BIOLOGIA 2012

CURSO

PRE-FACULTATIVO

2012

CARRERAS DE

MEDICINA, ENFERMERIA,

NUTRICION, FISIOTERAPIA,

LABORATORIO CLINICO,

RADIOLOGIA,

FONOAUDIOLOGIA,

TERAPIA OCUPACIONAL

Dra. Karina Chavaria Lopez

Dr. Marcelino Martin Mendoza Coronel Dr. Freddy Tancara Vargas

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BIOLOGIA

ÍNDICE

1. GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO………..7

DEFINICIÓN Y DIVISIÓN ... 8

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA ... 9

2. SISTEMA CELULAR I ... 17

INTRODUCCION ... 17

CÉLULA ... 17

HISTORIA ... 18

TAMAÑO, FORMA, NÚMERO Y COLOR DE LAS CELULAS ... 20

FORMA DE LAS CÉLULAS ... 21

COLOR DE LAS CÉLULAS ... 23

DIFERENCIACIÓN CELULAR ... 23

COMPOSICIÓN QUÍMICA ... 25

DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES ... 26

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS ... 27

3. SISTEMA CELULAR II ... 29

MEMBRANA CELULAR ... 29

COMPOSICIÓN MOLECULAR ... 29

DISPOSICIÓN DE LAS MOLÉCULAS EN LA MEMBRANA CELULAR 31 PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR ... 33

FLUIDEZ. ... 33

PERMEABILIDAD. ... 34

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS ... 34

TRANSPORTE PASIVO ... 34

DIFUSIÓN SIMPLE ... 34

DIFUSIÓN FACILITADA ... 35

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO ... 37

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO ... 38

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES ... 39

FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR ... 40

4. SISTEMA CELULAR III ... 42

CITOPLASMA Y CITOSOL ... 42 EL CITOSOL. ... 42 EL CITOESQUELETO. ... 43 MICROTÚBULOS. ... 43 NÚCLEO ... 44 MEMBRANA NUCLEAR ... 45 NUCLEOLO. ... 45 POROS NUCLEARES. ... 46 ORGANELOS ... 47 RIBOSOMAS ... 48 MOLÉCULAS RNAR. ... 48

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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO ... 61

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO ... 62

APARATO DE GOLGI ... 62 MITOCONDRIA ... 65 MATRIZ ... 68 MEMBRANA INTERNA ... 68 MEMBRANA EXTERNA ... 68 ESPACIO INTERMEMBRANOSO ... 69 PEROXISOMAS ... 69 CUADRO RESUMEN ... 70 5. FISIOLOGÍA CELULAR... 72

METABOLISMO DURANTE EL ESTADO DE ABSORCIÓN ... 72

METABOLISMO CELULAR ... 73

CATABOLISMO DE LA GLUCOSA ... 75

GLUCOLISIS ... 75

PRIMERA FASE O INVERSIÓN DE ENERGÍA: ... 76

SEGUNDA FASE O GLUCÓLISIS EN LA MITOCONDRIA... 77

DECARBOXILACION OXIDATIVA ... 78

CICLO DE KREBS O CICLO DEL ÁCIDO TRICARBOXÍLICO ... 79

CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES ... 81

6. HISTOLOGÍA TEJIDO EPITELIAL Y CONECTIVO ... 85

HISTOLOGÍA ... 85

MICROSCOPIO ÓPTICO ... 85

PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO ... 85

SISTEMA ÓPTICO ... 86

SISTEMA LUMINOSO ... 86

SISTEMA MECÁNICO ... 87

CASOS DE LA FORMACIÓN DE LA IMAGEN ... 88

TIPOS DE MICROSCOPIO ... 89 HISTOGÉNESIS ... 92 COMPLEJOS DE UNIÓN ... 92 MEMBRANA BASAL ... 96 TEJIDOS ... 97 CLASIFICACIÓN ... 98 TEJIDO EPITELIAL ... 98

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EPITELIO CILÍNDRICO SIMPLE ... 101

EPITELIO CILÍNDRICO SEUDO ESTRATIFICADO ... 102

EPITELIO PLANO ESTRATIFICADO ... 103

EPITELIO CÚBICO ESTRATIFICADO ... 104

EPITELIO CILÍNDRICO ESTRATIFICADO ... 104

EPITELIO DE TRANSICIÓN ... 104

GLÁNDULAS ... 105

GLÁNDULAS EXOCRINAS ... 106

MECANISMO DE SECRECIÓN ... 106

CLASIFICACIÓN DE LAS GLÁNDULAS EXOCRINAS ... 107

TEJIDO CONECTIVO ... 109

CÉLULAS DE TEJIDO CONECTIVO ... 110

MATRIZ EXTRACELULAR ... 110

TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO ... 111

TEJIDO DENSO REGULAR O MODELADO. ... 112

OTROS TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO. ... 114

7. TEJIDO MUSCULAR ... 116

TEJIDO MUSCULAR ... 116

DEFINICIÓN ... 116

CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR ... 116

MUSCULO ESQUELÉTICO O ESTRIADO ... 117

ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESTRIADO ... 119

CONTRACCIÓN MUSCULAR ... 122

TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR ... 123

ANEXOS A LOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS ... 123

MUSCULO LISO ... 124

MUSCULO CARDIACO: MIOCARDIO ... 126

FUNCIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR ... 126

TEJIDO NERVIOSO... 128

CÉLULA NERVIOSA O NEURONA ... 128

TIPOS DE NEURONAS ... 130

NEUROGLIA O GLÍA ... 131

REVESTIMIENTO DE LAS FIBRAS NERVIOSAS ... 133

GANGLIOS ... 134 8. SISTEMA TEGUMENTARIO ... 137 GENERALIDADES ... 137 FUNCIONES DE LA PIEL ... 138 HISTOLOGÍA DE LA PIEL ... 139 EPIDERMIS ... 139 DERMIS. ... 142 HIPODERMIS. ... 142

FANERAS Ó ANEXOS CUTÁNEOS ... 142

9. GENERALIDADES - SANGRE ... 155

COMPOSICIÓN DE LA SANGRE ... 155

GLÓBULOS ROJOS ... 156

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GRANULOCITOS O CÉLULAS POLIMORFONUCLEARES ... 160

AGRANULOCITOS O CÉLULAS MONOMORFONUCLEARES ... 162

PLAQUETAS ... 163 PLASMA SANGUÍNEO ... 164 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS ... 165 TIPOS DE SANGRE... 166 GRUPO SANGUÍNEO ... 166 IMPORTANCIA ... 167

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ABO ... 168

COMPATIBILIDAD ... 169 FISIOLOGÍA DE LA SANGRE ... 170 HEMATOPOYESIS ... 171 HEMOGRAMA ... 171 HEMOSTASIA ... 172 VASOCONSTRICCIÓN REFLEJA ... 174 HEMOSTASIA PRIMARIA ... 174

