a los lisosomas, pero las enzimas son distintas (contienen oxidasas). Se encuentran en células fagocíticas. - Mitocondrias: Son la principal fuente de energía de la célula y sintetizan ATP. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas. Cuanto más trabajo realiza una célula, más mitocondrias hay en su citoplasma. Posee una membrana externa y otra interna (que se repliega sobre sí mismas formando crestas), de estructura casi idéntica a la membrana plasmática de la célula. - Retículo endoplasmático: signi ca red inmersa en el citoplasma que se extiende por toda su super cie. Hay dos tipos de retículo endoplasmático:- Retículo endoplasmático rugoso (RER): tiene ribosomas asociados a su estructura. Sintetiza proteínas.- Retículo endoplasmático liso (REL): no tiene ribosomas asociados a su estructura. Sintetiza lípidos y carbohidratos complejos.

Los ribosomas están situados en el citoplasma. Se ocupan de la síntesis de proteínas y su composición es de ARN y proteínas. Están formados por dos piezas, pequeña subunidad y gran unidad que encajan para formar el orgánulo completo.

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- Centrosoma: Se encuentra próximo al núcleo y se considera el centro organizador de microtúbulos (tanto en la formación, como en la destrucción de los mismos). Desempeña un importante papel en el proceso de división celular en el momento de la formación del huso cromático (formado por microtúbulos). Los centriolos son orgánulos con forma de cilindros, formados por nueve haces de microtúbulos. A una pareja de centriolos se les llama diplosoma. Los centriolos se rodean de un material proteico denso llamado pericentriolar, formando así el centrosoma o COMT (centro organizador de microtúbulos). - Citoesqueleto: Esta matriz brosa de proteínas se extiende por el citoplasma entre el núcleo y la cara interna de la membrana plasmática, ayudando a de nir la forma de la célula e interviniendo en la locomoción y división celular. Podemos agregar que el citoesqueleto condiciona el movimiento de las organelas del interior de la célula y tiene gran importancia metabólica, dando un andamiaje a los procesos moleculares que se realizan en el citoplasma. Los tres sistemas primarios de bras que componen el citoesqueleto son: micro lamentos (funciones de locomoción), microtúbulos (responsable de la forma celular, intervienen en la formación del huso cromático en la división celular, también cumple funciones de locomoción) y lamentos intermedios (otorga a la célula propiedades de resistencia mecánica).

El centrosoma se puede considerar parte del citoesqueleto por la relación tan estrecha que guardan entre sí.

1.3.7. NúcleoEs una de las estructuras celulares más grandes. Puede variar en número y

forma, siendo la más frecuente la esférica. Su ubicación en la célula es central. En él se encuentra el ADN, las moléculas de la herencia. El núcleo está rodeado por la envoltura nuclear, una doble membrana interrumpida por numerosos poros nucleares. Los poros actúan como una compuerta selectiva a través de la cual ciertas proteínas ingresan desde el citoplasma, permitiendo también la salida del ARN y sus proteínas asociadas.

La envoltura nuclear es sostenida desde el exterior por una red de lamentos intermedios dependientes del citoesqueleto, mientras que la lámina nuclear, la cual se localiza adyacente a la super cie interna de la envoltura nuclear, provee soporte interno.

El núcleo también tiene un nucleoplasma, en el cual están disueltos sus solutos y un esqueleto lamentoso, la matriz nuclear la cual provee soporte a los cromosomas y a los grandes complejos proteicos que intervienen en la replicación y transcripción del ADN.

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Dentro del núcleo distinguimos una estructura no membranosa formada por ARN llamada nucléolo.

De esta forma, podemos decir que el núcleo tiene tres funciones principales, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN:

Almacenar la información genética en el ADN.

Recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN.

Ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas, a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

En el núcleo se localizan los procesos a través de los cuales se llevan a cabo dichas funciones. Estos procesos son:

La duplicación del ADN y su ensamblado con proteínas (histonas) para formar la cromatina (que dará lugar a los cromosomas).

La transcripción de los genes a ARN y el procesamiento de éstos a sus formas maduras, muchas de las cuales son transportadas al citoplasma para su traducción.

La regulación de la expresión genética.

1.3.8. Ciclo celularSe de ne como conjunto de sucesos ordenados que llevan al crecimiento

(replicación del ADN) y división de la célula (mitosis y meiosis), obteniendo como resultado dos células hijas.

Se conoce como síntesis de proteínas (anabolismo proteico) al proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En este proceso, se transcribe el ADN (situado en el núcleo) en ARN. Esta labor es llevada a cabo en los ribosomas situados en el citoplasma celular. El ARNm (mensajero) se forma y sale del núcleo con la información transcrita hacia un ribosoma. En el ribosoma se encuentra el ARNr (ribosómico), que traducirá la información habida en el ARNm que venía del núcleo (ya tendríamos el mapa de cómo irán colocados los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica). El ARNt (de transferencia) irá transportando aminoácidos desde el citoplasma hasta el ribosoma colocándolos en el lugar especí co que ha indicado el ARNm. na vez formados los polipéptidos adecuados, las enzimas del RE, aparato de Golgi o citoplasma los juntan, formando moléculas completas de proteínas (protrombina,

brinógeno, albúminas son ejemplos de proteínas sintetizadas por células hepáticas).

