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La célula y sus componentes

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Histología 2016

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La célula y sus componentes

  1. 1. La célula. Componentes celulares. Reproducción celular. Profesor: N. Tomás Atauje Calderón Histología Obstetricia UPSB – Ciclo III
  2. 2. Célula • Mínima porción de materia viva, capaz de realizar metabolismo, crecer y reproducirse. • Unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos. • Todos los seres vivos están formados por células y esto es debido a que todos provienen de un ancestro común (el cual fue un ser unicelular).
  3. 3. Características de la célula • Todas las células presentan ciertas características en común a pesar de sus diferencias; entre ellas tenemos: Estado coloidal; tamaño microscópico; citoplasma con ribosomas; presencia de los dos ácidos nucleicos y producción de ATP. • Constitución física coloidal: Son sistemas heterogéneos constituidos por biomoléculas orgánicas e inorgánicas distribuidas en dos fases: Dispersa (proteínas y agregados moleculares hidratados o unidas a agua ligada) y dispersante (agua libre). • Tamaño microscópico: Tamaño menor a las 100 micras, visibles al microscopio. • Forma funcional: Varía según su función; además puede verse relacionada a la presión que ejercen las células vecinas, la presión osmótica y el citoesqueleto.
  4. 4. Clasificación de las células • Se clasifican según su organización estructural; encontramos dos tipos: • Célula procariota: “Células sin núcleo”. El material genético es un cromosoma que se localiza disperso en una región citoplasmática denominada nucleoide. Se trata de una molécula de ADN circular carente de proteínas histonas. No posee citoesqueleto ni organelas membranosas. Solo posee ribosomas 70S para elaborar proteínas. • Célula eucariota: “Células con núcleo”. Su ADN se asocia a proteínas básicas llamadas histonas, constituyendo la cromatina. La cromatina, el nucléolo, el carioplasma y la carioteca constituyen el núcleo celular. Posee citoesqueleto, organelas membranosas, sistema de endomembranas y ribosomas 80S.
  5. 5. Célula procariota
  6. 6. Células eucariotas
  7. 7. Estructura de la Célula Eucariota • Se pueden diferenciar 4 regiones en una célula típica: Matriz extracelular; membrana plasmática; Citoplasma y Núcleo. Matriz extracelular: • A veces no es considerada como una región de la célula. • Está constituida por una gran variedad de sustancias secretadas por las células. • En el caso de las plantas, hongos y algas se conoce como pared celular.
  8. 8. Pared celular • La pared celular de las plantas está formada por capas. • La capa más externa es delgada y se conoce como pared primaria; está compuesta de hemicelulosa. • La capa interna es más gruesa y se conoce como pared secundaria; está compuesta principalmente de celulosa. • También se puede diferenciar una capa delgada que se conoce como laminilla media; ésta une (pega) las células vegetales adyacentes. • La mayoría de células vegetales están conectadas entre sí mediante canales tubulares conocidos como plasmodesmos.
  9. 9. Pared celular * La pared celular de los hongos posee quitina y la de las algas posee celulosa. **La matriz extracelular de algunos protozoarios está compuesta de secreciones proteicas impregnadas de sales minerales; y en el caso de los animales es de glucoproteínas.
  10. 10. Membrana plasmática • También llamada Membrana citoplasmática o Plasmalema. • Envuelve al citoplasma; tiene una estructura lipoproteica, permeable y selectiva. • Está constituida por una doble capa de fosfolípidos que tiene proteínas asociadas, las cuales pueden estar sumergidas (integrales o intrínsecas) o solo presentes en la superficie (periféricas o extrínsecas). • La cara externa presenta glúcidos asociados tanto a proteínas como a lípidos, mientras que la cara interna no; por eso se dice que la membrana es asimétrica.
  11. 11. Membrana plasmática • La membrana es semilíquida y permite el movimiento lateral de las proteínas, por eso decimos que la membrana es fluida. Esta fluidez es gracias a la presencia de ácidos grasos poliinsaturados dentro de los fosfolípidos y glucolípidos. • Los esteroides mantienen la fluidez aún frente a los cambios de temperatura. • Glucocálix: Se llama así al conjunto de moléculas de glúcidos y péptidos que se proyectan sobre la membrana y forman parte de ella. Entre sus funciones tenemos: ▫ Adhesión entre células o entre una célula y un sustrato orgánico. ▫ Moléculas de identidad celular (antígenos). ▫ Moléculas receptoras en la superficie celular.