ADHESIÓN DE LAS PLAQUETAS ... 175

ACTIVACIÓN DE LAS PLAQUETAS ... 175

AGREGACIÓN DE LAS PLAQUETAS ... 176

10. GENÉTICA ... 178 DEFINICIÓN ... 178 LEYES DE MENDEL ... 178 GEN Y GENOMA ... 180 INFORMACIÓN GENÉTICA ... 180 CROMOSOMAS ... 181

CONSTITUCIÓN DE LOS CROMOSOMAS ... 182

ÁCIDOS NUCLEICOS: DNA Y RNA ... 184

DOGMA CENTRAL DE BIOLOGIA MOLECULAR ... 187

DNA Y REPLICACIÓN... 187

RNA Y TRANSCRIPCIÓN ... 188

TRADUCCIÓN ... 190

CÓDIGO GENÉTICO ... 191

DIVISIÓN CELULAR ... 192

CICLO CELULAR Y REPRODUCTIVO ... 192

INTERFASE ... 192

MITOSIS ... 194

MEIOSIS ... 196

PRIMERA DIVISIÓN MEIOTICA: ... 197

GAMETOGÉNESIS ... 200

ESPERMATOGÉNESIS HUMANA ... 200

OVOGÉNESIS HUMANA ... 201

CARIOTIPO ... 204

FORMA EN QUE SE REALIZA EL EXAMEN ... 204

IDIOGRAMA ... 204

CARÁCTER NORMAL ... 205

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GENOTIPO Y FENOTIPO... 207

MUTACIONES ... 207

ALTERACIÓN DEL GENOTIPO ... 209

CLONACIÓN ... 212

PROCESO DE LA CLONACIÓN ... 213

CARACTERÍSTICAS DE LA CLONACIÓN ... 213

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TEMA 1.

1. GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO

La Biología, (gr. bio = vida y logos = estudio o tratado), término introducido en Alemania en 1800 y divulgado por el biólogo Jean Bautiste de Lamarck con el objeto de reunir en ella las disciplinas que trataban las formas vivas de la naturaleza, es una rama de las Ciencias Naturales que estudia las leyes de la vida. Estudia a los organismos en su forma (morfología); en su función (fisiología); factores hereditarios (genética); su clasificación (taxonomía); fósiles (paleontología); también abarca la estructura general de los cuerpos (anatomía); la estructura de las células (citología); de los tejidos humanos y animales (histología) y de las plantas en general (botánica); y de los animales (zoología).

Incluye también una parte de la biología que estudia los seres vivientes al nivel de sus moléculas, en este punto la biología se une con la química para entender la

bioquímica que le ayuda al estudio de las transformaciones y aprovechamiento

de las materias orgánicas e inorgánicas por los seres vivos.

En la unión de la biología con la física obtenemos la biofísica que aplica los métodos y principios fundamentales de la física, el análisis de la estructura y funciones de los seres vivos, tales como los fenómenos eléctricos que acompañan al funcionamiento de los nervios y músculos sobre la mecánica de la visión y el oído.

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taxonomía, mediante la paleontología se estudia restos de seres que en algún momento vivieron.

Para poder conocer con mayor detalle la estructura de los cuerpos hacemos uso de la anatomía, de la estructura celular se ocupa la citología, de los tejidos humanos y animales se ocupa la histología, además la biología no solo esta abocada al estudio de los seres humanos sino de los animales a través de la zoología y el estudio de las plantas por medio de la botánica

1.1 DEFINICIÓN Y DIVISIÓN

La biología es la ciencia no exacta que estudia la vida, por tal es difícil definirla a diferencia de las matemáticas o la química que estudian regalas universales, la biología estudia los sistemas completamente determinados de la vida tal como se presentan.

Esta ciencia puede ser dividida en una gran variedad de disciplinas o ramas principales de las cuales podríamos mencionar las siguientes:

Botánica: Estudia las plantas. Zoología: Estudia los animales.

Microbiología: Estudia los organismos microscópicos tales como: Bacterias,

hongos (hongos verdaderos y levaduras), protistas y virus (los virus no se consideran organismos vivos).

Ecología. Estudia las relaciones e interacciones de los organismos con su medio

ambiente y con otros organismos.

Anatomía. Estudia las formas o estructura de los seres vivos. Fisiología Estudia las funciones o procesos de los seres vivos.

Genética. Estudia la herencia y sus variaciones. Estudia cómo se transmiten los

genes y las características determinadas por éstos de una generación a otra.

Citología. Estudia las estructuras y funciones de la célula. Histología. Estudia los tejidos.

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útero Bioquímica. Rama de la biología y de la química que estudia la base molecular de la vida.

Taxonomía. Rama de la biología que estudia la identificación de los

organismos y su clasificación.

1.2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA

Generalmente es más fácil reconocer la vida que definirla. Todo el mundo puede reconocer que un gato es un ser vivo y que una roca no lo es. ¿Cuáles son entonces las propiedades de un ser vivo que distinguen de otro no vivo?.

Las rocas muestran complejidad, están integradas por minerales de varias clases dispersos en ellas. Sin embargo, su organización es simple si se contrasta con el ser vivo. En el estudio de los seres vivos se puede identificar un aumento en el patrón de complejidad cuando estudiamos los organismos vivos. Los organismos tienen varios niveles de organización:

EL NIVEL QUÍMICO. Es el nivel más básico de organización. Este incluye a los

átomos y las moléculas. Un átomo, es la unidad más pequeña de un elemento químico que posee las propiedades características de dicho elemento. Los átomos se combinan químicamente para formar moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con un átomo de oxígeno para formar una molécula de agua

EL NIVEL CELULAR. La vida evolucionó a partir de átomos y moléculas para

formar lo que se conoce como célula. En la célula, diversas moléculas se asocian y forman compartimientos especializados conocidos como organelos. Célula, es la unidad estructural y funcional de todo organismo vivo, o sea, es la parte más sencilla de materia viva que puede llevar a cabo todas las actividades necesarias para la vida. Hay organismos unicelulares y multicelulares:

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LOS UNICELULARES. Están compuestos por una sola célula, como las bacterias. LOS MULTICELULARES. Tienen más de una célula, como los animales

LOS TEJIDOS. En algunos organismos multicelulares, las células con propiedades

semejantes se unen para formar tejidos (ejemplo: el tejido muscular, el nervioso en animales).

LOS ÓRGANOS. A su vez, los tejidos están dispuestos en estructuras funcionales

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LOS SISTEMAS. Cada grupo principal de funciones biológicas se ejerce por

un grupo coordinado de tejidos y órganos, llamados sistemas (ejemplo: el sistema circulatorio, el sistema digestivo, etc.).

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LOS ORGANISMOS. Los sistemas funcionan juntos, de manera coordinada, con

gran precisión y componen el complejo organismo (multicelular como el hombre).

