I. DEFINICIÓN Es la unidad fundamental de organización de todos los organismos vivos. Consta de una pequeña masa de protoplasma, el citoplasma, con un núcleo y rodeada de la membrana plasmática
II. CARACTERÍSTICAS GENERALES A) Tamaño. La célula se mide en micras. La mayoría de las células del ser humano son microscópicas. El volumen oscila entre 4u (célula nerviosa: microglía) y 15.000u ó más (célula muscular estriada). 1mm= 1000 micras (u) 1u
= 10,000 ángstrom (A)
B) Forma. La forma de la cedula depende de la tensión superficial, viscosidad del protoplasma, la función celular. Ejemplos: - Esférica: Leucocito (12 micras), óvulo (100 - 120 micras) - Poligonal: Hepatocito (40 – 60 micras) - Estrellada: Neurona (4 a 140 micras) - Filiforme: Espermatozoide (7.5 micras) - Fusiforme: Célula muscular lisa (0.03 mm a 0.5 mm) - Cilíndrica: Célula muscular estriada (0.5 mm a varios cm)
C) Número. El ser humano es multicelular. El adulto posee 100 trillones de células. D) Composición Química. Los componentes químicos de la célula se clasifican en: a) Inorgánicos: Agua: 70 a 85 % Electrólitos (Oligoelementos): 1.5%
b) Orgánicos : Proteínas
: 10 - 20%
Lípidos
:2-3%
Carbohidratos
: 1%
ADN
: 0.4%
ARN
: 0.7%
Otros
: 0.4%
Agua: Indispensable para la actividad metabólica y reacciones enzimáticos. Se encuentra como agua libre (95% del total) o solvente, y ligada a proteínas (5% del total).
Electrolitos: los más importantes son : K - Mg - PO4 - CO3 - SO4 Las sales se disocian en: - aniones ( con carga eléctrica negativa ) : Cl , PO 4 - cationes (con carga eléctrica positiva): Na. K, Ca Los aniones dominantes de la célula: fosfato y bicarbonato.
Proteínas: proporcionan la estructura celular. Forman enzimas. Ej.: Albúmina, globulinas, nucleoproteínas, lipoproteínas, etc.
Lípidos: son sustancias de reserva. Ej: Colesterol, Fosfolípidos, Triglicéridos, ácidos grasos libres.
Carbohidratos: proporcionan energía para el trabajo celular. Ej.: Glucosa, galactosa, fructosa.
ADN: Ácido Desoxiribonucleico.- contiene la información genética codificada (herencia)
ARN: Ácido Ribonucleico.- interviene en la síntesis de proteínas.
E) Metabolismo Celular. Es la suma de todas las reacciones bioquímicas que se producen en la célula para el mejor aprovechamiento de la sustancia alimenticia y para el buen funcionamiento del organismo. Sus fases son: a) ANABOLISMO: A partir de moléculas pequeñas se sintetizan (elaboran) moléculas de mayor peso molecular. Ej: a partir de la glucosa se sintetizan proteínas. En este tipo de reacciones anabólicas se consume energía.
b) CATABOLISMO: A partir de moléculas de gran peso molecular se obtienen moléculas pequeñas: (degradación o partición) por oxidación. Ej: A partir de almidón se obtiene glucosa.
-
a partir de glucógeno se obtiene glucosa a partir de proteínas se obtiene aminoácidos.
En este tipo de reacciones catabólicas se liberan energía que es aprovechada por el anabolismo. F)
Propiedades Fisiológicas del Protoplasma a) Irritabilidad: es la capacidad de reaccionar frente a un estímulo. Es una expresión de la vida en sí, desaparecen con la muerte. b) Conductividad: capacidad de propagación del impulso eléctrico despertado por un estímulo determinado. Es propia de la célula muscular y nerviosa c) Contractilidad: capacidad de contracción como mecanismo de defensa o agresión. Propio de las células musculares. d) Respiración: es el fenómeno por el cual las sustancias nutritivas y el oxígeno del interior de la célula se ponen en contacto en forma química para producir energía, bióxido de carbono y agua. Ejemplo:
e) Absorción: acción mediante la cual las sustancias pasan al interior de la célula para ser metabolizadas. Existen 3 formas de absorción : - Difusión Simple: pasaje a través de la membrana citoplasmática por acción de la presión osmótica de los solutos, y la presión hidrostática del agua. - Pinocitosis: englobamiento de una partícula líquida (en disolución) al interior de la célula. - Fagocitosis: englobamiento de una partícula sólida en interior de la célula. f)
Secreción: cuando la célula vierte a la sangre un producto útil: enzima, hormona.
g) Excreción: eliminación de materiales de desecho. h) Crecimiento y reproducción: estas propiedades se manifiestan tanto en aumento de volumen celular (limitados), como en el número celular o sea las divisiones celulares denominadas MITOSIS.
