TRATADO DE LA CÉLULA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS

FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA

SUBUNIDAD I

LA ECONOMÍA CORPORAL COMO UNA ORGANIZACIÓN MORFOLÓGICA Y FUNCIONAL

TEMA

CITOLOGÍA

CATEDRÁTICO

MVZ. ENRIQUE LEÓN PÉREZ

ALUMNA

CLAUDIA MAYOLA CHÁVEZ MENA

1° "B"

CITOLOGÍA

La citología o biología celular es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κγτοs cavidad.
Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de citoquímica y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.
La biología celular se centra en la comprensión del funcionamiento de los sistemas celulares, de cómo estas células se regulan y la comprensión del funcionamiento de sus estructuras.

Se ha llegado a la conclusión de que la unidad básica anatómica (de estructura) y fisiológica (función) de cualquier ser vivo, es decir, la estructura más pequeña capaz de desempeñar todas las funciones vitales es la célula. Es un sistema abierto porque intercambia con su medio externo, materia y energía, al mismo tiempo que mantiene un equilibrio dinámico interno (homeocinesis) producto de la actividad de nutrición, respiración, excreción, etcétera, que realiza, permitiendo que la proporción de los elementos que la forman permanezca más o menos equilibrada; no obstante, su permanente flujo de materia y energía.

La célula es un sistema dinámico porque en cada etapa de su ciclo vital, presenta cambios morfológicos, estructurales y fisiológicos, según la etapa en que se encuentre.


La célula como unidad básica de vida es importante ya que se fundamenta en lo siguiente:




a) Todos los seres vivos se componen por células.
b) Toda célula sólo puede proceder de otra célula.
c) El organismo pluricelular inicia su desarrollo a partir de una célula, el cigoto, que resulta de la unión de dos gametos: óvulo y espermatozoide.

Los conceptos acerca de su estructura y función se están modificando continuamente gracias a nuevos descubrimientos hechos con técnicas bioquímicas o de microscopía electrónica. Ahora existe un nuevo término en su definición: Es la unidad genética de los seres vivos.

Componentes Celulares




Básicamente, la célula está constituida por dos partes: membrana y protoplasma, constituido éste por citoplasma y núcleo. Estas partes existen tanto en células vegetales como en las animales. Existen entre ellas unas diferencias que se resumen a continuación:




VEGETALES

• Células con membrana rígida
• Inmóviles
• Con clorofila
• Utilización directa de la energía solar
  Autótrofas
• Productoras
• Crecimiento ilimitado
  
  

ANIMALES

• Móviles
• Células flexibles y desnudas
• Sin clorofila
• Uso indirecto de energía solar
• Heterótrofas
• Consumidoras
• Crecimiento limitado
  
  

En el citoplasma se llevan a cabo prácticamente todas las funciones celulares en unas estructuras especializadas llamadas organitos u organelos; cada uno de ellos efectúa funciones específicas y, dependiendo de la célula, están más o menos desarrollados o poseen características especiales. Esto constituye una de las bases de la histología, ya que las cualidades específicas de estos organelos permiten identificarlas.

Los componentes celulares citoplásmicos clasificados como organelos (organitos) en una célula animal son los siguientes:

1. Organelos (organitos) membranosos que incluyen:

a) Membrana celular.
b) Retículo endoplasmático.
c) Aparato de Golgi.
d) Mitocondrias.
e) Lisosomas.

2. Ribosomas.
3. Centríolos.
4. Fibrillas, filamentos y túbulos.
5. Inclusiones citoplasmáticas.

A continuación se indica la estructura general de la célula con las funciones que cada componente realiza:

MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA

Funciones permeables o selectivas.

PARED CELULAR (EN VEGETALES)

Rodea la membrana celular y le da rigidez por su constitución celulósica.