LA POBLACIÓN. A los organismos de la misma especie que viven en

determinada área geográfica al mismo tiempo se les conoce como población, y un conjunto de diferentes poblaciones que viven en un área definida o hábitat forman una comunidad. Una comunidad puede consistir de cientos de tipos diferentes de organismos y de una u otra forma interactúan en diversas maneras. Cuando una comunidad de organismos interactúan en determinado entorno físico se forma lo que se conoce como un ecosistema. Todas las comunidades de organismos vivientes en la Tierra son llamadas colectivamente como la biosfera.

1.3 ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Para facilitar el estudio de los seres vivos, los biólogos utilizan un sistema formal de clasificación y denominación de los organismos. La taxonomía es la división de la biología que estudia la identificación y clasificación de los organismos. Los organismos se clasifican utilizando una serie jerárquica de categorías. Cada categoría posee una serie de características comunes que permiten agrupar una serie de organismos. La unidad básica es la especie. Las categorías principales utilizadas en el sistema taxonómico son:

Reino. Los principales reinos son: El reino animal y vegetal

Filium. Es una categoría taxonómica de los seres vivos inferior a la de reino y

superior a la de clase. El filium puede dividirse a su vez en subfilium

Clase. Subdivisiones del Filium Orden. Grupo de familias similares Familia. Grupo de géneros similares

Género y Especie. Grupo de organismos con características estructurales y

funcionales similares. Estos organismos tienen un bagaje genético común. En la naturaleza, los organismos de una misma especie solamente se aparean entre sí no

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con organismos de otra especie.

Los siguientes ejemplos ilustran el funcionamiento del sistema taxonómico; podemos observar que las categorías pueden también subdividirse en unas subcategorías (Ejemplo: el Filum se puede subdividir en Subfilum, la familia en subfamilia, etc).

Las dos últimas clasificaciones género y especie, son utilizadas por el Sistema Binominal de Nomenclatura para darle el nombre científico a los organismos. Este sistema fue desarrollado por Carolus Linnaeus en 1753.

El nombre científico consiste en el género, comenzado con letra mayúscula y la especie, en letras minúsculas y ambos nombres deben estar subrayados. La nomenclatura se encarga de asignar nombres a los organismos; el mismo consiste de un género y especie. Todos los organismos tienen un género y especie. Las especies relacionadas se agrupan en un género

El hombre pertenece: Al reino animal; filum cordados; subfilum vertebrados; clase mamíferos; orden primates; familia homínidos; genero Homo y especie sapiens. Tradicionalmente, en la biología se ha utilizado un sistema taxonómico que consiste en cinco reinos. Los últimos avances en la biología han llevado a muchos biólogos a reestructurar el sistema de cinco reinos y reagrupar a los organismos en seis reinos

1.4 LOS REINOS

Desde la época de Aristóteles los organismos vivos se agrupaban en solo dos reinos: Animal y Plantas. Dada la ambigüedad de algunos organismos unicelulares, Ernst Haeckel (S. XIX) creó el tercer reino Protista, para incluir aquellos organismos unicelulares con aspectos intermedios entre plantas y animales.

El cuarto reino establecido es Monera, que abarca bacterias y algas verde-azuladas, la característica principal de este reino es la presencia de células procariotas: sin núcleo celular definido ni organelas. Los organismos de los reinos

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Animal, Planta y Protistas están formados por células eucariotas, es decir con núcleo rodeado por membranas y orgánulos celulares.

R. H. Whittaker en 1969 separó a todos los hongos de las plantas en el quinto reino: Fungi, poseen células eucarióticas, tienen núcleos y paredes celulares pero carecen de pigmentos fotosintéticos.

En 1978 Whittaker y Margulis conservaron estos mismos 5 reinos pero incluyeron a las algas en las Protistas, denominándolo Protoctista

Hasta 1977 existía consenso en la comunidad científica sobre estos cinco reinos: Moneras, Protistos, Hongos, Plantas y Animales, que se basan en la organización celular, complejidad estructural y modo de nutrición. Sin embargo, Carl Woese, microbiólogo estadounidense ha propuesto a partir de 1977 la necesidad de separar el reino monera o procariota en arqueas y eubacterias, dada la enorme diferencia bioquímica existente entre las arqueas y los demás seres vivos, por lo que no correspondía mantenerlo en el mismo reino que las eubacterias.

Los Seis reinos biológicos son:

ARQUEAS Ó ARQUEOBACTERIAS.- Son un grupo de microorganismos

unicelulares, bacterias procariotas, se las clasifica separadas de las demás dado que cuentan con historia evolutiva independiente y presentan muchas diferencias bioquímicas con el resto de los seres vivos.

Los ambientes extremos a los que estan adaptadas las arqueas semejan a las condiciones de la tierra primitiva.

EUBACTERIAS.- Son los organismos mas abundantes del planeta tierra,

procariotas cuyo tamaño oscila entre 0.5 y 5 pm, no presentan núcleo ni orgánulos. La principal diferencia con las Arqueas es que las Eubacterias cuentan con peptidoglicanos en su pared y una diferente secuencia de los nucleótidos en su RNA de transferencia

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REINO PROTISTA. Compuesto por los protozoarios, algas, mohos acuáticos

(oomicetos) y mohos viscosos. Algunos de estos organismos son multicelulares sencillos mientras que otros son unicelulares.

REINO MYCOTA (FUNGI). Lo componen los mohos (hongos) y las levaduras.

Estos organismos no realizan fotosíntesis sino que obtienen sus nutrientes al secretar enzimas digestivas en los alimentos y luego lo absorben, ya pre digeridos. Los hongos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica (organismos muertos y desechos orgánicos) en materiales inorgánicos sencillos, que pueden reutilizar los seres vivos.

REINO PLANTAE (VEGETAL). Incluye a los organismos multicelulares complejos

que llevan a cabo fotosíntesis (proceso metabólico donde la energía luminosa es convertida en energía química, o sea, moléculas nutritivas).

REINO ANIMALIA. Compuesta por organismos multicelulares que no producen su

propio alimento y necesitan de otros organismos para nutrirse.

En 1990 el propio Carl Woese propone un nivel de organización superior al reino: el dominio, agrupando a los 6 reinos en 3 dominios: Dominio Bacteria (incluye al reino Eubacteria), Dominio Arquea (incluye al reino Arquea) y el Dominio Eukaria (incluye a los reinos Protista, Mycota, Plantae y Animalia). La propuesta de Woese se basa en que las secuencias y estructuras moleculares revelan que la vida se dividió inicialmente en nuestro planeta en tres grupos con marcadas diferencias bioquímicas, diferencias mayores que las que dividen por ejemplo a plantas de animales.

Los virus no forman parte de ninguno de los reinos pues se trata de organismos acelulares. Están compuestos por material genético (DNA y RNA) y necesitan de una célula para poder reproducirse. NO comparten las características de los seres vivos.

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Tema 1

GLOSARIO

1) Taxonomía. Ciencia que estudia la clasificación de los seres humanos utilizando criterios paleontólogos, morfológicos, anatómicos, fisiológicos, citológicos, embriológicos, bioquímicos y genéticos.