  12. 12. Membrana plasmática
  13. 13. Funciones de la membrana • Compartimentalización: Separa el medio intracelular del extracelular. • Transporte: Permite el intercambio de materiales con el medio extracelular. • Comunicación intercelular: Algunas proteínas funcionan como receptores o mensajeros intercelulares. • Reconocimiento celular: Algunas proteínas de membrana participan como moléculas que reconocen la superficie de otras células. • Uniones intercelulares: Mediante nexos o uniones estrechas.
  14. 14. Transporte transmembrana • También conocido como intercambio de materiales. • Las células van a tomar nutrientes de su medio externo y además van a eliminar desechos y otros productos. • El intercambio de materiales se da de dos formas: • Transporte pasivo: Cuando se realiza sin gasto de ATP (a favor de la corriente). Existen dos tipos: ▫ Difusión simple: Difusión de moléculas pequeñas (Ósmosis y Diálisis). ▫ Difusión facilitada: Cuando participan transportadores proteicos.
  15. 15. Transporte transmembrana • Transporte activo: Cuando se realiza gastando ATP (en contra de la corriente). Podemos encontrar dos tipos: ▫ Transporte por bombas: Acoplan el transporte de solutos contra gradiente generando energía libre; hidrolizan el ATP para obtener ADP y fosfato libre. Pueden transportar una o varias sustancias a la vez, incluso en sentidos opuestos, como en el caso de la Bomba Sodio-Potasio.
  16. 16. Transporte transmembrana ▫ Transporte en masa: Cuando las sustancias resultan muy grandes para penetrar o salir a través de la membrana, son movilizadas mediante la modificación de la forma de la célula y un gasto de ATP. Encontramos dos tipos:  Endocitosis: Incorporación de materiales en masa. Existen 3 tipos:  Fagocitosis: Ingreso de material sólido.  Pinocitosis: Ingreso de material líquido.  Mediada por receptores: Solo ingresa la sustancia para la cual existe un receptor de membrana específico.  Exocitosis: Proceso de eliminación en masa. Existen 3 tipos:  Egestión: Sustancias no digeridas por los lisosomas (defecación celular).  Secreción: Productos anabólicos que cumplen funciones fuera de la célula.  Transcitosis: Cuando una sustancia atraviesa el citoplasma celular de un lado al otro.
  17. 17. Endocitosis Exocitosis
  18. 18. Citoplasma • Región intracelular con la mayor actividad biológica. • Se extiende entre el núcleo y la membrana citoplasmática. • Puede presentar acumulaciones de materiales orgánicos e inorgánicos llamados inclusiones; entre ellos tenemos los gránulos de almidón y los cristales de oxalacetato de calcio. • En el citoplasma se pueden diferenciar 4 zonas: Matriz citoplasmática, sistema de endomembranas, organoides y organelas.
  19. 19. Matriz citoplasmática • Componente fluido que rodea a los orgánulos celulares; también se le conoce como hialoplasma o citosol. • En el citosol se realiza la mayoría de reacciones metabólicas, incluida la traducción de ARN mensajero y la glucólisis. • La matriz citoplasmática contiene microtúbulos y microfilamentos los cuales constituyen el esqueleto celular o citoesqueleto. • El citoesqueleto posee 3 tipos de filamentos: ▫ Microtúbulos; formados por proteínas tubulinas. Participan en la formación de centriolos, cilios y flagelos. ▫ Filamentos intermedios; formados por varias proteínas. Participan en la estructura de la célula y dan soporte a las organelas. ▫ Microfilamentos; formados por proteínas actinas. Participan en la fagocitosis, exocitosis y citocinesis.
  20. 20. Organelas • En el citoplasma de una célula se pueden encontrar los orgánulos u organelas, los cuales se pueden diferenciar en tres grupos: ▫ Sistema de endomembranas: Comprende a las organelas que presentan membranas plasmáticas conectadas al núcleo. Solo se presentan en las células eucariotas. ▫ Organelas membranosas u Organelas propiamente dichas: Estructuras delimitadas por membranas. Solo se presentan en células eucariotas. ▫ Organelas no membranosas u Organoides: Asociaciones supramoleculares que carecen de membranas. Se pueden presentar en las células procariotas y eucariotas.