CITOPLASMA

Retículo endoplasmático: Superficie donde se verifican reacciones biológicas de la membrana.
Centrosoma: Interviene en el proceso de división.
Aparato de Golgi: Productor de secreciones celulares.
Lisosomas (sólo en animales): Proveen las enzimas digestivas intracelulares.
Ribosomas: Zonas de síntesis proteica.
Vacuolas: Sistemas de depósito del agua, desechos, pigmentos.
Hialoplasma: Que posee enzimas glucolíticas y sustancias nutrientes celulares.
Mitocondrias: Gránulos que producen energía oxidativa.

NÚCLEO

Membrana nuclear: Actúa selectivamente entre núcleo y citoplasma.
Cromosomas: Son visibles solamente en fases de división y llevan el código hereditario.
Nucléolos: Cuerpos redondos que funcionan sintetizando ribosomas.
Nucleoplasma: Jugo nuclear constructor del DNA.

A continuación se puede observar lo que tienen en común las células vegetales y animales y algunas de las diferencias que existen entre ellas:


CÉLULA VEGETAL

• Membrana de secreción celulósica y membrana plasmática
• Citoplasma con vacuolas grandes y numerosas
• Condriosomas y plastos
• Sin centrosoma en la mayoría de los casos
• Núcleo
  

CÉLULA ANIMAL

• Membrana plasmática
• Citoplasma casi sin vacuolas
• Condriosomas
• Centrosoma
• Núcleo
  

Membranas celulares

Las membranas permiten la comunicación entre la célula y el medio donde se encuentra, al mismo tiempo que actúan como aislante y protector de diversos agentes que pudieran resultar dañinos. Vistas con el microscopio óptico, se presentan como una delgada línea continua, pero el microscopio electrónico revela que están integradas por dos capas proteicas, entre las que se encuentra un espacio intermedio, formado por un doble estrato de moléculas de fosfolípidos. La membrana externa rige los intercambios celulares con el entorno y está dotada a modo de envoltura, de flagelos y cilios o vaina flagelar. Otra especialización son los desmosomas y complejos de unión que mantienen unidas a las células epiteliales entre sí.

En la base de cada cilio o flagelo se observa un blefaroplasto o centríolo, elemento contráctil del órgano ciliar, que, al moverse, permiten que las células se desplacen, aunque éstas, a veces, lo hacen por medio de seudópodos, que son prolongaciones de las mismas.
Los vegetales tienen también una membrana esquelética, exterior a la plasmática celular, de consistencia rígida y naturaleza celulósica, constituidas por capas superpuestas, de las cuales la más externa está formada de pectina. A pesar de esa rigidez, las células vegetales son elásticas y pueden contraerse durante el crecimiento, pero carecen, sin embargo, de la flexibilidad propia de las células animales.
El paso de sustancias a través de ella puede ser por simple transporte pasivo o consumir energía para concentrar algún compuesto dentro de ella, lo que se conoce como transporte activo.

Otra forma de incorporar sustancias al interior de la célula es por medio de la pinocitosis o fagocitosis. En este proceso, la membrana engloba una partícula que después es incorporada al interior de la célula; a esta vesícula membranosa resultante se le llama fagosoma o vesícula pinocitótica, según sea el caso, y se asocia con los lisosomas, especialmente en las células encargadas de la defensa del organismo como los neutrófilos y los macrofagocitos (macrófagos).

Citoplasma

En el interior de la membrana está situado el citoplasma fundamental, cuyas cadenas estructurales de aminoácidos forman una dispersión de macromoléculas en el agua. Dentro de éste y en conexión con los de las membranas plasmáticas, unos canalillos y cavidades intercomunicados, llamados cisternas, constituyen el retículo endoplasmático.

