La célula

LA CÉLULA

Importancia de la célulaLa célula es la

unidad anatómica, y fisiológica del cuerpo

El cuerpo humano se desarrolla a partir de una sola célula, el óvulo fertilizado por el espermatozoide, cigoto.

Teoría celularLa Teoría Celular es una parte

fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que éstas tienen en la constitución de la vida.

El concepto moderno de la Teoría Celular se puede resumir en los siguientes principios:

1. Todo en los seres vivos está formado por células o por sus productos de secreción. La célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organism

2. Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas (Omnis cellula e cellula).

3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

4. Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

Aspectos históricos de la teoría celularA mediados del siglo

XV los Daneses Hanz y Zacrías Jenssen inventan el microscopio, que servía para observar pequeñas partículas de materia. El instrumento fue perfeccionado por el danés Anton Von Leeuwenhoek.

Dos siglos más tarde Robert Hooke en el año 1665 utilizando un microscopio examinó una corteza de alcornoque ( el corcho ) y observó que esta estaba formada por muchas diminutas cavidades, muy semejantes a los poros de una esponja, y les dio el nombre de "cellulae" o célula.

Pasaron otros 175 años, sin embargo, antes de que científicos empezaran a entender la verdadera importancia de las células.En sus estudios de plantas y células de animales durante principios del siglo XIX, el botánico alemán Matthias Jakob Schleiden y el zoólogo alemán Theodor Schwann reconocieron las similitudes fundamentales entre los dos tipos de células. en particular la presencia de núcleos, que el botánico británico Robert Brown había descrito recientemente (1827). Publicaron juntos la obra Investigaciones microscópicas sobre la concordancia de la estructura y el crecimiento de las plantas y los animales (Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen, Berlin, 1839). Asentaron el primer principio de la teoría celular histórica.

El patólogo y también estadista Rudolf Virchow (1821 – 1902), en su trabajo “Patología celular” (1858), consideró a la célula como la unidad básica metabólica y estructural. En ese mismo trabajo subrayó la continuidad de los organismos: “todas las células provienen de otras células (preexistentes)”, aun cuando los mecanismos de división nuclear no eran entendidos en el momento.

Hacia finales de los 1800’s, los principales organelos que se consideran ahora son identificados . El término ergastoplasm - retículo endoplasmico- se introdujo en 1897; la mitocondria se observó por varios autores y fue nombrada así por Carl Benda (1857–1933) en 1898, el mismo año en que Camillo Golgi (1843–1926) descubrió el aparato que lleva su nombre.

fue Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva.

Santiago Ramón y Cajal logró unificar todos los tejidos del cuerpo en la teoría celular, al demostrar que el tejido nervioso está formado por células. Su teoría, denominada “neuronismo” o “doctrina de la neurona”, explicaba el sistema nervioso como un conglomerado de unidades independientes. Pudo demostrarlo gracias a las técnicas de tinción de su contemporáneo Camillo Golgi, quien perfeccionó la observación de células mediante el empleo de nitrato de plata, logrando identificar una de las células nerviosas. Cajal y Golgi recibieron por ello el premio Nobel en 1906.

Características básicas de la célula

proteínas orgánicos

carbohidratos lípidos ácidos

nucleícos Componentes químicos

potasio

magnesio inorgánicos fosfato

sulfato

bicarbonato

sodio

cloruro

hidrógeno (H+)

hidroxilos (OH+ )

Proteínas Compuestos de aminoácidos

unidos entre sí en largas cadenas, enrolladas en diversas formas.

Funciones: como enzimas, forman ciertas hormonas, como elementos contráctiles de los músculos, componentes principales de las membranas celulares , forman parte de los tejidos conectivos.

Carbohidratos

Átomos de hidrogeno y oxígeno ligados a átomos de carbono en la misma relación del agua . El azúcar más simple , glucosa ( un monosacáridos), es un nutrimento importante , y proporciona la mayor parte de las necesidades energéticas durante la absorción de una comida.

A) el exceso se convierte en glucógeno , un polisacárido que se almacena en el hígado, músculos y grasa.

B) polisacáridos-proteína, son carbohidratos combinados con una pequeña cantidad de proteína, forman la “sustancia fundamental” intercelular de los tejidos conectivos , en la cuál las proteínas fibrosas , principalmente la colágena , están empotradas

Carbohidratos

Lípidossustancias relativamente insolubles al agua , pero solubles en éter y otros disolventes similares. Las principales subclases son:

A) grasa o triglicéridos: son una combinación de tres ácidos grasos y un glicerol. Son los principales depósitos de energía

B) fosfolípidos : parecidos a las grasas , pero uno de los ácidos grasos está remplazado por una porción cefálica polar, esto es, un grupo fosfato y una base nitrogenada y forman las paredes celulares

C) esteroides: construidos de una unidad de cuatro anillos de carbono.- colesterol ,es el principal componente de las membranas celulares y precursor de vitamina D; ácidos biliares y Hormonas sexuales y suprarrenales

Ácidos nucleícos

formados por nucleótidos ligados entre sí en largas cadenas .Cada nucleótido esta compuesto de un azúcar de cinco carbonos , un grupo fosfato y una base nitrogenada.