  21. 21. Sistema de endomembranas • Formado por conductos y cisternas delimitadas por membranas y que se encuentran interconectadas. • A este sistema pertenecen la carioteca, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. • Carioteca: Envoltura nuclear; está formada por sacos aplanados formados por una doble membrana que rodean el contenido celular. Presenta poros que permiten la transferencia de moléculas entre el núcleo y la matriz citoplasmática. En la membrana externa existen ribosomas adheridos a su superficie; por lo cual posee la capacidad de sintetizar proteínas.
  22. 22. Sistema de endomembranas • Retículo endoplasmático: Se presenta como una red de túbulos y vesículas aplanadas y redondeadas, que se comunican entre sí y con la carioteca. • Delimita espacios (compartimentalización) donde se pueden almacenar y distribuir sustancias dentro de la célula. Además sirve como soporte mecánico del citoplasma e interviene en la reconstrucción de la membrana nuclear. • Comprende dos partes diferenciadas: ▫ Retículo endoplasmático rugoso (RER): También llamado retículo endoplasmático granular. Presenta ribosomas adheridos a su superficie externa; sintetiza proteínas de exportación. ▫ Retículo endoplasmático liso (REL): También llamado retículo endoplasmático agranular. No presenta ribosomas en su superficie; participa en la síntesis de lípidos (esteroles).
  23. 23. Retículo endoplasmático
  24. 24. Sistema de endomembranas • Aparato de Golgi: Formado por un conjunto de 5 a 8 sacos o cisternas aplanadas. Estos sacos son suministrados permanentemente por el retículo endoplasmático hacia la parte interna o próxima del aparato de Golgi; ya que las cisternas desprenden vesículas. • El aparato de Golgi es abundante en las células secretoras de enzimas, de algunas hormonas y de anticuerpos (en células plasmáticas). • Tiene las siguientes funciones: ▫ Secreción: Secreta las proteínas formadas en el RER luego de asociarlas a carbohidratos. ▫ Glucosilación: Unión de glúcidos a proteínas o lípidos. ▫ Biogénesis de lisosomas: Algunas vesículas que se han desprendido, quedaran en el medio intracelular y formarán los lisosomas. ▫ Síntesis de polisacáridos: Celulosa para formar la pared celular. ▫ Formación del acrosoma en espermatozoides.
  25. 25. Aparato de Golgi
  26. 26. Organelas membranosas • Se caracterizan por estar delimitadas mediante membranas lipoproteicas y cumplir funciones vitales. Aquí encontramos a los plastidios, las mitocondrias, las vacuolas y los citosomas. • Plastidios: Son organelas que presentan doble membrana; un fluido interno denominado estroma y sacos membranosos llamados tilacoides. Pueden almacenar moléculas orgánicas y pigmentos; gracias los cuales pueden realizar la fotosíntesis. Además van a presentar ADN circular y ribosomas en su interior. • Mitocondrias: Son organelas formadas por doble membrana, siendo la membrana interna más grande y presentando crestas. Se encargan de la producción de energía y presentan ADN circular, así como algunos ribosomas (55S).
  27. 27. Organelas membranosas • Vacuolas: Organelas que almacenan agua y diversos solutos (pigmentos, alcaloides, sales, aceites). Las células vegetales poseen vacuolas gigantes que ejercen presión sobre la pared celular, contribuyendo al soporte de la célula. En los protistas de agua dulce, las vacuolas (contráctiles) les sirven para eliminar el exceso de agua del citoplasma. • Citosomas: Se caracterizan por contener enzimas y están delimitadas por una membrana. Se clasifican en: ▫ Lisosomas: Organelas vesiculares originadas del aparato de Golgi. Contienen enzimas hidrolíticas o digestivas y su función principal es la digestión celular. ▫ Peroxisomas: Organelas vesiculares en las cuales se forman y degradan los peróxidos. ▫ Glioxisomas: Organelas vesiculares típicas de las células vegetales; sus enzimas convierten los lípidos en glúcidos y con ello se obtiene energía.