En el citoplasma, también denominado hialoplasma, se encuentran las mitocondrias, protegidas por una membrana externa; los lisosomas, propios de las células animales y cuya membrana periférica es consistente; los ribosomas, llamados así por contener RNA (Ácido Ribonucleico), que son orgánulos localizados en la periferia de las dobles membranas retículo endoplasmáticas; el centrosoma, órgano en cuyo interior se encuentra el centríolo, cuyo cuerpo esférico rodeado por la centrosfera y una especie de corona llamada áster; el aparato de Golgi, conjunto de vesículas alargadas denominadas dictiosomas, que se reúnen en la proximidad del núcleo e intervienen en la actividad excretora de la célula; y las vacuolas, más abundantes y grandes en las células vegetales, que llegan a formar, al envejecer, una vacuola mayor capaz de desplazar al citoplasma hacia la periferia celular. Estas últimas pueden ser digestivas, en los protozoos, o pulsátiles, que actúan como elementos motores y regulan la cuantía hídrica. El conjunto de todas ellas recibe el nombre de vacuoma.
En la célula vegetal se encuentran también los plastos o plastidas, con una doble membrana plastidial y gotas de grasa y gránulos de almidón en el interior o en el espacio intermembranoso, que se dividen en cromoplastos, con pigmentos, y leucoplastos, acumuladores de reservas diversas.

Retículo endoplásmico

Está formado por un sistema de vesículas o cisternas cuya pared es una membrana. El RE se subdivide en dos variedades: el RE rugoso o granuloso y el RE liso.
En RE rugoso recibe este nombre por su aspecto de bordes irregulares debido a la presencia de ribosomas unidos a la membrana.
El RE liso carece de los ribosomas, de ahí su nombre, por su aspecto regular.
El RE rugoso tiene como función la síntesis de proteína que acabará siendo secretada al exterior de la célula, mientras que en el RE liso se llevan a cabo funciones de síntesis de hormonas, lípidos o carbohidratos, transmisión de impulsos y destoxificación de sustancias como hormonas o medicamentos.

Aparato de Golgi

Es un sistema de vesículas membranosas; se le considera la continuación del RE rugoso, ya que entre sus funciones se encuentra la de concentrar los productos que provienen de este organelo, almacenar momentáneamente y, en ocasiones, completar su síntesis agregándole el lípido o carbohidrato que necesita la proteína; también secreta carbohidratos. El aparato de Golgi se continúa su vez con los gránulos y glóbulos de secreción que vierten su contenido por mecanismos todavía no bien aclarados.

Mitocondrias

Están constituidas por dos membranas: interna y externa. La interna tiene pliegues que se proyectan al exterior de la misma. Ambas membranas presentan subestructuras más pequeñas llamadas corpúsculos elementales. Su función es la producción de energía, ya que en ellas se lleva a cabo la respiración. Por su función, las características y la cantidad de mitocondrias presentes en una célula dependen de los requerimientos de energía de la célula correspondiente.

Ribosomas

Son pequeñas estructuras celulares corpusculares que pueden estar asociadas con el RE o en libertad, formando en ocasiones pequeños grupos llamados polirribosomas. Su función está relacionada con la síntesis proteica pues en estas estructuras se une el RNA mensajero del núcleo (con la información genética) con el RNA de transferencia RNAt, que acarrea el aminoácido, produciendo las cadenas polipeptídicas o proteínicas. Si la asociación es con el RE, la proteína sintetizada seguramente va a ser secretada fuera de la célula, mientras que si se sintetiza en los polirribosomas, quedará en la célula para cumplir con alguna función dentro de ésta.

Centríolos

Son estructuras formadas por nueve haces tubulares dispuestos en forma cilíndrica. Su función es organizar la proteína fibrilar, que a su vez tiene una participación muy importante en la reproducción celular; en este caso dos centríolos se disponen perpendicularmente formando el centrosoma y los túmulos que forman alcanzan a los cromosomas, y son los responsables de los movimientos anafásicos de las cromátides; a las estructuras que forman los centrosomas con la proteína fibrilar o huso mitótico se le ha llamado aparato mitótico. También la proteína fibrilar de cilios y flagelos parece estar organizada por los centríolos que probablemente actúan como centro cinético.