El ADN, ARN, ATP

Estructura de la célulaCualquiera que sea su forma y tamaño, las

células están constituidas por tres partes fundamentales:

1. membrana celular2. citoplasma 3. núcleo.

Membrana Celular: Se le denomina también plasmática o simplemente

membrana. Esta es delgada, rodea al citoplasma y es tan delgada que no es visible con el microscopio de luz.

La membrana celular se considera una estructura dinámica cuya constitución le permite, entre otras, recibir y transmitir señales químicas, transportar moléculas, recibir y transmitir los mensajes para el cese de la reproducción y del crecimiento, además de establecer los límites físicos de la célula y resguardar el contenido citoplasmático. La membrana permite el paso de materiales a través de ella, regula el tránsito de materiales hacia adentro y hacia fuera

Citoplasma: Es la parte de la célula que se encuentra entre la

membrana y el núcleo, está formado por un líquido viscoso sumamente variable y de apariencia homogénea.

Es un fluido altamente organizado y atestado de orgánulos entre ellos los siguientes:

1. Vacuolas2. Ribosomas3. Retículo endoplasmatico4. Aparato de Golgi5. Lisosomas6. Mitocondria7. Centriolos

Núcleo:Es un cuerpo grande, frecuentemente esférico siendo

de ordinario la estructura más voluminosa dentro de las células eucarióticas. Esta rodeado por la membrana nuclear, constituida por dos membranas concéntricas, cada una de las cuales es una doble capa lipídica. El núcleo desempeña dos funciones fundamentales para la célula, primero lleva la información hereditaria que determina si un tipo particular de célula se desarrollará en un Paramecio o un ser humano y segundo el núcleo ejerce una influencia continua sobre las actividades de la célula, asegurando que las moléculas complejas que ella requiere se sinteticen en la cantidad y tipos necesarios.

Orgánulos Vacuolas: Son espacios dentro del

citoplasma lleno de agua; se encuentran rodeados de una sola membrana, su función es la de disolver los elementos en suspensión que entran al interior de la célula.

Ribosomas: Los ribosomas son orgánulos celulares más numerosos, en ellos se da la síntesis de las proteínas.

Retículo endoplasmatico: Es una red de sacos aplanados, tubos y canales conectados entre sí, característica de las células eucariontes. La cantidad de retículo no es fija en una célula, aumenta o disminuye dependiendo de la actividad celular.

Los retículos pueden ser: rugoso y lisoEl rugoso tiene ribosomas sobre su

superficie. Interviene en la síntesis de proteínas que han de ser “ empaquetadas” para su secreción

El liso interviene en la síntesis de proteínas

Aparato de Golgi: Esta formado por un conjunto de sacos, aunque algunos pueden presentar más de 30 sacos en un organismo. Los sacos aplanados pueden presentar retículos que tienen las funciones de secreción y gluscosilación, terminan la sintesis de proteinas y las almacenan

Lisosomas: Un tipo de vesícula relativamente grande, formada comúnmente por el complejo de Golgi. Los lisosomas son fundamentalmente bolsas membranosas que contienen enzimas, que están implicadas en la degradación de proteínas, polisacáridos y lípidos. Si los lisosomas se rompieran la célula misma sería destruida Debido a que participan en la digestión

También intervienen en la destrucción de microorganismos nocivos.

En la fagocitosis destrucción de material extracelularEjemplo: en el hueso, libera el calcio

Mitocondria: se encuentran entre los orgánulos más grandes de la célula. Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional, concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma.

Centriolos: son otros organelos muy importantes a la hora de la división celular, anatómicamente son dos cilindros huecos y alargados ubicados muy próximos al núcleo -

La célula / Fisiología celular

La mayor parte de las células efectúan funciones generales y vitales como:

1. Movimiento de sustancias a través de la membrana celular

2. Metabolismo3. Acción enzimática

Movimiento a través de la membrana celular

Se efectúa por medio de:1. Difusión 2. Osmosis3. Transporte activo4. Pinocitosis5. Fagocitosis


La célula / Fisiología celular Concentraciones de sustancias fuera y dentro de la membrana celular.Na+ 137 meq/L 10meq/LK+ 5 “ 141 “Ca++ 5 “ 0 “Mg++ 3 “ 62 “Cl- 103 “ 4 “HCO2- 28 “ 75 “SO4 1 “ 2 “Glucosa 90mg/100ml 0-20mg/100mlAminoácidos 30mg/100ml 200mg/100mlColesteroFosfolípidos 0.5g/100ml 2-95 g /100mlGrasa neutrapO2 35mm de Hg ¿ 20mm de Hg ?Pco2 46mm deHg ¿50 mmHg ?pH 7.4 ¿7.1 ?