2) Organelos(as). En biología celular, se denomina orgánulos (o también organelas, organelos, organoides o mejor elementos celulares) a las diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células, principalmente las eucariotas, que tienen una forma determinada. La célula procariota carece de la mayor parte de los orgánulos.

3) Protistas. Es el que contiene a todos aquellos microorganismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de alguno de los otros tres reinos eucarióticos: Fungi (hongos), Animalia (animales) o Plantae (plantas). En el árbol filogenético de los organismos eucariontes, los protistas forman varios grupos monofiléticos separados, o incluyen miembros que están estrechamente emparentados con alguno de los tres reinos citados.

4) Virus. Es un agente infeccioso microscópico que sólo puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Al que no se lo considera un ser vivo.

PREGUNTAS

- Como se agrupaban los reinos en la época de Aristoteles? - Quien fue Carlos Linnaeus?

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TEMA 2.

2. SISTEMA CELULAR I

INTRODUCCION

La Citología, es rama de la biología que se encarga del estudio de la estructura, morfología y función de la célula.

Proviene del griego Cito=célula y logos=estudio o tratado.

La Citología además se encarga del estudio de los mecanismos de división celular, desarrollo de las células sexuales, fecundación y la formación del embrión. Con el microscopio óptico puede observarse células muertas mediante tinciones, técnicas actuales permiten el estudio y la observación de células vivas.

La Citología, tiene gran valor para el diagnostico de las enfermedades mediante el análisis de las células extraídas de diversos fluidos corporales(citología exfoliativa, Papanicolaou), para la determinación la variación del número, tamaño y forma de los diferentes tipos de células de la sangre(recuento celular), facilita el diagnostico de infecciones agudas y otros procesos patológicos, por ejemplo los eritrocitos con forma de media luna que puede indicar anemia de células falciformes, eritrocitos de mayor tamaño en la anemia megaloblastica, eritrocitos pequeños en la anemia por falta de hierro, alteraciones de la inmunidad celular y problemas relacionados con la herencia, etc.

2.1 CÉLULA

El conocimiento de la célula se origina con la aparición del microscópico, por las diferentes observaciones de investigadores y el desarrollo de técnicas cada vez más precisas.

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2.2 HISTORIA

En 1665 Robert Hooke, observo con el microscopio una lámina de corcho, donde vio unas cavidades parecidas a las celdillas del panal a las que denomino células, que fueron nada más que las paredes de células muertas.

Leeuwenhoek, con otro microscopio de su invención, observo y describió organismos unicelulares de aguas estancadas, bacterias, etc.

En 1831, Robert Brown describió el núcleo de la célula Entre 1835-1839, Von Mohl relata las partes del proceso mitótico

Entre 1838-1839, los científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann aportan pruebas sobre la estructura celular de los organismos vivientes, fueron los primeros en señalar que los vegetales y los animales se componen de células, Schawann demostró la semejanza de la célula

vegetal y animal, estableciendo así la teoría celular.

En 1840, Purkinje acuña el término de protoplasma

En 1855, Rudolph Virchow, indico que las células se dividen y dan origen a nuevas células hijas (omnis cellula e cellula). Finalmente el biólogo Agust Weismann mencionó, que todas las células vivas tienen un origen común y son similares sus estructuras y moléculas que la componen. De acuerdo a las investigaciones se

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concluye que la teoría celular, refiere que las células son unidades vivientes básicas de la organización y funcionamiento de todos los organismos vivos, es así que, La célula es:

 La unidad vital, todos los vegetales y animales están constituidos por una o varias células.

 La unidad anatómica, que integra el cuerpo de todos los seres vivos  La unidad fisiológica de los seres vivos

 La unidad genética de los organismos, cada célula procede de otra célula anterior a ella por división de la misma.

Actualmente podemos definir que la célula es la unidad estructural constituida por una membrana externa, el citoplasma y el núcleo. En el citoplasma se encuentran una serie de orgánulos, que dirigidos por el núcleo, están adaptados para realizar los distintos procesos de la vida.

Las células idénticas en función y estructura al agruparse constituyen tejidos simples (tejido adiposo, tejido epitelial) y si son células de diferente función y morfología constituyen tejidos complejos (tejido nervioso).

El conjunto de tejidos constituye un órgano, el conjunto de órganos con funciones similares constituye un sistema (sistema respiratorio, sistema digestivo, etc.)

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Los animales y los vegetales están constituidos por millones de células, organizadas en tejidos y órganos.

2.3 TAMAÑO, FORMA, NÚMERO Y COLOR DE LAS CELULAS

Las células presentan una gran variedad de tamaños, formas y número.

TAMAÑO DE LAS CÉLULAS

El poder separador del ojo humano normal se estima entre 75 y 100 micrómetros, se entiende por poder de separación a la distancia mínima a partir de la cual ya no es posible distinguir la separación de dos puntos, esto explica el porqué no se pudo observar las células antes de su invención del microscopio.

El microscopio de Leeuwenhoek tenía como poder separador 2 um (micrómetros), los microscopios de finales del siglo alcanzaban a 0.2 um y los primeros microscopios electrónicos llegaban a 0,004 um (1um=una millonésima de metro).

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De acuerdo al tipo de organismos existen células gigantes que pueden verse a simple vista y células que se observan solo con la ayuda de los microscopios, es así que los eritrocitos del hombre miden 7,8 um de diámetro, los anfibios de 60 a 80um, el ovocitos 140 um

FORMA DE LAS CÉLULAS

La forma de las células es muy variada, permite distinguirlas unas de otras y diagnosticarlas al microscopio, esta variedad depende de las acciones mecánicas o de la función específica a que está destinada en los organismos pluricelulares, es así que existen formas prismáticas, cubicas, cilíndricas, fusiformes, estrelladas, ramificadas, etc.

La forma de las células puede explicarse por el estudio del desarrollo embrionario del organismo al que pertenecen, el cual determina su especialización.

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La forma estrellada se encuentra en las células nerviosas, fusiforme en las células musculares, poligonal en los mesotelios, irregular en los neutrófilos, cilíndrica y cúbica en los epitelios, poliédrica en la mayoría de las células vegetales

Sin embargo existen células de forma fija, aunque pueden deformarse momentáneamente por estímulos externos, a las que responden de diversa forma, como ser los protozoos, algas, hematíes, neuronas. Otras células cambian espontáneamente de forma, como los leucocitos.

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Para el estudio de la célula, se realizara en un modelo de célula ideal que tenga todas las características comunes a todas las formas.

NUMERO DE CÉLULAS

El número de las células de un organismo pueden variar desde una, denominándose unicelulares (protozoos, bacterias) hasta numerosas células a las que se denomina pluricelulares. Se considera que en el organismo humano existen 75 billones de células aproximadamente, de estas 100.000 millones son neuronas. COLOR DE LAS CÉLULAS

Las células generalmente son incoloras, pero las que poseen color se deben a la presencia de productos denominados pigmentos, elaborados por ellas (células pigmentarias) o de procedencia exógena.