Fibrillas, filamentos y túbulos

Son estructuras con diferentes funciones como sostén celular, capacidad contráctil o de transporte intracelular. Las fibrillas que dan sostén están constituidas básicamente por una proteína denominada actina, que se encuentra en continuo cambio formando lo que se conoce como citoesqueleto; las fibrillas forman también algunas estructuras como las microvellosidades del epitelio intestinal, que permiten aumentar la superficie de absorción de la célula.
Otro tipo de microfibrilla es la que se observa en el músculo, recibe el nombre de miofibrilla, formada a su vez por miofilamentos que se distribuyen de manera longitudinal o transversal dando el aspecto característico al músculo.
Hay túbulos sólo en unas cuantas células, como las nerviosas (neurotúbulos), y tal parece que su función es la de transportar sustancias de un sitio a otro de la célula.

Núcleo

El núcleo, cuya importancia es fundamental, se presenta como una gran vesícula céntrica, de forma esferoidal y rodeada de una membrana nuclear doble para separarla del citoplasma, en la que se encuentra el jugo nuclear o nucleoplasma, de composición proteica y aspecto viscoso. Este jugo contiene la cromatina, constituida por proteínas y ácidos nucleicos (DNA y RNA), que no es visible durante la interfase (período entre dos divisiones) ya que se difunde y forma una especie de red llamada retículo nuclear.

En el núcleo se encuentran el nucléolo, conjunto de gránulos parecidos a los ribosomas con gran cantidad de RNA y de proteínas que, al no tener límites fijos, no está claramente separado del nucleoplasma, y los cromosomas, portadores del código hereditario, que están entrecruzados entre sí, cuando el núcleo está en reposo, o arrollados en espiral, en el momento inicial de una fase de división del núcleo o de la célula.

Inclusiones citoplasmáticas

Con este término se describen los materiales intracelulares que pueden ser de tres tipos:

a) Alimentos almacenados, como glucógeno, lípidos, etcétera.
b) Gránulos y glóbulos de secreción, como enzimas, hormonas, etcétera
c) Pigmentos (hemoglobina, melanina).

En el núcleo se encuentra almacenada la información genética que en el transcurso de la vida de una célula regula las funciones que tienen lugar en el citoplasma. El núcleo de una célula modifica su estructura y de hecho desaparece durante el proceso de la división celular; a los cambios que sufre la célula para dividirse se les llama mitosis, y a los diferentes estados por los que atraviesa se les da el nombre de profase, metafase, anafase y telofase. Al periodo de vida celular comprendido entre una mitosis y la siguiente se le denomina interfase. Los núcleos de interfase presentan diferentes partes:

1. Membrana nuclear o nucleolema.
2.Cromatina.
3. Nucléolo.
4.Jugo nuclear o nucleoplasma

Membrana nuclear

La membrana nuclear presenta la misma estructura que el resto de las membranas de la célula, con la diferencia de que posee numerosos orificios llamados poros nucleares que permiten una comunicación relativamente libre y fácil entre el núcleo y el citoplasma. Esta membrana desaparece como tal al iniciarse la mitosis para volverse a formar cuando ésta termina.

Cromatina

Está formada por el material genético que puede estar enrollado o desenrollado en mayor o menor grado, dependiendo del tipo de célula de que se trate y del momento de la vida en que se encuentre dicha célula. Por ellos, hay dos tipos de cromatina: la eucromatina, que es la porción genéticamente activa, y la heterocromatina, que constituye las porciones no funcionales del material genético en forma de gránulos o partículas, a veces tan densas y compactas que impiden distinguir otras partes del núcleo. Durante la interfase, el DNA, o sea, el material genético, es duplicado, y durante la mitosis y división celular se condensa formando pequeños bastoncillos que se distribuyen de manera uniforme en las dos células hijas. Estos bastoncillos se tiñen intensamente, por lo que recibieron el nombre de cromosomas. Los cromosomas son característicos en número para cada especie.