Difusión.- transporte neto de sustancias a través de la membrana celular desde una región muy concentrada hacía otra menos concentrada.

La membrana celular , es la que da selectividad a la célula , por su semipermeabilidad


Difusión facilitadaEs aquella que se lleva a cabo por medio de

proteinas contenidas en la membrana y que se llaman transportadoras


OsmosisEs la difusión de agua a través de la

membrana, de un lugar donde está muy concentrada a uno donde esta menos concentrada

-presión osmótica es la fuerza con la que una solución atrae agua hacia sí


Transporte activoel transporte activo, un proceso que

consume energía y que requiere del concurso de proteínas integrales que actúan como "bombas" alimentadas por ATP, para el caso de moléculas pequeñas o iones y para moléculas de gran tamaño como proteínas y polisacáridos e incluso células enteras como bacterias y hematíes


La célula / Fisiología celular Transporte activo primario: en este caso, la energía derivada del ATP directamente empuja a la

sustancia para que cruce la membrana, modificando la forma de las proteínas de transporte (bomba) de la membrana plasmática.

El ejemplo más característico es la bomba de Na+/K+, que mantiene una baja concentración de Na+ en el citosol extrayéndolo de la célula en contra de un gradiente de concentración.

También mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la célula pese a que la concentración intracelular de potasio es superior a la extracelular.

Esta bomba debe funcionar constantemente ya que hay pérdidas de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana.

Esta bomba actúa como una enzima que rompe la molécula de ATP y también se llama bomba Na+/K+-ATPasa. Todas las células poseen cientos de estas bombas por cada um2 de membrana. Su mecanismo de acción se muestra esquemáticamente en la figura

La célula / Fisiología celularTransporte activo secundario: La bomba de sodio/potasio mantiene una importante

diferencia de concentración de Na+ a través de la membrana.

Por consiguiente, estos iones tienen tendencia a entrar de la célula a través de los poros y esta energía potencial es aprovechada para que otras moléculas, como la glucosa y los aminoácidos, puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentración.

Cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+, el proceso se llama Symporte o cotransporte ; cuando los hacen en sentido contrario, el proceso se llama Antiporte o contratransporte

La célula / Fisiología celularFagocitosis: en este proceso, la célula crea una

proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma.

El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa


La célula / Fisiología celularPinocitosis: en este proceso, la sustancia a

transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica.

Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.


Metabolismo energético: Síntesis de ATP

El lugar donde se sintetiza el ATP radica en las crestas mitocondriales.

En el citoplasma también se produce ATP, pero en proporciones considerablemente menores o muy poco significativas.

la energía de los alimentos y su transformación en ATP

La célula / Fisiología celularTodos los grupos alimenticios

(carbohidratos, lípidos y proteínas) pueden transformarse en ATP. Sin embargo los procesos que atraviesan son diferentes. Vea el siguiente esquema que acontece en el citoplasma celular:

La célula / Fisiología celularAl final de este proceso que ocurre en el

citoplasma celular, tanto el piruvato como el acetoacetato se transforman en acetil CoA, compuesto que ingresa a las mitocondrias para participar en la síntesis de ATP.

La célula / Fisiología celularEl acetil CoA es utilizado en un proceso denominado "Ciclo

de Krebs" (en honor a Hans Krebs su descubridor), del cual resultan principalmente dos tipos de compuestos denominados NADH (nicotinamida adenín dinucleótido reducido ) y FADH (flavin adenin dinucleótido reducido), los cuales son "vehículos biológicos de transferencia de electrones". Es pues durante este ciclo de Krebs que se libera bastante energía en procesos de oxido-reducción, de la cual concluyen estos "transportadores de electrones".

Posteriormente el NADH (nicotinamida adenín dinucleótido reducido ) y FADH (flavin adenin dinucleótido reducido) ingresan a un

proceso denominado "cadena respiratoria" del cual ya resulta la síntesis de ATP.



La célula / Fisiología celularReproducción celulares el proceso por el cual a partir de una

célula inicial o célula madre se originan nuevas células llamadas células hijas.

Durante los procesos de reproducción celular, las moléculas de ADN se condensan y forman los cromosomas.

Los cromosomas son estructuras con forma de bastoncillos que presentan una estrangulación o centrómero que los divide en dos sectores o brazos.

Para la reproducción celular se necesita dos procesos:

División del núcleoDivisión de citoplasma(citocinesis)

Dependiendo de los distintos tipos de células podemos diferenciar dos clases de reproducciones:

Mitosis: es la que se produce en todos los organismos menos los sexuales, también llamadas células somáticas.

