CONCEPTO La unidad fundamental de todo ser vivo

CONCEPTO: La unidad fundamental de todo ser vivo vegetal o animal. La célula es la unidad más pequeña del ser vivo que posee vida propia, o sea, es capaz de nutrirse, relacionarse y reproducirse. La palabra célula significa celdilla, ese nombre fue dado por el naturalista inglés Robert Hooke en el siglo XVIII. ESTRUCTURA DE LA CELULA: MEMBRANA: Límite externo de la célula. CITOPLASMA: Zona que contiene los organelos. NÚCLEO: Controla la vida celular. FUNCIONES CELULARES: Nutrición Relación Reproducción

El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y 1880, cuando Robert Hooke describió por vez primera la existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden definir los postulados de la Teoría Celular. 3

Postulados de la Teoría Celular 1665 – Robert Hooke: “Primero en utilizar la palabra célula, observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas, ordenadas de manera semejante a las de una colmena” 1824 - René Dutrochet: “La célula es la unidad básica de la estructura, es decir todos los organismos formados por células”

Postulados de la Teoría Celular 1838 –Mathias Schleiden: “Todos los tejidos vegetales estaba formados por células ”. 1838 – Theodor Schwann: “Propuso una base celular para toda forma de vida” 1858 – Rudolf Virchow: “ La celulas surgen de células preexistentes, OMMNI CELLULA E CELLULA”

POSTULADOS DE LA TEORIA CELULAR 1. Todos los organismos vivos están formados por células y productos celulares. 2. Solo se forman células nuevas a partir de células preexistentes. 3. La información genética que se necesita durante la vida de las células y la que se requiere para la producción de nuevas células se transmite de una generación a la siguiente. 6

MORFOLOGIA DE LA CELULA

HAY DOS CLASES DE ORGANISMOS PROCARIOTAS: • Organismos que carecen de núcleo y por tanto su ADN se halla “suelto” en el citoplasma. EUCARIOTAS: • Organismos que poseen un núcleo bien definido para albergar y proteger el ADN

DOS CLASES DE CELULAS EUCARIOTAS SOMATICAS Se producen por división simple o mitosis. Se especializan de acuerdo al tejido al que pertenecen SEXUALES Se especializan en la reproducción. Poseen la mitad del material genético. Se producen mediante meiosis

LA SUSTANCIA VIVIENTE DE LA CELULA SE DIVIDE EN DOS COMPARTIMIENTOS CITOPLASMA: • • Se extiende desde la membrana celular hasta la cubierta o envoltura nuclear. Ectoplasma Endoplasma Organelos CARIOPLASMA: • Es la sustancia que constituye el contenido del núcleo • Nucléolo • Cromatina

EL CITOPLASMA ESTÁ FORMADO POR: Proteínas (10 -20%), Lípidos (2 -3%), algunos Carbohidratos (1%), Minerales y sales (1%), y un 70 a 90% de Agua. La proporción de estos componentes varía de una célula a otra así como de un organismo a otro. El citoplasma también llamado matriz citoplásmica, es un líquido viscoso coloidal (semejante a una gelatina) que sirve como medio de sostén a los organelos celulares, exceptuando al núcleo. 11

. En el citoplasma se encuentran una serie de estructuras especializadas, cuyas funciones son comparables a las que realizan nuestros órganos, debido a esto reciben el nombre de Organelos, entre ellos podemos mencionar los siguientes: Ribosomas, mitocondrias, aparato de Golgi, retículo Endoplásmico, centriolos, vacuolas y plastos. Dos organelos que no se encuentran dentro del citoplasma, son el núcleo y el nucléolo 12

