"LA CÉLULA" : enero 2017

LA CÉLULA

La célula es la unidad anatómica fundamental de todos los seres vivos la cual esta constituida por una una externa o plasmática que la rodea, su función es la de mantener la constancia del contenido celular controlando lo que entra y sale de la célula. En las células vegetales y fúngicas existe por fuera de la membrana una pared célular rígida.

Segun Robert Hook (1665) por los estudios que realizo en corcho, surge la palabra "célula", que

designa a las pequeñas cavidades de la pared de ese vegetal, constituido fundamentalmente

por celulosa. Posteriormente, el término, se aplicó a todos los organismos vivientes

microscópicos, que tienen vida independiente, es decir, a aquellos organismos que,

colocados en un ambiente con las condiciones adecuadas de oxígeno, CO2, nutrientes, pH y

temperatura mantienen el metabolismo celular.

Los organismos pueden ser unicelulares y pluricelulares. Los unicelulares constituyen los

microorganismos, como por ejemplo, las bacterias: y los pluricelulares, por el contrario,

están constituidos por varios tipos celulares, cada uno de los cuales realiza determinadas

funciones especializadas.

hay dos tipos de células que son: la céluala procariotas y la célula eucariotas

La célula procariotas, cuando el material genético se encuentra libre en el citoplasma sin ninguna membrana que lo aísle.

La célula Eucariota, cuando el material

genético está aislado por un sistema de membranas formando el núcleo celular.

En general las características principales de las células eucariotas y procariotas son:

El citoplasma que es el líquido en el cual se encuentran las diferentes estructuras que tiene una célula (organelos), excepto el núcleo,

Todas las células están rodeadas por membranas limitantes o paredes celulares

Todas las células poseen un núcleo o sustancia nuclear equivalente

En general las celulas tambien tienen forma y tamaño el cual se lo vamos a describir

La forma de la célula es variada y relacionada a la función que realizan en los diferentes tejidos, algunas tienen formas típica, como las neuronas (células del tejido nervioso), son mas largas que anchas y otras, como las del parénquima (un tipo de célula de las plantas) y eritrocitos (glóbulos rojos de la sangre), son equidimensionales; otras, como los leucocitos, son de forma cambiante. Muchas células cuando se encuentran en medio líquido tienden a tomar la forma esférica y, cuando están agrupadas en grandes masas forma poliédrica. Neuronas Parénquima clorofiliano de una hoja

Células sanguíneas

El tamaño de la célula está en relación con su función. La mayor parte de las células eucariotas sólo son visibles con el microscopio, estando su diámetro comprendido entre 10 y 100 micrones (salvo excepciones). Por lo general el tamaño resulta constante para cada tipo celular e independiente del tamaño del organismo, es decir una célula del riñón de un caballo es del mismo orden que la de un ratón. La diferencia en el tamaño del órgano se debe al número de células y no al tamaño de las mismas.

Sistema métrico decimal y relación de tamaños.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS.

Todas las células eucariotas, independientemente de la función que realicen tienen en

común:

• La presencia de una membrana plasmática que delimita el contenido celular, del

medio que la rodea.

• Una endomatriz fluida (citosol) compuesta por una solución de proteínas, electrolitos y

carbohidratos, en la que está presente un sistema de endomembranas que delimitan:

compartimentos (organitos) en los cuales se desarrolla el metabolismo celular y sus

productos (inclusiones) y el mayor de los compartimentos, el núcleo que constituye

por su contenido en ADN, el centro rector de la actividad metabólica celular.

• La presencia en la matriz citoplasmática de estructuras proteicas filamentosas

(microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), que constituyen el

citoesqueleto.

La Matriz citoplasmática con los componentes del citoesqueleto, los organitos, las

inclusiones y el citosol, constituyen el citoplasma que observamos en las células con la

coloración de rutina que se emplea en Histología es decir Hematoxilina-Eosina (H/E).

En el citoplasma, se produce, almacena y libera energía; se sintetizan proteínas, lípidos y

polisacáridos y se llevan a cabo otras múltiples funciones. Su organización, renovación y

generación depende de la información contenida en el núcleo.

El volumen del citoplasma es proporcional al del núcleo. La relación núcleo citoplasma, varía de un tipo celular a otro; en la mayoría de las células el citoplasma excede en tres a cinco veces el volumen nuclear.

COMPARTIMENTACIÓN CELULAR.