Las células con pigmentos propios, pueden tenerlos en disolución, formando pequeñas masas granulosas, por Ejemplo la hemoglobina que da color a la sangre, miohemoglobina proporciona color a los músculos, rodopsina o purpura retiniana del ojo, melanina da color oscuro o pardo a la piel, etc.

2.4 DIFERENCIACIÓN CELULAR

La diferenciación celular es un proceso mediante el cual las células adquieren una forma y función determinada durante el desarrollo embrionario o la vida de un organismo pluricelular especializándose en un tipo celular, es decir que se basa en la activación y desactivación selectiva de genes en una sucesión programada, estos cambios de las características celulares son irreversibles.La morfología de las células cambia durante la diferenciación celular pero el material genético permanece inalterable en algunas excepciones, de tal manera que una célula nerviosa humana no puede transformarse en leucocito ni volver al estado de

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división rápida, característico de las células embrionarias inmaduras de las que procede.

Las células que constituyen los diferentes tejidos de un organismo pluricelular presentan diferencias notables en su estructura y función, por Ejemplo las diferencias son extremas entre una neurona, un hepatocito, y un eritrocito de un mamífero, pero contienen la misma información genética, porque sintetizan distintas moléculas de RNA y proteínas sin alterar la secuencia del DNA.

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TIPOS DE CÉLULAS MADRE

Existen cuatro tipos de células madre:

 Las células madre totipotentes (latin totuspotens "totus" = todo y potens= poder o habilidad) pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todos los tipos celulares.

 Las células madre pluripotentes, es aquella célula capaz de diferenciarse en varios tipos celulares, no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares, estas se llaman células madre en los animales y células merismaticas en las plantas.

 Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).

 Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula en particular.

2.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA

Las células están regidas por las leyes de la química y de la física ya que su estructura está compuesta por:

 Agua

 Átomos ( carbono, nitrógeno, y oxigeno)  Iones (Na+, Cl-, K+, Ca++ , H+)

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 Macromoléculas (proteínas formadas por cadenas lineales de aminoácidos)  Ácidos Nucleídos, DNA y RNA, formados por un azúcar de cinco carbonos, ya

sea ribosa o desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada(citosina, guanina, adenina, timina y uracilo)

2.6 DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES Las principales diferencias entre las células animales y vegetales son:

CÉLULA

VEGETAL CÉLULA ANIMAL

Membrana celulósica o

pared celular Membrana celular simple

Presenta plastidios

(cloroplasto) No lleva plastidios

Numerosas vacuolas El numero de vacuolas es muy reducido

No tiene centrosoma Tiene centrosoma Carece de lisosomas Presencia lisosomas Realiza fotosíntesis No realiza fotosíntesis Nutrición Autótrofos Nutrición heterótrofa

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2.7 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

PROCARIOTA

Del gr. Procariota = antes del núcleo

EUCARIOTA Del gr. Eucariota = núcleo

verdadero

ORGANISMOS Bacterias y Cianobacterias Protozoos, Hongos, Plantas y

Animales

TAMAÑO 1 a 5 um (10 micras) 10 a 50 um (100 micras)

MEMBRANA

PLASMÁTICA No presenta Presenta, semipermeable

NÚCLEO No presenta membrana nuclear Presenta membrana nuclear

PARED CELULAR Capa rígida de peptidoglucano

(Excepto los micoplasmas)

No presenta, pueden poseer pared de celulosa o quitina

SISTEMA DE

ENDOMEMBRANAS No posee

Presenta REG, REL, Golgi, Lisosomas, Vacuolas, Vesículas

METABOLISMO Anaerobio y Aerobio Solo Aerobio

ORGÁNULOS

CELULARES Pocos o ninguno

Mitocondrias, Cloroplastos, Retículo endoplasmático, Aparato

de Golgi, etc.

CROMOSOMA Único cromosoma circular y

desnudo

Posee uno o mas cromosomas lineales unidos a proteínas DNA DNA circular en el citoplasma DNA lineal en cromosomas y con

envoltura nuclear

RNA Y PROTEÍNAS RNA y proteínas sintetizados en el

mismo compartimento

RNA sintetizado y procesado en el núcleo, proteínas sintetizadas en

el citoplasma

ESTEROLES Ausentes(Excepto en los

micoplasmas) Presentes

CITOPLASMA Sin citoesqueleto Citoesqueleto compuesto por filamentos proteicos

EXOCITOSIS

ENDOCITOSIS Ausente Presente

RIBOSOMAS 70 S en el citoplasma 80 S en el Retículo Endoplasmatico y el Citosol

DIVISIÓN

Separación de cromosomas por unión a la membrana- Fisión

Binaria(Amitosis)

Por unión al huso mitótico Mitosis y Meiosis

ORGANIZACIÓN Unicelulares Pluricelulares

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Tema 2

GLOSARIO

1) Hepatocito. Es la célula propia del hígado y que forma su parénquima.

2) Osteocito. son células que se forman a partir de la diferenciación de los osteoblastos, que a su vez derivan de las células osteoprogenitoras. Todos estos tipos celulares, junto con los osteoclastos (de distinto origen), constituyen los elementos celulares del tejido óseo.

3) Adipocitos. Son las células que forman el tejido adiposo. Son células redondeadas, de 10 a 200 micras, con un contenido lipídico que representa el 95% del peso celular y que forma el elemento constitutivo del tejido graso. Su característica fundamental es que almacenan una gran cantidad de grasas (triglicéridos), que, en el caso de los adipocitos del tejido adiposo blanco (el más abundante en el organismo humano adulto) se agrupan formando una gran gota que ocupa la mayoría de la célula, desplazando al resto de orgánulos a la periferia de la célula.

PREGUNTAS

- Que son las células madre totipotentes? - Que son las células madre pluripotentes? - Que son las células madre?

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TEMA 3

3. SISTEMA CELULAR II

3.1 MEMBRANA CELULAR

La célula tiene una composición diferente de la del medio que la rodea. Por ejemplo, el contenido iónico de nuestras células es muy diferente del que tiene el plasma o el fluido de las matrices extracelulares. Esta diferencia es mantenida durante toda la vida de la célula, en general con un importante gasto de energía, por una delgada membrana superficial: la membrana plasmática o celular.

• En 1935, HUGH DAVSON Y JAMES DANIELLI, propusieron que la membrana plasmática estaba conformada por lípidos y una capa de proteínas globulares

• En 1972, S. J. SINGER Y G. L. NICOLSON, propusieron el MODELO DEL MOSAICO FLUIDO

A partir de éste modelo se pudo comprender que la membrana celular o plasmalema, es un filtro altamente selectivo que controla el intercambio de sustancias entre la célula y el medio que la rodea.

3.2 COMPOSICIÓN MOLECULAR La membrana celular esta constituída por:

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Proteínas 60% Constituidas por aminoácidos en forma de cadenas plegadas sobre sí mismas.