  28. 28. Vacuolas y Lisosomas
  29. 29. Organelas no membranosas • Asociaciones supramoleculares que carecen de membrana y presentan una forma definida. • Aquí encontramos a los ribosomas, centrosomas, cilios y flagelos. • Ribosomas: Llevan a cabo la síntesis de proteínas a partir de la información genética. Están formados por dos subunidades, ambas constituidas por proteínas y ARN ribosómico, que fueron ensambladas en el nucléolo. Los ribosomas de las células procariotas (70S) están formados por subunidades 30S y 50S; mientras que en las células eucariotas (80S), las subunidades son 40S y 60S. Al realizar la síntesis de proteínas, se asocian al ARN mensajero y forman los polisomas; los cuales se pueden encontrar en la matriz citoplasmática, en la membrana del RER, en el estroma de los cloroplastos y en la matriz de la mitocondrias.
  30. 30. Organelas no membranosas • Centrosomas: Son asociaciones proteicas constituidas por dos cilindros huecos llamados centríolos que están rodeados por una masa proteica (centrósfera), de la cual se forman las proyecciones de microtúbulos que originan el áster. Cada centríolo está formado por nueve tripletes de microtúbulos. Los centrosomas forman el huso acromático durante la división celular en las células de animales, algunos protozoos y plantas inferiores (musgos y helechos). • Cilios y Flagelos: Presentan dos partes: ▫ Cinetosoma (cuerpo basal); con estructura similar a un centríolo. ▫ Axonema; formado por nueve pares de microtúbulos periféricos y dos microtúbulos en el centro. Son organelas que participan en la locomoción celular.
  31. 31. Núcleo • Es el centro de la regulación celular; se encarga de controlar y dirigir todas las actividades de la célula. • Es denso y se caracteriza por contener el material genético de las células. • La forma del núcleo varía según la forma de la célula que se trate. Generalmente es esférico en células esféricas, cúbicas y poliédricas; mientras que en las células cilíndricas suele tener forma ovoide. • La mayor parte de las células presentan un núcleo, pero existen células multinucleadas (músculo esquelético, células de hongos y protozoarios) así como algunas que carezcan de núcleo (eritrocitos y células cribosas). • El núcleo se puede dividir en dos partes: Carioteca y Región intranuclear.
  32. 32. Carioteca • Se denomina así a la envoltura nuclear. Es la estructura que delimita y separa el contenido nuclear del citoplasma. • Presenta membrana externa e interna y un espacio perinuclear entre ambas. Ambas membranas se ponen en contacto en los lugares conocidos como poros nucleares; los cuales miden aproximadamente unos 600 Å y permiten el intercambio de material genético entre el núcleo y el citoplasma. • El núcleo tiene un aspecto rugoso por la abundancia de ribosomas en su membrana externa.
  33. 33. Región intranuclear • Comprende tres partes: Carioplasma, nucléolo y cromatina. • Carioplasma: También conocido como nucleoplasma o “jugo nuclear”. Es una masa semilíquida, incolora, viscosa y coloidal; tiene una densidad mayor al citoplasma pero con una composición semejante en cuanto a proteínas, sales inorgánicas, fosfatos y bases nitrogenadas. • Nucléolo: Corpúsculo esférico compuesto de ARN y proteínas; está suspendido en el nucleoplasma y se encarga de la síntesis de ARN ribosómico y del ensamblaje de las subunidades del ribosoma.
  34. 34. Región intranuclear • Cromatina: Organización supramolecular de naturaleza nucleoproteica, compuesta por ADN y proteínas histonas, que poseen gran cantidad de arginina y lisina. La unidad estructural de la cromatina se conoce como Nucleosoma; el cual está compuesto de 200 pares de bases de ADN enrollado alrededor de 8 histonas (4 pares). Una histona adicional se va ubicar en el ADN espaciador o linker. Existen dos tipos de cromatina: ▫ Heterocromatina (condensada) ▫ Eucromatina (descondensada)
  35. 35. Cromosomas • Estructuras nucleoproteicas formadas por el enrollamiento de las fibras de cromatina. Portan los genes y son observables en una célula en división. • Cada cromosoma está formado por dos cromátides hermanas y ambas poseen una región estrecha llamada centrómero, el cual divide al cromosoma en dos brazos. • Presentan cinetocoros (placas proteicas) que son muy importantes para el proceso de división celular. • Según la posición del centrómero, se conocen 4 tipos de cromosomas: ▫ Telocéntricos: Centrómero a un extremo. ▫ Acrocéntricos: Centrómero casi a un extremo. ▫ Submetacéntricos: Centrómero casi al centro. ▫ Metacéntricos: Centrómero en el centro.