El concepto compartimentación define el hecho de que existan distintos espacios celulares,

limitados por una membrana, que realicen distintas funciones, lo cual crea en la célula una

división del trabajo: por ejemplo, en las mitocondrias se efectúa la respiración; en los

lisosomas, la digestión celular; en el retículo endoplasmático, la síntesis de diversas

sustancias; etcétera. Es por esto que podemos hablar de organitos membranosos y

organitos no membranosos. A partir de la utilización del microscopio electrónico (M/E),

cambió totalmente la imagen estructural que se tenía de la célula. Esto se debió a que en el

hialoplasma, aceptado hasta entonces como un complejo coloidal, se observaron un

conjunto de estructuras, algunas rodeadas de membrana, y otras no, que condujeron a la clasificación que actualmente tenemos de los organelos.

Los organelos membranosos son:

• Retículo endoplasmático liso y rugoso.

• Aparato de Golgi.

• Mitocondrias.

• Lisosomas.

• Peroxisomas. 25

Los organelos que no poseen membranosos incluyen:

• Ribosomas.

• Centríolos.

El límite de la célula está determinado por la membrana plasmática. Los organitos son:

retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias, ribosomas, lisosomas, peroxisomas

y centríolos.

Las inclusiones son lípidos, glucógeno, caroteno, melanina y otros.

Todo el contenido de la célula (moléculas y organelas) se denomina protoplasma. Técnicamente el protoplasma se divide en un NÚCLEO y el CITOPLASMA

El Núcleo es el elemento más prominente, rodeado de una envoltura nuclear, es el deposito de la información genética de la célula, localizada en la cromatina (ADN y proteínas); la cromatina puede estar dispersa en el núcleo o condensada en cromosomas.

El citoplasma posee una complicada red de membranas que delimitan compartimentos: organelas; la presencia de la membrana garantiza que las condiciones internas del compartimiento puedan diferir de las del citoplasma. Las organelas están suspendidas en el citosol, (literalmente significa "solución celular") solución acuosa de sales, azúcares, aminoácidos, ác. grasos y nucleótidos. Para formar y organizar el citoplasma y las organelas existe una red de fibras proteicas que constituyen el citoesqueleto, formados por microtúbulos, microfilamentos, filamentos intermedios y proteínas solubles y diferenciaciones de ellas tales como fibras de actina y miosina.

Las principales organelas (u orgánulos) son:

Mitocondrias, usina energética donde la energía almacenada en los enlaces de los hidratos de carbono se convierte en energía útil para la célula, en forma de ATP.

Cloroplastos, componente de las células vegetales donde se realiza la fotosíntesis

Retículo endoplasmático (RE): sistema de canales membranosos que pueden o no estar tapizados ribosomas, que son partículas de ARN y proteínas.

Aparato de Golgi: pilas de sacos membranosos que modifican las proteínas y los lípidos, sintetizan carbohidratos y empacan moléculas para su transporte

Estructura/Proceso	En Eucariotas	En Procariotas
Membrana nuclear	Presente	Ausente
ADN	Combinado con proteínas (histonas)	Desnudo y circular
Cromosomas	Múltiples	Único
División celular	Mitosis o Meiosis	Fisión binaria
Mitocondria	Presentes (con ribosomas 70S)	Ausente. Los procesos bioquímicos equivalentes tienen lugar en la membrana citoplasmática.
Cloroplasto	Presentes en células vegetales (con ribosomas 70S)
Ribosomas	80S (a 60S y 40S sus subunidades)	70S (a 50S y 30S sus subunidades)
Pared celular	Presente en vegetales, constituida por celulosa o porquitina en hongos	Presente, constituida pormureína
Nucléolos	Presentes	Ausentes
Retículo endoplásmico	Presente	Ausente
Órganos de locomoción	Cilios y flagelos que al corte transversal presentan una distribución característica de microtúbulos: 9 + 2	Flagelos sin estructura 9+2

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA.

A fines del siglo pasado, a partir de estudios bioquímicos y de permeabilidad, se determinó la existencia en todas las células de una estructura de naturaleza lipoproteica, no visible al microscopio óptico, y que se denominó membrana plasmática o plasmalema.
Debido a que el poder de resolución del microscopio óptico no permite la visualización de la estructura de la membrana, los investigadores que trabajaron al respecto antes de la década del cincuenta de este siglo, plantearon diferentes modelos hipotéticos de membrana, los cuales trataban de conjugar la composición química de ella, con sus propiedades de permeabilidad.
Los carbohidratos se localizan en la membrana unidos a los lípidos y a las proteínas formando glicolípidos y glicoproteínas.
La presencia de los carbohidratos en la cara externa de la membrana le confieren cierta asimetría (de la que hablaremos con posterioridad). Estos carbohidratos son la base de una estructura filamentosa que rodea a la cara externa de la membrana plasmática y que se denomina cubierta celular o glicocálix.