Lípidos 35% Fosfolípidos y colesterol fundamentalmente

Los fosfolípidos estructuralmente poseen: Una cabeza polar (hidrófila) y dos colas no polares (hidrófobas)

Carbohidratos 5% Oligosacáridos, de composición variable. Los oligosacáridos

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3.3 DISPOSICIÓN DE LAS MOLÉCULAS EN LA MEMBRANA CELULAR  Los fosfolípidos forman una bicapa. Las cabezas polares quedan en contacto

con el citoplasma y el medio extracelular. Las colas no polares están al centro de la bicapa.

El colesterol posee una pequeña cabeza polar dirigida hacia la superficie acuosa, mientras que el resto de su estructura es hidrófoba y permanece confinada en el interior de la bicapa lipídica.

 Las proteínas se encuentran como mosaicos abarcando todo el espesor de la membrana (proteínas integrales o intrínsecas, que en su mayoría son transmembranosas) o en una de las dos superficies de la membrana celular (proteínas periféricas o extrínsecas).

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 Los carbohidratos están en la superficie externa de la membrana celular, unidos a los lípidos o a las proteínas, constituyendo los glucolípidos y las

glucoproteínas respectivamente.

El glucocaliz es una cubierta delgada que rodea la superficie externa de la membrana celular, por lo que se la conoce también como cubierta celular.

Está constituido por el componente oligosacárido de las glucoproteínas y

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La función más importante del glucocáliz es el reconocimiento celular, que le permite a la célula luego adherirse con sus semejantes, como ocurre entre células endoteliales.

Así mismo el glucocaliz protege a la célula de lesiones químicas y físicas.

3.4 PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR

3.4.1 FLUIDEZ.

La membrana plasmática no es una estructura estática porque sus componentes tienen posibilidades de movimiento (fluidez)

Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:

 De rotación. Pueden girar en torno a su eje. Es muy frecuente y el Responsable en parte de los otros movimientos.

 De difusión lateral. Las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.

 De flexión. Son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos

 Flip-flop. Es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas.

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3.4.2 PERMEABILIDAD.

La permeabilidad es una propiedad fundamental para el funcionamiento de la célula, pues mantiene las condiciones fisiológicas intracelulares adecuadas.

Esta propiedad determina qué sustancias pueden ingresar a la célula, muchas de las cuales son necesarias para mantener los procesos vitales y la síntesis de sustancias. También regula el pasaje de agua y la salida de productos de desecho que deben ser eliminados de la célula.

De esta manera la permeabilidad de la membrana a moléculas pequeñas se da por mecanismos diferentes a los mecanismos que permiten el paso (de entrada o salida) de moléculas grandes. A continuación se explica de manera resumida estos mecanismos.

3.4.2.1 MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS

PEQUEÑAS

TRANSPORTE PASIVO

Es un mecanismo que no requiere de energía (ATP), debido a que se realiza a favor del gradiente de concentración es decir, desde una región de mayor concentración de la sustancia hacia otra de menor concentración de la misma.

Existen diferentes tipos de transporte pasivo:

a) Difusión simple:

Es usado por moléculas pequeñas y sin carga eléctrica, como el oxígeno (O2), el nitrógeno (N2), el dióxido de carbono (CO2), el metanol y etanol que pueden difundir rápidamente, a través de la bicapa lipídica, a favor de su gradiente de concentración.

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b) Difusión facilitada:

Este transporte es usado por las moléculas que no pueden cruzar la membrana por

difusión simple porque tienen carga (como los iones y aminoácidos) o porque son de mayor tamaño molecular e hidrofílicas. Entonces, su transporte es "facilitado" por proteínas transmembrana, que son las puertas que les permiten el acceso al interior de la célula.

Para este efecto, las proteínas transmembranosas pueden constituir:

Canales iónicos, que forman poros o conductos hidrofilicos que recorren el

espesor de toda la membrana celular, y permiten el flujo pasivo de iones a través de ésta.

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Permeasas, en las que la molécula a ser transportada se une a un sitio específico

de este segundo tipo de proteínas transportadoras y hace que ésta sufra un cambio conformacional, para finalmente trasladar el soluto a la cara opuesta de la membrana, sin gasto de energía.

TRANSPORTE ACTIVO

El transporte activo es el intercambio de partículas entre los dos medios en contra del gradiente electroquímico. En esta circunstancia se requiere el uso de energía y esto hace que éste tipo de transporte sea activo.

Existen dos tipos de transporte activo: el primario (mediado por ATP asas) y el secundario (mediado por proteínas cotransportadoras).

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a) Transporte activo primario:

Este tipo de transporte está mediado por bombas o ATPasas que son proteínas integrales o transmembranosas que utilizan directamente el ATP como fuente de energía.

Las bombas o ATPasas comprenden varias familias de proteínas: bombas de protones, bombas de calcio, glucoproteína P y la bomba de sodio - potasio.

La bomba de Na+ / K+ es de fundamental importancia para el metabolismo celular, puesto que permite el intercambio de iones de sodio y potasio a través de la membrana, con el fin de equilibrar la naturaleza eléctrica de la membrana y mantener una concentración óptima de sodio y potasio, tanto en el medio intracelular como en el extracelular.

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Esto se da cuando se fijan tres iones sodio al dominio citosólico (interno) de la bomba y dos iones potasio al domino extracelular (externo) de la misma, de tal manera que cuando la bomba se activa se cotransporta sodio y potasio en sentidos contrarios a través de la membrana celular.

En este proceso se debe hidrolizar una molécula de ATP por cada tres sodios que se extraen y cada dos potasios que se introducen a la célula.

b) Transporte activo secundario:

Utiliza la energía potencial contenida en el gradiente favorable de la sustancia cotransportada. En este caso, el elemento más importante que motoriza el cotransporte a través de la membrana plasmática es el sodio.

De esta manera, cuando la sustancia cotransportada es introducida contra gradiente junto con el sodio nombramos a este mecanismo como simporte. Y si la

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entrada de sodio se utiliza para extraer a otro elemento esto se conoce como antiporte.

3.4.2.2 MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES

Las moléculas grandes necesarias para la célula son introducidas por mecanismos diferentes a los que acabamos de describir.

En estos casos la membrana debe sufrir un proceso de deformación y fusión lo suficientemente efectiva como para capturar moléculas del medio extracelular y luego introducirlas al medio intracelular, a este mecanismo se conoce como endocitosis.

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No obstante, el metabolismo celular obliga a que la célula también deba contar con mecanismos de eliminación de sustancias de desecho al exterior, por un mecanismo similar de modificación de su membrana celular que permita la eliminación de estos materiales, a esto se conoce como exocitosis.

3.5 FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR

Con todo lo descrito claramente comprenderemos que la membrana celular cumple las siguientes funciones:

Conserva la integridad estructural de la célula

Participa en el reconocimiento e interacción entre células

Actúa como una interfaz entre el citoplasma y el medio externo.