  36. 36. Cromosomas
  37. 37. Ciclo celular • Todas las células que intervienen en el crecimiento y el mantenimiento de los tejidos de los seres pluricelulares, están en constante división y formando nuevas células. • Las células procariotas solo pasan por dos fases: ▫ Crecimiento: Etapa en la que se duplica su ADN. ▫ Fisión binaria: Crecimiento de la membrana plasmática y obtención de dos células hijas. • El ciclo celular de una célula eucariota se puede dividir en dos etapas fundamentales: Interfase y División celular.
  38. 38. Interfase • Durante esta etapa la célula aumenta de tamaño, duplica sus estructuras y acumula reservas necesarias para la división celular. • Se pueden distinguir 3 fases en el proceso de interfase: ▫ Fase G1: Se caracteriza por un incremento en el volumen citoplasmático, debido a la formación de nuevas organelas y una intensa síntesis de proteínas. ▫ Fase S: Síntesis de ADN. Aquí ocurre el evento más importante, la duplicación de la cromatina. ▫ Fase G2: Se caracteriza por la acumulación de material energético para la división celular (ATP). También se da un incremento en el volumen de la célula. *Fase G0: Fase alternativa a la fase S; la célula no se prepara para la división celular aunque sigue realizando sus funciones metabólicas normales. La célula que pasa por esta fase puede aumentar de tamaño e incluso puede especializarse según el tipo de tejido al que pertenezca.
  39. 39. Ciclo eucariótico
  40. 40. División celular • Es el proceso por el cual una célula se divide en dos o cuatro células hijas. • Dependiendo de la cantidad de células obtenidas y de la carga genética que éstas posean, se pueden diferenciar dos procesos distintos: Mitosis y meiosis. • Ambos procesos pasan por dos etapas bien diferenciadas: ▫ Cariocinesis: División del contenido nuclear (información genética). Se puede dividir en 4 fases distintas. ▫ Citocinesis: División del contenido citoplasmático.
  41. 41. Mitosis
  42. 42. Mitosis • Proceso de división celular donde una célula eucariota diploide (2n) origina dos células hijas diploides iguales (2n). • La mitosis permite repartir el ADN duplicado en la interfase, de manera equitativa entre las células hijas (son genéticamente iguales). • La mitosis consta de 4 fases: • Profase: Se le puede dividir en dos partes: ▫ Profase temprana o Profase: Se condensa la cromatina y se forman los cromosomas dobles; se desorganiza el nucléolo y la carioteca. Los centrosomas duplicados van formando el huso mitótico a partir de la centrósfera; desde los cinetocoros cromosómicos también se van a formar fibras del huso. ▫ Profase tardía o Prometafase: La carioteca ya desintegrada permite la liberación de los cromosomas al citoplasma. El huso acromático se une a los cromosomas mediante los cinetocoros.
  43. 43. Mitosis • Metafase: Al comienzo de la metafase los microtúbulos del huso invaden el área central de la célula y los cromosomas se ubican en la región central celular formando la placa cromosómica ecuatorial. • Anafase: El alargamiento de las fibras centrosómicas y el acortamiento de las fibras cromosómicas del huso, ocasionan la separación de las cromátides hijas, ocasionando que migren hacia los polos de la célula. El centrómero precede al resto del cromosoma hijo como si fuera jalado por las fibras del huso. • Telofase: Los cromosomas se descondensan formando fibras de cromatina; éstas serán rodeadas por fragmentos de retículo endoplasmático y así se formará nuevamente la carioteca. Se vuelven a formar los nucléolos por los organizadores nucleolares de algunos cromosomas.