CARACTERES FISIOLOGICOS DE LAS CELULAS ABSORCION: Capacidad de captar sustancias del medio circundante. SECRECION: Moléculas absorbidas, procesadas y luego secretadas. EXCRECION: Capacidad de descartar productos de desecho formados por sus procesos metabólicos. RESPIRACION: Producen energía por medio de la respiración celular. IRRITABILIDAD: Capacidad de reaccionar ante un estimulo. Todas las células son irritables. CONDUCTIBILIDAD: Capacidad de transmitir un impulso o estímulo. CONTRACTIBILIDAD: Capacidad de acortarse en una dirección determinada. Como reacción ante un estímulo

Es la membrana que rodea el citoplasma y forma el límite externo de la célula. - Formada por dos capas de Fosfolípidos, Colesterol , Proteínas y pequeñas cadenas de Carbohidratos. -Interviene en todas las funciones celulares. -Es una estructura continua que rodea a la célula. Por un lado está en contacto con el citoplasma (medio interno) y, por el otro, con el medio extracelular que representa el medio externo. 14

En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: Fosfolípidos, Glucolípidos y Colesterol. Todos tienen carácter anfipático; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica 15

La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez. De acuerdo con el modelo del mosaico fluido, la membrana presenta fluidez, debido al movimiento de las moléculas de Fosfolípidos. Estos se difunden libremente a través de la doble capa de lípidos utilizando cuatro movimientos característicos: difusión lateral, rotación sobre el eje mayor, flexión y flip-flop. 16

1. - El modelo de Danielli Davson (1953) La primera hipótesis sobre la estructura de la membrana plasmática fue formulada por Danielli y Davson en 1953. Según ésta, las proteínas forman dos capas que empaquetan una doble capa de lípidos. 17

2. - Modelo de Singer y Nicholson (1972) Un modelo propuesto por Jonathan Singer y Gart Nicholson, en 1972, que ha permitido explicar la mayor parte de las propiedades físicas y termodinámicas de la membrana. Según dicho modelo, la membrana está formada básicamente por una doble capa de lípidos en un estado de solución líquida en la que las moléculas poseen cierta libertad de movimiento. Por tanto, parte de la membrana puede fluir de un punto a otro. Por su configuración dinámica, este modelo recibe el nombre de "modelo mosaico fluido" 18

La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular. Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. 19

TRANSPORTE PASIVO DIFUSION SIMPLE • Se realiza mediante las proteínas de canal(con un orificio) así entran sodios como NA+, k+, Ca++ y Cl-. DIFUSION FACILITADA • Permite el transporte de pequeñas moléculas polares como lo aminoacidos y monosacáridos por medio de proteínas transmembranosas (Pueden ser; Transportadoras y de canal). • Necesita un gradiente de concentración • Se realiza a favor del gradiente (de mayor [] a menor []) sin gasto de energía.

TIPOS DE TRANSPORTE DE MEMBRANA 21

La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas. Entonces, la mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la concurrencia de proteínas portadoras especiales o de canales proteicos. De este modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas de las imperantes en el medio externo. El paso a través de la membrana posee dos modalidades: Una pasiva, sin gasto de energía, y otra activa consumo de energía 22

TRANSPORTE PASIVO Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este transporte puede darse por: DIFUSIÓN SIMPLE Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteicos. 23

DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE LA BICAPA Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno, el CO 2 y el nitrógeno atmosférico. 24

ÓSMOSIS Es el proceso de la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, o sea, es el movimiento de las moléculas de agua de una región de mayor concentración a una de menor concentración (a favor de un gradiente de concentración). Este proceso está determinado por la concentración total de soluto y por la cantidad de moléculas de agua libres (no adheridas al soluto). Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis. 25

DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE CANALES Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca 2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal. 26

Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos como la glucosa, etc. que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula. 27

TRANSPORTE ACTIVO Se produce pasaje de sustancias en contra del gradiente. En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca. LA BOMBA DE NA+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Sodio (Na+) hacia el exterior de la membrana y Potasio (K+) hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte. 28