Los cromosomas se estudian durante una de las fases de la mitosis: la llamada metafase, en ese momento los cromosomas muestran dos “brazos” llamados cromátides, que están unidos por una construcción llamada centrómera; en ocasiones existen pequeños fragmentos de material genético unidos a las cromátides que se llaman satélites.

Los cromosomas se clasifican de acuerdo con su tamaño y longitud, con la posición de la centrómera (metacéntricos, submetacéntricos y acrocéntricos) y su estudio sistemático, ordenándolos según éstas y otras características, recibe el nombre de cariotipo o cariograma.
A toda la información hereditaria almacenada en los cromosomas se le llama genotipo, pero sólo una parte de dicha información se presenta en el individuo para constituir las características “visibles o demostrables”, el denominado fenotipo.
Entonces, cromosomas y cromatina no son más que estados funcionales diferentes de material hereditario que están compuestos por los genes, que a su vez son cadenas de ácido desoxirribonucleico (DNA) y proteínas que forman un complejo. Como es bien sabido, el DNA es una doble hélice que tiene como bases adenina, guanina, citosina y timina, un azúcar que es la desoxirribosa, y un radical fosfato. Es en el DNA que se encuentra almacenada la información genética, pues la secuencia y el número de bases determinan a su vez otra secuencia complementaria en un tipo especial de RNA (ácido ribonucleico). El RNA mensajero (RNAm), al llegar al citoplasma y en presencia de ribosomas y RNA de transferencia (RNAt), sintetiza la proteína que de una u otra forma va a regular una función citoplásmica.

Nucléolos

Son generalmente cuerpos basófilos redondeados en número variable de uno hasta cuatro o cinco según la célula de que se trate, y que a veces quedan enmascarados por la cromatina condensada; sólo se observan en el núcleo de interfase relacionados con cierto tipo de cromatina que recibe el nombre de organizadores nucleolares. El núcleo está formado principalmente por RNA y proteína, aunque hay algo de DNA que interviene en su organización. El nucléolo es el sitio donde aparentemente son sintetizados los ribosomas.

Jugo nuclear o nucleoplasma

Es la sustancia en la que están incluidos los nucléolos y la cromatina. Tanto su naturaleza como funciones precisas se desconocen o no están bien determinadas.

Características funcionales generales de las células:

1. Irritabilidad.
2. Conductibilidad.
3. Contractilidad.
4. Absorción y asimilación.
5. Secreción.
6. Excreción.
7. Respiración.
8. Crecimiento.
9. Reproducción.

La irritabilidad es la capacidad que tienen las células para responder a un estímulo.
La conductibilidad forma una onda de excitación que se inicia en el punto estimulado y sigue a lo largo de su superficie.
Por medio de la contractilidad la célula se puede acortar.
Mediante la absorción y la asimilación, las células captan alimentos y ciertas sustancias a través de su superficie para utilizarlas en forma diversa.
La secreción consiste en la capacidad para elaborar y expulsar diversas sustancias útiles al organismo.
La excreción permite a la célula eliminar los productos de desecho que resultan de su metabolismo.
La respiración es el proceso mediante el cual la célula absorbe oxígeno que utiliza para oxidar en su interior sustancias alimentarias y obtener energía.
El crecimiento es la capacidad para aumentar su volumen sintetizando sustancias características de ella a partir de otras que toman del medio.
Por último, la reproducción, que se lleva a cabo en la mayor parte de las células, y puede ser por medio de mitosis (somática) y meiosis (sexual).