  44. 44. Mitosis • Citocinesis: Luego de la telofase aún existen haces de microtúbulos en la zona ecuatorial (fibras interzonales), que se entremezclan con vesículas y formarán el cuerpo intermedio. En el ectoplasma ecuatorial existe un anillo de microfilamentos que consumen ATP; la contracción de estos filamentos permite la formación de un surco que se va profundizando y divide a la célula. *En las células vegetales se forma el fragmoplasto por la concurrencia de vesículas del Aparato de Golgi, las cuales se fusionan para formar parte de la membrana de las células hijas. La separación de las células hijas se complementa con la formación de la pared celular entre estas membranas mediante secreción celular.
  45. 45. Meiosis
  46. 46. Meiosis • Proceso de división celular en el que a partir de una célula diploide (2n) se forman 4 células haploides (n) o con la mitad de la carga cromosómica. Este proceso solo ocurre en los órganos sexuales de animales y plantas. • Este proceso implica necesariamente dos divisiones: La primera división meiótica (meiosis I) es una división reductiva, ya que de una célula diploide se originan dos células haploides. La segunda división (meiosis II) es una división equitativa, ya que separa las cromátides hermanas de las células haploides.
  47. 47. Meiosis I • También llamada Meiosis reduccional. A partir de una célula diploide (2n) se forman dos células haploides (n). • Consta de 4 fases: • Profase I: Es la fase más compleja de la meiosis. Se divide en 5 períodos: ▫ Leptoteno o Leptonema: Comienza la condensación de la cromatina, que presenta engrosamientos llamados cromómeros. Generalmente los cromosomas se polarizan adhiriéndose en una región de la envoltura nuclear, formando una especie de bouquet o ramillete. ▫ Zigoteno o Zigonema: Los cromosomas homólogos se aparean en un proceso llamado sinapsis. Entre los cromosomas apareados se forma una estructura proteica fibrosa denominada complejo sinaptonémico que permite el apareamiento exacto de los cromosomas homólogos.
  48. 48. Meiosis I • Profase I (continuación): ▫ Paquiteno o Paquinema: Los cromosomas homólogos forman tétradas , cada una formada por un par de cromosomas de cuerpo doble (formado por dos cromátides). Estos cromosomas realizan el “crossing-over” o recombinación genética, que es el intercambio de pequeños segmentos de cromatina. ▫ Diploteno o Diplonema: Los cromosomas apareados empiezan a separarse, pero mantienen puntos de unión que se conocen como quiasmas. ▫ Diacinesis: Se reduce el número de quiasmas y los cromosomas se distribuyen uniformemente en el núcleo. Se desorganiza el nucléolo y la envoltura nuclear. • Metafase I: Las parejas de cromosomas homólogos se mueven hacia el centro de la célula y se alinean en esa región, formando la doble placa ecuatorial.
  49. 49. Profase I
  50. 50. Meiosis I • Anafase I: Los cromosomas homólogos migran hacia los polos celulares (disyunción). • Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos opuestos, se reorganiza la carioteca y los nucléolos; de esta manera se forman dos núcleos haploides. Esta división nuclear es acompañada por la división citoplasmática (citocinesis I). *Luego de la citocinesis I, las células formadas aumentan su volumen y duplican sus centriolos. Este proceso es corto y se denomina como Intercinesis, ya que se realiza entre la meiosis I y la meiosis II (no se considera como una interfase).
  51. 51. Meiosis II • También llamada Meiosis ecuacional. Aquí se originan dos células haploides (n) a partir de una célula haploide (n) formada en la meiosis I. • También consta de 4 fases: • Profase II: La envoltura nuclear y los nucléolos se desintegran. Los cromosomas formados solo constan de dos cromátides unidas (son de cuerpo doble) y no se recombinan (no hay crossing over).
  52. 52. Meiosis II • Metafase II: Los cromosomas de cuerpo doble se alinean en la región central de la célula formando una placa ecuatorial. • Anafase II: Las cromátides de cada cromosoma doble se separan y se desplazan hacia los polos opuestos de la célula (se reparte de forma equitativa el ADN). • Telofase II: Las cromátides llegan a los polos celulares y se vuelven a reconstruir las envolturas nucleares y los nucléolos.
  53. 53. Diferencias

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