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1.3.8.1. Crecimiento celular o replicación de ADNConceptos:

Ácido nucleico: Un ácido nucleico está compuesto por nucleótidos, que a su ver se componen de una pentosa, una base nitrogenada (guanina, citosina, uracilo, adenina, timina) y un radical fosfato. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN o ácido desoxirribonucleico y el ARN o ácido ribonucleico. Sus funciones son las de trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas especí cas. Su estructura tiene una forma helicoidal.

Cromosoma: Son cadenas de ADN enrolladas. Si esta cadena la dividimos en segmentos, cada segmento constituiría un gen. Cada gen contiene la información de un carácter hereditario (por ejemplo, color de pelo). La sección en la que se encuentra un gen en el ADN se denomina locus. Un cromosoma posee numerosos genes. El conjunto de genes que determina todos los caracteres hereditarios de una especie, constituyen el genoma (o genomio, utilizado en términos lingüísticos más correctos).

Genotipo y fenotipo: Llamamos genotipo al código escrito en nuestros genes (tener la alteración que produce la hemo lia en un gen), y fenotipo a su manifestación (padecer la hemo lia).

La replicación del ADN o crecimiento celular, solo tiene lugar en ciertas fases del ciclo celular. Las fases del ciclo celular se describen a continuación:

En la fase G0, la célula se encuentra en estado quiescente, cumpliendo con su función correspondiente, aunque en esta fase la célula no está preparándose para la división es donde llega la señal proteica.

La fase G1, es llamada primera fase de crecimiento. Se inicia con una célula hija que proviene de la división de la célula madre (previa mitosis). La célula aumenta de tamaño, se sintetiza nuevo material citoplásmico, sobre todo proteínas y RNA. Es la fase más larga.

En la fase S o de síntesis, la célula deja de crecer para dar paso a la duplicación del ADN.

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En la fase G2 la célula está en reposo antes de la división. Durante esta fase se sintetizan los microtúbulos que darán lugar al huso mitótico. La célula tiene una doble replicación de ADN y se prepara para la división celular.

2. División celular

a) Mitosis

Es un proceso continuo de organización y distribución del ADN del núcleo durante la división celular que consta de cuatro fases:

1. Profase: Se produce una condensación y acortamiento de los cromosomas constituidos por dos cromátidas unidas en el centro por el centrómero. Al nal de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. 2. Metafase: Aparece el huso, donde se insertan los cromosomas desplazándose hacia el ecuador del mismo, dando lugar a la placa metafásica o ecuatorial.3. Anafase: Las cromátidas se separan por división del centrómero. Cada parte del centrómero emigra en direcciones opuestas arrastrando con ellos una cromátida. De esta forma se distribuye el material genético en dos copias idénticas. 4. Telofase: Las cromátidas se descondensan y se reconstruye la membrana nuclear alrededor de cada grupo cromosómico. Por último se divide el citoplasma (citoquinesis). El resultado son dos células hijas con idéntica carga genética.

b) Meiosis

Es el tipo de división celular que sólo se produce en las células sexuales primitivas (espermatogonias en el hombre y oogonias en la mujer) durante su transformación en células sexuales maduras (gametos). Los gametos masculinos se denominas espermatozoos y los femeninos huevos. El ser humano presenta en sus células somáticas 46 cromosomas organizados en pares homólogos, dando lugar, por tanto, a 22 pares de cromosomas. El último par (el 23) es el que de ne el sexo, siendo xx el femenino y xy el masculino.

Durante la meiosis (también llamada división reduccional), el número diploide de cromosomas (46) de la primitiva espermatogonia u oogonia, se reduce al número haploide de 23, que se encuentra en los gametos.

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Dividimos la meiosis en dos fases:

Meiosis I: Antes de esta fase, la célula sufre una mitosis (anteriormente descrita), dando lugar a dos células hijas idénticas. En la meiosis I, la célula hija resultante de la mitosis se divide dando lugar a dos células con cromosomas duplicados (formado por dos cromátidas unidas por el centrómero).

Meiosis II: Por una segunda mitosis (se separan las cromátidas y emigran en direcciones opuestas arrastradas por la mitad del centrómero), resultan cuatro células haploides.

Por tanto podemos a rmar ue una meiosis iene dada por dos mitosis.

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Tabla comparativa entre mitosis y meiosis

Mitosis MeiosisResultado nal Células

diploidesCélulas

haploidesCélulas Somáti-

casSexuales

Periodo de interfase Dupli-cación DNA

No du-plicación

DNAAlineamiento y

apareamiento de los cromosomas

Libre Organiza-da

Duración Corta LargaCarga genética 46 cro-

mosomas23 cro-

mosomas

1.4. MUERTE CELULARSe postula que cada célula tiene un número determinado de divisiones, que

se conoce como número de ay ic (reloj biológico). Llegados a este punto, la célula muere pudiéndolo hacer de dos maneras:

Necrosis: Es un proceso accidental originado por causas externas (lesiones celulares que veremos en patología). No cumple ninguna función biológica.

Apoptosis: Muerte celular programada controlada genéticamente (proceso siológico).

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