III. ESTRUCTURA CELULAR 1. MEMBRANA CELULAR O PLASMALEMA Es delgada y aproximadamente 75 a 100 A de espesor. Sus componentes más importantes son: proteínas 60%, lípidos 30 a 40% y glúcidos el resto del peso. Las proteínas son llamadas tectinas y son de 2 clases:
a.- Periféricas o extrínsecas. b.- integradas o intrínsecas. Proporcionan elasticidad y selectividad al movimiento de los iones (de tamaño similar y carga idéntica. Ejem: discriminación e n la difusión del Na+ y K+). Los lípidos principales son: Fosfolípidos (60%) Colesterol (25%), otros (15%: triglicéridos, glicolípidos). Sus moléculas poseen un extremo polar (hidrófilo) y un extremo no polar (hidrofogo). Se forman así capas biomoleculares lipídicas que constituyen la matriz de la membrana biológicas. Los glúcidos son principalmente glucosa, ácido siálico ó neuromínico y galactosa. Es probable que los carbohidratos jueguen un papel importante en las funciones de la membrana celular.
Los componentes de la membrana se disponen en una organización lipoproteica, aceptándose actualmente el esquema de Singer y Nicholson (1972) de Mosaico Fluido. Anteriormente se aceptaba el esquema de Lehninger (1968). Se cree que la membrana presenta poros que miden 8 A de diámetro. La membrana plasmática debe considerarse una estructura dinámica cuya conformación le permite desempeñar una serie de funciones como, por ejemplo, recibir y transmitir señales químicas, transportar moléculas pequeñas o iones, englobar partículas por fagocitosis o pinocitósis, además de establecer los límites físicos de la célula y resguardar el contenido citoplasmático.
2. CITOPLASMA Es una solución coloidal en donde las partículas se conservan dispersas por la repulsión mutua proporcionada por las cargas de cada partícula.
Hialoplasma.- porción líquida, clara del citoplasma en la cual están disueltas las diversas partículas. Contiene principalmente proteínas disueltas, electrolitos, glucosa y algunos lípidos (colesterol, fosfolípidos).
Ectoplasma.- Porción del citoplasma por debajo de la membrana celular, muchas veces está gelificada.
Endoplasma.- Citoplasma situado entre el ectoplasma y la membrana nuclear. Es líquida y contiene los organitos y las inclusiones.
ORGANELAS Son componentes vivos de la célula que realizan el trabajo citoplasmático. Son los siguientes:
a) RETÍCULO ENDOPLASMICO Es una red de estructuras tubulares en el citoplasma de la célula. Se comunica con la membrana nuclear y con las cavidades del Complejo de Golgi. Se reconocen 2 variedades:
Retículo Endoplásmico Granular.- Presenta gránulos, adheridos a su pared extrema, denominados ribosomas. Realiza la síntesis de proteínas.
Retículo Endoplásmico No Granular.- No presenta ribosomas (gránulos) en sus paredes. Ayuda a sintetizar sustancias lípidas (ejemplo: Esteroides), interviene en la resorción de glucógeno.
b) RIBOSOMAS
Son organoides de 120 a 200 A de diámetro sinterizados a partir del nucleolo. Al liberarse del nucleolo pasan a través de los grandes poros de la membrana nuclear y llegan al citoplasma. Está formados por una unidad 30S más una unidad 50S. Los ribosomas contienen 50 a 65% de ARN. El resto es proteína. Los ribosomas adheridos al retículo endoplasma tico sintetizan proteínas como las hormonas. Los ribosomas libres en el citoplasma sintetizan proteínas citoplasmáticas como la hemoglobina. Síntesis de proteínas.- Para la síntesis de proteínas tienen importancia tres tipos separados de ARN: ARN-m o Ácido ribonucleico mensajero ARN-t
o Ácido ribonucleico de transferencia o soluble
ARN-r
o Ácido ribonucleico ribosómico (más del 80% del ARN total)
El ADN o Ácido Desoxiribonucleico controla la formación de ARN trasmitiéndole la información que contiene. Una de las tiras de la molécula de ADN actúa como plantilla para la síntesis de ARN (mensajero) las palabras de código en el ADN originan la formación de códigos complementarias (o codones o tripletes) en el ADN.
El ARN-t transfiere las moléculas de aminoácidos a las moléculas de proteínas a medida que esta es sintetizada. Hay un tipo separado de ARN-t para cada uno de los 20 aminoácidos que se incorporan a las proteínas.
Cada molécula de ARN -t se dobla como una hoja de trébol, tiene dos lugares de reconocimiento. Un lugar fija el aminoácido “activo”, mientras que el segundo, llamado frecuentemente “anticodón” reconoce el codón en el ARN-m. Así se asegura la fidelidad de la traslación por la fijación específica del aminoácido.