La estructura trilaminar tan relativamente sencilla que se observa de la membrana plasmática al M/E, no explica las propiedades fisiológicas tan complejas que ella presenta; por lo que a partir de su observación al M/E. han sido muchos los modelos moleculares hipotéticos que se han planteado para explicar la organización molecular de los compuestos constituyentes de la membrana.
En estudios realizados en membranas de eritrocitos, se determinó que la cantidad de lípidos presentes en ella eran suficientes para que los lípidos se organizaran formando una bicapa.
No es hasta 1970, que producto de observaciones realizadas por Singer con las técnicas de congelación-fractura y congelación-grabado, que se plantea un modelo que respondiera a los conocimientos que se tenían en la membrana.
En esta técnica se fractura la membrana a nivel central, separando las dos zonas proteicas.
Contrario a lo que se esperaba, en la zona de fractura se observaron unas estructuras globulosas que se hallaban encajadas en la membrana; posteriormente fueron identificadas como proteínas globulares.

Esto hizo cambiar en cierto aspecto el concepto molecular que se tenía de la membrana en relación con las proteínas, y es así que en 1972, Singer y Nicholson, plantean el modelo de Mosaico fluido.
La membrana plasmática funciona como una barrera protectora que mantiene la integridad del protoplasma a la par que determina el transporte de sustancias entre el medio interno celular y el medio externo. La membrana es selectivamente permeable y muestra distintos mecanismos de transporte, los cuales van desde la simple difusión u osmosis, hasta procesos tan complejos como son la pinocitosis y fagocitosis. En la membrana se generan potenciales eléctricos que se transmiten como una onda de excitación de un punto a otro de la célula. Por último, en la membrana hay moléculas que funcionan como receptores
hormonales en el reconocimiento de determinadas hormonas hidrosolubles.

MATRIZ CITOPLASMÁTICA O ENDOMATRIZ.

Como explicamos anteriormente, los componentes del citoesqueleto, los organitos y las inclusiones citoplasmáticas están suspendidos en una solución de proteínas y otras sustancias que se denomina citosol o componente fluido de la matriz. La matriz citoplasmática está formada por:
• Componentes para las funciones metabólicas.
• Enzimas solubles, que son componentes proteicos que intervienen en la glucólisis anaeróbica, en la activación de los aminoácidos para la síntesis proteica y en general, en el metabolismo celular (como catalizadores biológicos).
• Proteínas estructurales, en su mayoría de forma globular y de las cuales dependen la viscosidad celular, los movimientos internos y ameboideos, la formación de microtúbulos y otros.
• Ácidos ribonucleicos, que intervienen directamente en la síntesis proteica.
Funciones de Membrana Citoplasmática
• Barrera de Permeabilidad
– sólo moléculas pequeñas, sin carga, hidrofóbicas, pueden atravesar la membrana por difusión.
• Ancla de Proteínas
– transporte, generación de energía, quimiotaxis
• Generación de fuerza proton motriz
En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas, soportan el aparato fotosintético (Vesículas, túbulos, tipo tilacoides)
• Síntesis de pared, y estructuras extracelulares.

CITOESQUELETO.

El citoesqueleto, está constituido por microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos que forman una red tridimensional de soporte al resto de las estructuras citoplasmáticas y que se fija a proteínas de la membrana. Mientras más caprichosa es la forma celular, más desarrollo es necesario en este andamiaje proteico, ya que contribuye a la arquitectura celular, la fijación de los organitos y a sus movimientos a través del citosol. También facilita los movimientos celulares y el mantenimiento de las uniones celulares.
En la primera categoría, se incluyen los microfilamentos que presentan entre 5-6 nm de diámetro y que están compuestos por la proteína actina. Esta proteína fue identificada primeramente con los músculos, actualmente se ha comprobado que está presente en muchos otros tipos celulares. Estos filamentos se localizan por debajo de la membrana plasmática y forman, junto con otros tipos de filamentos, el velo terminal. Asociados con estos filamentos, se pueden apreciar también otras proteínas: troponina, tropomiosina y α-actina.