BOMBA SODIO POTASIO • Paso de una sustancia a través de una membrana semipermeable, desde una zona de menor concentracion a una de mayor concentracion con gasto de energía. • Se requiere de proteínas transportadoras que actúen como bombas contra el gradiente de concentración además de una fuentes de energía que es el ATP. • Función importante en la producción y transmisión del impulso nervioso. (Se bombea Na+ hacia el exterior y k+ hacia el interior de la misma) • Todas las células animales gastas más del 30 % que producen y las células nerviosas más del 70 % para bombear estos iones. TRANSPORTE ACTIVO

TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS Para introducir o secretar macromoléculas a través de su membrana, la célula emplea tres procesos: • la Endocitosis, • la Exocitosis y • la Transcitosis ENDOCITOSIS: Es un proceso mediante el cual la célula toma moléculas grandes o partículas de su medio externo, mediante la invaginación de la membrana celular y la posterior formación de vesículas intracelulares (endo = dentro). 30

ENDOCITOSIS Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis. Endocitosis mediada por un Receptor: Es un mecanismo por el que sólo entra la sustancia para la cual existe el correspondiente receptor en la membrana. Como ejemplos de este tipo de procesos tenemos a la pinocitosis y la fagocitosis. 31

Pinocitosis (pino = beber): Mediante este proceso, la célula obtiene macromoléculas solubles que generalmente presentan dificultades para atravesar la membrana celular. Para "beber" estos fluidos, la célula forma una serie de proyecciones denominadas seudópodos (pseudo = falso, paidos = pies), en cuyo interior existen canales muy finos. Pequeñas cantidades del fluido extracelular penetran a la célula por estas estructuras; una vez cerrados los seudópodos, forman una vacuola la cual posteriormente se rompe y el contenido se incorpora al citoplasma celular. La Pinocitosis implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina. 32

Fagocitosis (fago = comer): Es un proceso que le permite a la célula ingerir partículas de gran tamaño, como microorganismos y restos de otras células. Los glóbulos blancos, utilizan la fagocitosis para eliminar de nuestro organismo partículas o agentes infectivos que pudieran causarnos enfermedades. Fagocitosis - Endocitosis de un sólido. Ej. Los glóbulos blancos de la sangre fagocitan bacterias que entran a nuestro cuerpo; la Ameba adquiere alimento. 33

Transcitosis: Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de células endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos, transportándose así las sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean los capilares. 34

EXOCITOSIS: Exocitosis – (exo = afuera; cito = célula) es el proceso opuesto a la endocitosis; remueve sustancias fuera de la célula. Este mecanismo de transporte se utiliza para sustancias producidas por la célula que tienen que ser exportadas al exterior. En este caso, las vacuolas con las sustancias que se van a excretar se fusionan con la membrana celular desde el interior y expulsan el contenido. Como ejemplo de células que realizan este proceso tenemos a las del sistema nervioso, páncreas, tiroides, etc. . Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho. 35

MODIFICACIONES DE MEMBRANA Los cilios y los flagelos se derivan del centriolo. Los cilios son prolongaciones pequeñas semejantes a pestañas, con un diámetro de 0. 2 micras. Son varias y móviles. Son muy abundantes en las células epiteliales de las vías respiratorias superiores, porciones del aparato reproductor femenino y masculino. Cada cilio tarda en moverse entre 0. 1 y 0. 2 segundos. El movimiento de un cilio o flagelo está producido por la flexión de su zona central producida por el desplazamiento de unos microtúbulos respecto a los otros. También hay proyecciones ciliares aisladas no móviles relacionadas con algunas células epiteliales sensoriales, como ser; conos y bastones de la retina y células ciliadas del oído interno. 37

Los Flagelos sirven para el desplazamiento celular. Son prolongaciones a manera de látigos, son mas largos que los cilios, pueden medir de 15 a 30 micras; por lo general solo hay 1 o 2 con relación a cada célula, con un movimiento helicoidal o de látigo(en un plano), muestran un tipo de onda. Se encuentran en el espermatozoide, el epitelio del riñón y en la red testicular. 38