Meiosis: se reproduce en las células sexuales o también llamados gametos.

La célula / Fisiología celularLA MITOSIS

La mitosis es un proceso de división celular en la que las dos células resultantes obtienen exactamente la misma información genética de la célula progenitora.

Se realiza en las células somáticas cuando los organismos necesitan crecer o reparar tejidos dañados.

Para poder realizar la división celular es necesario realizar cuatro fases.

Para que se puedan realizar estas cuatro fases es necesario una preparación conocida como interfase donde la célula posee un centriolo (orgánulo), donde el ADN se duplica para las fases posteriores.

Es ahora cuando comienza la mitosis:


PROFASE: fase en la que se condensan los cromosomas (ya que la cromatina estaba suelta por el núcleo) y empiezan a unirse. Posteriormente se duplica el centriolo y la membrana central se desintegra, dirigiéndose cada centriolo a los polos opuestos.


METAFASE: se crea el huso mitótico constituido de fibras proteicas

que une a los dos centriolos. Los cromosomas formados constituyen

el plano ecuatorial, situado en medio de la célula en línea recta colgado del huso mitótico.


ANAFASE: las cromátidas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia los polos opuestos .

La célula / Fisiología celularTELOFASE: los cromosomas están en los polos

opuestos y son cada vez más difusos. La membrana nuclear se vuelve a forma. El citoplasma se divide.

CITOCINESIS: por último la célula madre se divide en dos células hijas. Así termina la mitosis.

Se cree que en condiciones normales las células secretan substancias inhibidoras de la proliferación, llamadas chalonas.

La célula / Fisiología celularLa meiosis es un proceso en el que, a partir de una célula

con un número diploide de cromosomas (2 n), se obtienen cuatro células hijas haploides (n), cada una con la mitad de cromosomas que la célula madre o inicial.

Este tipo de división reduccional sólo se da en la reproducción sexual, y es necesario para evitar que el número de cromosomas se vaya duplicando en cada generación.

El proceso de gametogénesis o formación de gametos, se realiza mediando dos divisiones meióticas sucesivas:

Primera división meiótica. una célula inicial o germinal diploide (2 n) se divide en dos células hijas haploides (n).

Segunda división meiótica. Las dos células haploides (n) procedentes de la primera fase se dividen originando cada una de ellas dos células hijas haploides (n).


Genética celularUn gen , es la más pequeña fracción de

ADN , capaz de sintetizar una proteína.

Grergorio Mendel Introdujo el concepto de

que las características genéticas se transmiten de los padres a los hijos por unidades poco visibles (genes), contribuyendo cada progenitor a dichas características.

Se dice es “el padre de genética”

La célula / Fisiología celularCromosomas

La célula / Fisiología celularLos cromosomas (término que significa

"cuerpos coloreados", por la intensidad con la que fijan determinados colorantes al ser teñidos para poder observarlos al microscopio), son un componente del núcleo celular que sólo aparecen cuando la célula está en división, ya sea mitosis o meiosis; tiene una estructura filiforme, en forma de cadena lineal, más o menos alargada, en el caso de eucariotas, o en forma de anillo circular cerrado, en el caso de procariotas, y están compuestos por ácidos nucleícos y proteínas.

El ADN, constituido por tres moléculas de naturaleza distinta:

un azúcar con cinco átomos de carbono, la 2-D-desoxirribosa

un fosfato cuatro bases nitrogenadas diferentes: -dos purinas, la adenina y la guanina, -y dos pirimidinas, la citosina y la timina es una macromolécula constituida por dos hebras o

filamentos enrollados uno sobre otro en sentido dextrógiro (es decir, en el del movimiento de las agujas del reloj), formando así una doble hélice.


Watson y Crick , crearón el modelo del ADN

Síntesis de proteínasproceso por el cual se componen nuevas

proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En este proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular.

En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero donde se unen en la posición adecuada para formar las nuevas proteínas.

Cáncer el cáncer se hace presente cuando la

reproducción de células tiene lugar de forma descontrolada, dividiéndose demasiado deprisa o porque las células que ya no sirven parecen haber olvidado cómo morir.

Diferenciación celulares el proceso por el que una célula se

especializa, adquiriendo capacidad de desarrollar ciertas funciones y dejando de desarrollar otras. Una célula especializada o diferenciada generalmente no puede dar lugar a otros tipos celulares, mientras que una célula no diferenciada, que se denomina pluripotente, puede dar lugar a muchos tipos celulares. Las “células madre” son un ejemplo de este ultimo tipo, mientras que por ejemplo, las neuronas son de las células más diferenciadas que se conocen.

Fin

Education

La célula