La segunda categoría de filamento incluye los filamentos de miosina, que al igual que la actina se observó primero en las células musculares. Son filamentos más gruesos que los filamentos de actina y pueden llegar a medir hasta 10 nm de diámetro. Al igual que en el músculo forma complejos con la actina e interviene en los movimientos celulares.
El mecanismo de contracción de filamentos de actina y miosina, lo estudiaremos en el
capítulo de tejido muscular. Sistemas contráctiles no musculares se han demostrado en muchos animales, por ejemplo, en las células del epitelio intestinal se ha comprobado la presencia de actina en las
microvellosidades que se conectan a los microfilamentos y a las proteínas de la membrana.
La tercera categoría de filamentos incluye los filamentos intermedios; estos tienen entre 7-10
nm de diámetro y se relacionan con el mantenimiento de la forma celular, constituyendo una
malla a través del citoplasma.

Los tipos de filamentos intermedios son: filamentos de citoqueratina, neurofilamentos, filamentos de vicentina, filamentos de desmina, filamentos gliales y filamentos heterogéneos.
En el núcleo, se unen a la superficie interna de la membrana interna de la envoltura nuclear y se denominan lámina nuclear.
Los microtúbulos se encuentran en casi todas las células del organismo. Son estructuras alargadas de un diámetro de unos 25 nm y de longitud variable y que tienden a ser rectos, lo que implica que tienen cierta rigidez, aunque son lo suficientemente flexibles para que se doblen sin romperse.
Los microtúbulos ayudan a la conservación de la forma celular, facilitan el flujo de diversas partículas y sustancias a lo largo de las células, siendo características en la célula nerviosa, la cual presenta en sus prolongaciones los llamados neurotúbulos, que son en realidad microtúbulos. Otra función fundamental de los microtúbulos es en el movimiento y la formación del huso mitótico.

CENTRIOLOS.

Los centriolos los estudiamos en este espacio por su relación con los microtúbulos, ya que actúan como un centro organizador de los mismos.

Los centríolos son dos estructuras cilíndricas, formadas por microtúbulos, que se encuentran constituyendo el centrosoma o región perinuclear.

Los centriolos miden 0,5 µm de longitud por 0,25 µm de diámetro, y presentan un extremo ocluido y otro abierto. Cada par de centriolos están orientados perpendicularmente.

Las células presentan uno o dos centrosomas, pero hay células poliploides (células hepáticas) que pueden presentar más. Los centriolos vistos al M/O se observan como dos pequeños puntos, pero, observados al M/E se observan formados por una pared de microtúbulos. Esta pared, cuando se corta transversalmente, se aprecia que está constituida por nueve grupos de tres microtúbulos (tripletes), los que se disponen simétricamente y equidistantes entre sí.

La matriz pericentriolar es densa, y hacia ella convergen microtúbulos citoplasmáticos.

Funciones de la pared

• Rigidez (mantener la forma, evitar la lisis).

• Comunicación con el medio exterior.

• Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)

• Barrera para algunas moléculas.

• Espacio periplásmico (enzimas de transporte, hidrolíticas, etc.)

Los centriolos se originan formando un ángulo de 90o con respecto al centriolo preexistente, y los tripletes se forman mediante un mecanismo de ensamblaje de tubulina, similar al de la formación de los microtúbulos.

NÚCLEO.

Una de las características de las células eucariotas es que presentan el material nuclear organizado y delimitado por una envoltura membranosa, a través de la cual se establece el intercambio de material con el citoplasma. Ese núcleo que observamos en la célula eucariota en períodos de no división, se denomina Núcleo en Interfase.

NÚCLEO EN INTERFASE.

En el núcleo se aprecia, limitándolo del citoplasma, la envoltura nuclear, y en el interior del núcleo se observan gránulos de cromatina de diferente tamaño, uno o dos nucléolos y la matriz nuclear.

El tamaño del núcleo es de 5-15 µm aproximadamente y aunque las células más grandes son las que tienen un núcleo mayor, esto no constituye una regla. Lo que si existe para cada tipo celular es una relación entre el volumen del núcleo y el del citoplasma, que se expresa por:

Volumen nuclear

────────────────────────────── = relación núcleo-citoplasma

volumen celular-volumen nuclear

El número por células varia, aunque lo más frecuente es la presencia de un solo núcleo. Se pueden encontrar células con dos núcleos, como las células hepáticas o las cartilaginosas.

Otros tipos de células presentan un mayor número de núcleos y se denominan multinucleadas, por ejemplo la fibra muscular esquelética. La forma del núcleo es variable, generalmente es de forma esférica, pudiendo presentarse de forma ovoide, arriñonada, fusiforme o alargada y multilobulada.