Ejerce un mecanismo de barrera selectiva semipermeable, dejando que algunas sustancias pasen fácilmente y otras no.

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Tema 3

GLOSARIO

1) Fosfolípidos. Son un tipo de lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos ácidos grasos (1,2-diacilglicerol) y un grupo fosfato. El fosfato se une mediante un enlace fosfodiéster a otro grupo de átomos, que generalmente contienen nitrógeno, como colina, serina o etanolamina y muchas veces posee una carga eléctrica. Todas las membranas plasmáticas activas de las células poseen una bicapa de fosfolípidos.

2) Permeasas. Son enzimas que transportan sustancias a través de la membrana celular, sea hacia el interior o hacia el exterior de la célula.

3) ATP. La adenosina trifosfato (abreviado ATP, y también llamada adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+ o la coenzima A.

PREGUNTAS.

- Defina transporte activo. - Defina transporte pasivo.

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TEMA 4.

4. SISTEMA CELULAR III

4 SISTEMA CELULAR III

4.1 CITOPLASMA Y CITOSOL

El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, excepto el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y organelos. La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los organelos se llama citosol.

4.1.1 EL CITOSOL. Es un gel de base acuosa con un 75% de agua, constituye el

55% del volumen celular, que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas. En el citosol se producen funciones importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula.

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4.1.2 EL CITOESQUELETO. Es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células, mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como esqueleto para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares.

4.1.3 MICROTÚBULOS. Son filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas. Los movimientos de las células eucarióticas están dados por los filamentos de actina.

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4.2 NÚCLEO

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está rodeado por una membrana doble, es esférico o alargado y mide unas 3 a 10pm de diámetro; algunas células presentan varios núcleos

Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear.

La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula.

Las principales estructuras que constituyen el núcleo son:

4.2.1 MEMBRANA NUCLEAR

Conocida también como envoltura nuclear, se compone de dos membranas, una interna y otra externa, dispuestas en paralelo .La membrana nuclear externa es continua con la membrana del retículo endoplásmico rugoso (RER), y está igualmente tachonada de ribosomas. El espacio entre las membranas se conoce como espacio perinuclear esta separada por una distancia de 10 a 30 nmy es continuo con la luz del RER.

4.2.2 NUCLEOLO.

Es una estructura situada dentro del núcleo celular que interviene en la formación de los ribosomas. El núcleo celular contiene típicamente uno o varios nucleolos, que aparecen como zonas densas de fibras y gránulos de forma irregular.

La función principal del nucléolo es la biosíntesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucléolos.

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4.2.3 POROS NUCLEARES.

Proporcionan canales acuosos que atraviesan la envoltura, están compuestos por múltiples proteínas que colectivamente se conocen como nucleoporinas. Los poros

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tienen 125 millones de daltons de peso molecular y se componen de aproximadamente 50 (en levaduras) a 100 proteínas (en vertebrados). Los poros tienen un diámetro total de 100 nm; Este tamaño permite el libre paso de pequeñas moléculas hidrosolubles mientras que evita que moléculas de mayor tamaño entren o salgan de manera inadecuada, como ácidos nucleicos y proteínas grandes. Estas moléculas grandes, en lugar de ello, deben ser transportadas al núcleo de forma activa. El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 y 4000 poros a lo largo de su envoltura, cada uno de los cuales contiene una estructura en anillo con simetría octal en la posición en la que las membranas, interna y externa, se fusionan. Anclada al anillo se encuentra la estructura denominada cesta nuclear que se extiende hacia el nucleoplasma, y una serie de extensiones filamentosas que se proyectan en el citoplasma. Ambas estructuras medían la unión a proteínas de transporte nucleares.

Estas moléculas grandes, en lugar de ello, deben ser transportadas al núcleo de forma activa.

El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 y 4000 poros a lo largo de su envoltura, cada uno de los cuales contiene una estructura en anillo con simetría octal en la posición en la que las membranas, interna y externa, se fusionan.

Anclada al anillo se encuentra la estructura denominada cesta nuclear que se extiende hacia el nucleoplasma, y una serie de extensiones filamentosas que se proyectan en el citoplasma. Ambas estructuras medían la unión a proteínas de transporte nucleares.

4.3 ORGANELOS

El citoplasma se compone de orgenolos (u «organulos») con distintas funciones. Entre los organelos más importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias. Cada organelo tiene una función específica en la célula y en el citoplasma. El citoplasma posee una parte del genoma del organismo. A pesar de

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que la mayor parte se encuentre en el núcleo, algunos organelos, entre ellos las mitocondrias o los cloroplastos, poseen una cierta cantidad de ADN.

4.3.1 RIBOSOMAS

Los ribosomas, descritos por George Palader en 1946, son pequeños corpúsculos celulares de 12 nm de ancho y 25 nm de longitud, que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (RNA) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas. Los ribosomas se encuentran en todas las células y también dentro de dos estructuras celulares llamadas mitocondrias y cloroplastos.

4.3.1.1 MOLÉCULAS RNAr.

Cada ribosoma consta de cuatro moléculas o subunidades distintas de ácido ribonucleico (RNAr) y de numerosas proteínas. En el ser humano, tres de estas cuatro subunidades se sintetizan en el nucleolo, una densa estructura granular

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situada dentro del núcleo. La cuarta subunidad se sintetiza fuera del nucleolo y se transporta al interior de éste para el ensamblaje del ribosoma.

4.3.1.2 SUBUNIDADES 60S Y 40S.

Las proteínas ribosómicas penetran en el nucleolo y se combinan con las cuatro subunidades de RNA para formar dos estructuras, una grande (60S) de 49

proteínas y 3 RNAr; otra pequeña (40S) 33 proteínas y un RNAr.

4.3.1.3 SÍNTESIS PROTEICA

La síntesis proteica comienza con la iniciación, que tiene lugar cuando una cadena de RNA mensajero (RNAm), que lleva instrucciones genéticas copiadas del ácido desoxirribonucleico (DNA), se acopla a un ribosoma. El RNAm indica al ribosoma cómo debe enlazar los aminoácidos para formar una proteína. Dos moléculas de RNA de transferencia (RNAt), cada una de ellas con un aminoácido, se unen al complejo ribosoma-RNA mensajero en dos posiciones llamadas centro P y centro A. Entre los dos primeros aminoácidos se forma un enlace químico llamado enlace peptídico.

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4.3.1.4 CICLO PROTEICO

Durante la fase de elongación el RNAt del centro P se separa de su aminoácido y se aleja del complejo, mientras el que transporta los dos aminoácidos enlazados pasa del centro A al P. Esto hace que el A quede libre para que se acople al ribosoma una nueva molécula de RNAt que lleva un tercer aminoácido. El nuevo aminoácido se une al segundo de los dos anteriores mediante otro enlace peptídico. De nuevo se libera el RNAt y la molécula de RNAt restante, que ahora lleva una cadena de tres aminoácidos, pasa al centro P. El ribosoma coordina este ciclo una y otra vez hasta que encuentra en el RNAm una señal de parada. La proteína completa, que puede ser una cadena de cientos de aminoácidos, se separa del ribosoma.