FISIOLOGÍA CELULAR

Funcionalismo celular

La membrana celular es una envoltura semipermeable que, por procesos osmóticos, deja entrar sustancias y las expulsa. La pueden atravesar compuestos orgánicos, sales inorgánicas, gases, ácidos y álcalis. La motilidad celular general parece originarse por estímulos quimiotáxicos, atractivos o repulsivos.
Las funciones del núcleo difieren cuando la célula se halla en fase de división o en interfase. En el último caso, los cromosomas liberan RNA. Hay que mencionar, además, que el núcleo es el elemento que dirige las funciones celulares.

La reproducción celular se verifica por división directa o amitosis y por división indirecta o mitosis, llamada también cariocinesis. La primera, quizá menos frecuente, consiste en un estrangulamiento núcleo-citoplasmático que conduce a la formación de dos células hijas iguales entre sí y también a la célula madre, pero de dimensiones aproximadamente equivalentes a la mitad de ésta.

La mitosis, en la que intervienen el centrosoma y los cromosomas, tiene cuatro fases:

Profase: Los cromosomas se hacen visibles en forma de filamentos alargados y el centríolo del centrosoma se divide en dos partes, cada una de las cuales se dirige hacia uno de los polos celulares, aunque siguen unidas por unas fibrillas que constituyen el huso acromático, y en la que desaparece el nucléolo y se desagrega la membrana nuclear.

Metafase: Período en el que los cromosomas se colocan a la misma distancia de los polos, en un plano perpendicular al huso acromático, y se doblan en forma de horquilla.

Anafase: Durante la cual los cromosomas se escinden longitudinalmente en cromosomas hijos que se apartan en dos grupos atraídos hacia los polos opuestos de la célula.

Telofase: Cuando estos grupos de cromosomas se encuentran envueltos en una nueva membrana nuclear para constituir así los dos núcleos de las células hijas.

MEIOSIS

La mitosis concluye con la división del citoplasma en dos mitades que contienen cada una un núcleo propio.

En los seres superiores, dotados de reproducción sexual, se producen dos divisiones sucesivas en las células diploides, parecidas a la mitosis y que llevan el nombre de división reductora o meiosis, que conducen a la formación de células hijas haploides.

Energética celular

La vida de la célula se basa en unos intercambios bioquímicos constantes que requieren para realizarse la presencia de energía. El conjunto de estas reacciones químicas, destinadas al mantenimiento, crecimiento o reproducción de la célula y catalizadas sobretodo por enzimas, recibe el nombre de metabolismo. Este se divide en dos fases:

Anabolismo: Que incluye los procesos de captación, almacenamiento y utilización de la energía.

Catabolismo: En el cual se libera dicha energía.

La energía procede únicamente del Sol y la adquisición y liberación de la misma se explican por los principios de termodinámica. Mientras algunos seres, como los vegetales, captan energía y la acumulan después de haberla transformado, otros, en especial los animales, la pueden transformar y emplear.

Respiración

La respiración, origen principal de la energía disponible en las células, consiste en la oxidación, en especial de grasas y carbohidratos, que libera cuerpos más sencillos desde el punto de vista químico y energía utilizable en otros procesos. Esta oxidación puede ser anaerobia, si se realiza en ausencia de oxígeno, o aerobia, cuando se produce en presencia de este gas. La respiración propiamente dicha corresponde a la segunda modalidad, mientras que la primera no es más que la fermentación, realizada por ciertos microorganismos (levaduras o bacterias) que carecen de las enzimas necesarias para efectuar la función orgánica.
La energía liberada por la respiración recarga el ADP y lo convierte en ATP que, al perder un enlace, desprende energía, inmediatamente aprovechable en forma de calor, contracciones musculares y síntesis de polisacáridos y proteínas.

BIBLIOGRAFÍA

CIENCIAS DE LA SALUD

Bertha Yoshiko Higashida Hirose

5a Edición

Editorial Mc Graw Hill

pp. 52-56

ENCICLOPEDIA METÓDICA

Ramón García Pelayo y Gross

2a Edición

Editorial Larousse

pp. 2044-2048