MODIFICACIONES DE MEMBRANA Las Microvellosidades son evaginaciones de la membrana plasmática con forma de dedo, que sirven para aumentar el contacto de la membrana plasmática con una superficie interna. 39

Las microvellosidades son muy abundantes en epitelios de absorción, como el epitelio intestinal y el de la córnea. Su diámetro oscila entre los 80 a 90 nanómetros y su longitud es de entre 0. 5 y 1 nanómetros dependiendo del tejido. 40

Los Estereocilios son prolongaciones largas, delgadas, no móviles, localizadas en la superficie libre de ciertas células. Los estereocilios no están muy difundidos entre los epitelios. Los Estereocilios se limitan al epidídimo y al segmento proximal del conducto deferente del aparato genital masculino y a las células sensoriales ciliadas del oído. 41

COMPLEJOS DE UNION En la zona vecina a la superficie del epitelio, la superficie lateral de las células presenta un sistema de uniones intercelulares llamado COMPLEJO DE UNIÓN. Este sistema une a las células entre sí y define las caras luminal y basolateral de cada célula. El complejo de unión está formado por la asociación de tres tipos de uniones intercelulares: 1. la zonula ocluyente o banda de oclusión. 2. la zonula adherente o banda de adhesión. 3. Desmosomas o macula de adhesión. 41

ZONAS OCLUYENTES: Son estructuras que rodean a la célula, zónulas en las cuales el espacio intracelular está obliterado (no existe). Normalmente aparecen en la mitad apical de la célula. Facilitan la cohesión estrecha entre células vecinas, de tal forma que impiden la difusión o filtración de fluidos entre esas células vecinas. 43

MÁCULAS ADHERENTES O DESMOSOMAS: Son estructuras puntuales en las que el espacio intercelular es más amplio de lo normal, cercano a los 300 Å. Los Desmosomas aparecen como parches gruesos en la región de la membrana celular entre dos células. Los Desmosomas contienen proteínas especializadas, tales como la queratina (misma proteína que se encuentra en las uñas y el pelo), desmoplaquina y filamentos de desmina, que incrementan la rigidez de los tejidos. 44

El tipo más común de Desmosomas de maceta que se encuentra en el epitelio, músculo liso y muchos otros tejidos animales. Son empalmes en forma de botón, que unen células y también funcionan como anclas para fibras del citoesqueleto. Los Desmosomas puede visualizarse a manera de remaches a través de la membrana de células adyacentes. Están compuestos por glicoproteínas integrales de la familia de las cadherinas, cuyos dominios extracelulares se unen con iguales dominios de células vecinas. 45

ZONAS ADHERENTES: Son estructuras de contacto celular que forman un cinturón alrededor de la célula situándose en las cercanías de las zónulas ocluyentes y en ellas el espacio intracelular está engrosado. En contacto con la zona engrosada hay filamentos de actina y en el espacio intracelular son abundantes las proteínas del tipo cadherinas. 46

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ORGANELOS DE LA CELULA A. AMEMBRANOSOS • • Ribosomas Centriolos Microtúbulos Microfilamentos B. MEMBRANOSOS • • • Lisosomas Mitocondrias Retículo endopasmático Aparato de Golgi Peroxisomas 48