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En general, el DNA lleva las instrucciones genéticas necesarias para construir todas las estructuras celulares. Como todas las células contienen ribosomas, los científicos comparan las instrucciones de fabricación de ribosomas contenidas en el DNA de distintas especies para determinar la mayor o menor proximidad entre ellas.

4.3.2 LISOSOMAS

Los lisosomas, descritos por de Duve en 1949, pequeños sacos delimitados por una membrana que se encuentra en las células con núcleo (eucarióticas) y contiene enzimas digestivas que degradan moléculas complejas. Los lisosomas abundan en las células encargadas de combatir las enfermedades, como los leucocitos, que destruyen invasores nocivos y restos celulares.

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4.3.2.1 TAMAÑO.

El tamaño de los lisosomas es variable, oscila entre 0,05 y 0,8 pm de diámetro. Cada uno está rodeado por una membrana que protege la célula de las enzimas digestivas del lisosoma (si éste se rompe, aquéllas destruyen la célula). Las proteínas de la membrana protegen la actividad de las enzimas manteniendo la

acidez interna adecuada; también transportan los productos digeridos fuera del lisosoma.

4.3.2.2 ENZIMAS.

Las enzimas lisosómicas se fabrican en el retículo endoplasmático rugoso y se procesan en el aparato de Golgi. Se distribuyen englobadas en sacos llamados vesículas de transporte que se funden con tres tipos de estructuras envueltas por membranas: endosomas, fagosomas y autofagosomas.

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A. LOS ENDOSOMAS. Se forman cuando la membrana celular engloba

polisacáridos, lípidos complejos, ácidos nucleicos, proteínas y otras moléculas nutritivas. En un proceso llamado endocitosis, estas moléculas se degradan y se reutilizan.

B. LOS FAGOSOMAS. Se forman cuando la membrana celular envuelve

mediante fagocitosis objetos grandes, como residuos formados en puntos de lesión o inflamación o bacterias patógenas.

C. LOS AUTOFAGOSOMAS. Se forman cuando el retículo endoplasmático

envuelve mitocondrias u otras estructuras celulares agotadas que deben reciclarse. En todos los casos, las enzimas digestivas suministradas por los lisosomas digieren los objetos envueltos en membranas y los reducen a compuestos sencillos que se reciclan como nuevos materiales de construcción celular.

Las alteraciones de las enzimas lisosómicas pueden causar enfermedades. Los niños nacidos con la enfermedad de Tay-Sachs carecen de una enzima que degrada un lípido complejo llamado gangliósido. Cuando se acumula en el

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organismo, daña el sistema nervioso central, provoca retraso mental y causa la muerte a los cinco años. La inflamación y el dolor asociados con la artritis

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4.3.3 VACUOLAS

La Vacuola, es una cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de las vegetales. En la célula vegetal, la vacuola es una sola y de tamaño mayor; en cambio, en la célula animal, son varias y de tamaño reducido. La membrana que la rodea se denomina tonoplasto.

La vacuola de la célula vegetal tiene una solución de sales minerales, azúcares, aminoácidos y a veces pigmentos como la antocianina.

La vacuola vegetal tiene diversas funciones:

Los azúcares y aminoácidos pueden actuar como un depósito temporal de alimento.

Las antocianinas tienen pigmentación que da color a los pétalos.

Generalmente poseen enzimas y pueden tomar la función de los lisosomas.

La función de las vacuolas en la célula animal es:

Actuar como un lugar donde se almacenan proteínas; estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o más bien para su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. En este proceso, las vacuolas se funden con la membrana y su contenido es trasladado hacia afuera de la célula.

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La vacuola, además, puede ser usada para el proceso de endocitosis; este proceso consiste en transportar materiales externos de la célula, que no son capaces de pasar por la membrana, dentro de la célula.

4.3.4 CENTRIOLO

Los centríolos son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto, semejantes a cilindros huecos. Los centríolos son orgánulos que intervienen en la división celular, siendo una pareja de centríolos un diplosoma sólo presente en

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material proteico denso llamado material pericentriolar, forman el centrosoma o COMT (centro organizador de microtúbulos) que permiten la polimerización de microtúbulos de dímeros de tubulina que forman parte del citoesqueleto. Los centríolos se posicionan perpendicularmente entre sí.

Cada centríolo está formado por nueve tripletes de microtúbulos formando un círculo. El más interno se llama microtúbulo A y está completo (compuesto de trece protofilamentos). A él se unen dos microtúbulos: el microtúbulo B que comparte tres protofilamentos con el A y el microtúbulo C, el más externo, que comparte tres protofilamentos con el B.

Los tripletes se unen entre sí gracias a una proteína llamada nexina, que conecta el microtúbulo A con el C del siguiente triplete. De cada triplete salen en forma de radios las fibrillas radiales, dejando una estructura denominada "rueda de carro" ó "9+0", por tener nueve tripletes externos y ninguno en el centro.

El centríolo también juega un papel crucial en la división y movimiento cromosómico durante la mitosis, permitiendo que cada célula hija obtenga el número de cromosomas correspondiente.

Los centríolos son una importante parte de los centrosomas, que están implicados en la organización de los microtúbulos en el citoplasma. La posición de los centríolos determina la posición del núcleo celular y juega un papel crucial en la reorganización espacial de la célula.

4.3.5 CILIOS Y FLAGELOS

Los cilios (Et: del latín cillum, ceja, o tal vez del griego , kilis, párpado o pestaña), son unos orgánulos exclusivos de las células eucariotas, que se caracterizan por presentarse como apéndices con aspecto de pelo que contienen una estructura central altamente ordenada, constituida generalmente por más de 600 tipos de proteínas, envuelta por el citosol y la membrana plasmática.

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La distinción entre cilios y flagelos es en que éstos últimos se basa principalmente en su tamaño (unos 10-15 pm), número por célula (suelen ser muchos, con excepción de los cilios primarios y nodales, mientras que los flagelos uno o dos) y en su caso, por el patrón de movimiento (los cilios baten como un remo, son inmóviles o crean un vórtice, mientras que los flagelos ondulan).

Correspondiendo con estas diferencias estructurales, también existen diferencias funcionales: los flagelos pueden propulsar células móviles en un líquido, mientras que los cilios se sitúan normalmente en células estacionarias, y gracias a su impulso mueven líquidos o elementos contenidos en él.

Lo efectúan sincronizando su batido, y generando de ese modo una onda propulsora eficaz al sumarse las fuerzas individuales de cada cilio. Además, los flagelos en ocasiones cuentan, debido a su forma de batido y a su mayor longitud con estructuras específicas para regular los movimientos del axonema y la correcta difusión del ATP, como el bastón flagelar y en insectos un segundo anillo de 9