ORGANELOS MEMBRANOSOS LISOSOMAS • Sacos membranosos distribuidos en toda la célula, de tamaño similar a las mitocondrias pequeñas. • Contienen enzimas hidrolíticas o hidrolasas, la más común la fosfatasa ácida, que son capaces de digerir la mayoría de los componentes celulares , algunos biólogos llama “bolsas sucias” • Cumple funciones de: • Digestión celular • Destrucción de células lesionadas o seniles • Fagocitosis de bacterias • Procesos de metamorfosis en animales MITOCONDRIAS • Tamaño de 0. 5 a 1. 0 µm. Posee aspecto de varas, gránulos o filamentos y NO ESTAN PRESENTES en las bacterias y organismo unicelulares anaerobios. • Cumple funciones de: • Respiración celular: Proceso encaminado a la producción de energía. • Beta Oxidación de ácidos grasos: Aquí se obtiene el Acetil Co. A utilizado en el ciclo de Kreb • Síntesis de las constituyentes mitocondriales: Pseeen DNA y RNA y ribosomas para sintetizar la mayor parte de sus proteínas • Concentración de iones: Colorantes, enzima iones de He, k+, proteínas, lípidos. 49

ORGANELOS MEMBRANOSOS RETICULO ENDOPLÁSMICO • Sistema complejo de canales que se extiende por todo el citoplasma, pueden comunicar la membrana nuclear con la membrana celular. • Posee dos presentaciones: R. E. R. (Rugoso) con la presencia de ribosomas y R. E. L. (Liso) sin ribosomas. • Cumple funciones de: • Producción, almacenamiento y glucosilación de proteínas. (R. E. R: ) • Síntesis de lípidos de membrana (fosfolípidos y colesterol), y producción de hormonas esteroideas, • Interior almacena Ca++ que participa en la contracción muscular. • Desintoxicación en células hepáticas APARATO DE GOLGI • Formado por unos sacos membranosos llamados dictiosomas. Presentan dos caras(cis o proximal y trans o distal) • Cumple funciones de: • Transporte y transformación de proteínas las cuales son secretadas como proteínas glucosiladas. • Formación del taqbique divide al citoplasma en la telofase • Formación d ela pared celular de los vegetal y de la cromosomas en los espermatozides 50

PEROXISOMAS Son pequeños organelos esféricos u ovoides fijos a las membranas, menores que los lisosomas. Son organelos que se auto replican y contienen enzimas oxidativas (Urato-oxidasa, DAminoacido-oxidasa, Catalasa, Amino-oxidasa). Presente en plantas y animales. Oxidan ácidos grasos Síntesis de colesterol, fosfolípidos y ácidos biliares Sintetiza H 2 O 2. La enzima catalasa descompone el H 2 O 2 en agua y oxigeno 50

Los ribosomas, están formados por dos tipos de moléculas: RNA ribosomal y proteínas. Se producen en el nucleolo como unidades separadas y se ensamblan posteriormente durante la síntesis de proteínas. Los ribosomas son importantes en la célula, ya que son los responsables de la síntesis de proteínas, las cuales son utilizadas en las reacciones metabólicas de la célula. 51

CENTRIOLOS Los centríolos, están formados por nueve grupos de células organizadas en un cilindro cuyo diámetro es de aproximadamente 0. 2 µ. Se encuentran en células animales y en algunas algas y hongos, están generalmente cerca del núcleo, dentro de un área llamada centrosoma. Los centríolos juegan un papel importante durante el proceso de reproducción celular por mitosis ya que sirven como polos para la formación del huso acromático; además, participan en la formación de cilios y flagelos, que son órganos de locomoción en los microorganismos. 52

MICROTUBULOS Y MICROFILAMENTOS Son fibras huecas con una pared de 5 nm de espesor y 25 nm de diámetro exterior. Los Microfilamentos son filamentos sólidos de un diámetro de 5 nm. Ambas estructuras usan mecanismos similares para producir movimientos celulares. Los Microtubulos son fibras huecas con una pared de 5 nm de espesor y 25 nm de diámetro exterior. 53

Los Microfilamentos son filamentos sólidos de un diámetro de 5 nm. Ambas estructuras usan mecanismos similares para producir movimientos celulares. Las estructuras que se van a mover se unen a los Microfilamentos o Microtubulos por medio de una proteína. El movimiento flagelar por medio del cual se desplazan, las bacterias, los protozoarios o los espermatozoides es producido por los Microtubulos.