La síntesis de proteína tiene lugar en el ARN-r (ribosoma) que “camina “a lo largo de la “cinta de instrucciones “del ARN-m, leyendo el mensaje genético. Un ribosoma requiere unos 10 segundos para leer todo una molécula de ARN-m de longitud media. El ribosoma proporciona las enzimas que permiten la unión (enlace peptídico) entre los aminoácidos sucesivos. Una molécula de AR-m unida a varios ribosomas simultáneamente se llama un poliribosoma.
c) COMPLEJO DE GOLGI
Probablemente es una parte especializada del retículo Endoplásmico con quien se relaciona directamente. Suele estar formado de cuatro o más vesículas membranosas y túbulos. Su tamaño es mayor en células secretorias. Se cree que su función es almacenar sustancias de secreción. Además sintetiza carbohidratos y los combina con proteínas para formas glucoproteínas (ejemplo: muco polisacáridos del moco o de la sustancia intercelular). El Complejo de Golgi, también, es el sitio de formación de los lisosomas. d) LISOSOMAS
Son organoides que miden 0.20u a 0.80u de diámetro y están rodeados por una membrana simple, en el interior de la cual se encuentra gran número de enzimas hidrolíticas (digestivas), ejemplos: -
Ribonucleasa
actúa sobre ARN
-
Desoxiribonucleasa
actúa sobre ADN
-
Fosfatasa Acida
actúa sobre esteres fosfóricos
-
Glucocidasas
actúa sobre glúcidos complejos
-
Colagenaza
actúa sobre proteínas
Los lisosomas son un sistema digestivo intracelular que suprime sustancias y estructuras innecesarias
e) MITOCONDRIAS Son organoides citoplasmáticos de forma variable (filamentos o gránulos) que miden 1 a 7u de largo por 0.5u de diámetro. Su número varia de célula a célula (en el hepatocito, 1,000 a 2,000; en el ovocito hasta 300,000) según la cantidad de energía que ella necesita. Está constituida de una membrana externa y una membrana interna. La membrana externa presenta las enzimas encargadas de las oxidaciones biológicas y aporta la materia prima para las reacciones que ocurre dentro de la mitocondria. La membrana interna presenta pliegues o crestas a las cuales están unidas las enzimas oxidativas de las células que realizan la fosforilación oxidativa. El interior de la mitocondria es ocupado por la matriz gelatinosa donde se localizan las enzimas del ciclo de Krebs.
Las mitocondrias contienen un tipo especial de ADN que intervendrían en su duplicación.
Las funciones de la mitocondria son: a) Formar la energía necesaria para el trabajo celular. b) Realizar la respiración celular. c) Sintetizar ATP.
f) CENTRIOLOS
En el citoplasma existen dos pequeños cilindros llamados centriolos que miden aproximadamente 0.4u de largo y 0.15u de diámetro y están situados dentro del núcleo, dispuestos formando ángulo recto entre sí. Está formados por nueve estructuras paralelas con tres unidades cilíndricas cada una. Parecen estar relacionadas con el movimiento de los cromosomas durante la mitosis. Con los microtúbulos que forman el hueso acromático constituyen el aparto mitótico.
g) MICROTUBULOS Son finas estructuras tubulares, con diámetro aproximado de 250 A. Se disponen en haces, lo cual les da en conjunto una fuerza estructural considerable. Su función es actuar como esqueleto celular. Forman parte de los cilios y flagelos, y del hueso acromático.
h) INCLUSIONES Son estructuras celulares que intervienen en el metabolismo de la célula, pero no poseen carácter de organoides. Ejemplos: gránulos de secreción de la STH u hormona del crecimiento, del lóbulo anterior de la hipófisis; gránulos de reina de las células yuxtaglomerulares ; gránulos de proenzímas proteolíticas del páncreas exocrino. Además gotitas de lípidos y gránulos de glucógeno.
3. NÚCLEO Es el centro que controla la célula. Controla tanto las reacciones que se producen en las células como la reproducción de la misma. Interviene además en la trasmisión de herencia CARACTERES GENERALES -
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Forma: se relacionan con la forma de las células: esférico, ovoide. Puede ser irregular (granulocitos). Tamaño: varía según el volumen plasmático. Numero: único en la mayoría de células. Puede ser doble (célula cartilaginosa) o múltiple (osteoclastos o fibra muscular estriada) Posición: generalmente central. En algunos casos es excéntrico (Célula adiposa)
ESTRUCTURA DEL NÚCLEO Las partes del núcleo son: 1.2.3.4.-
Membrana Nuclear o Carioteca Jugo nuclear o Carioplasma Nucleolo Cromatina
1. LA MEMBRANA NUCLEAR: Es doble, de composición semejante a la membrana citoplasmática. Entre ambas hojas presenta un espacio llamado Cisterna Perinuclear que mide 200 a 300 A°. La membrana externa presenta continuidad con el retículo Endoplasmático. La Carioteca presenta poros en gran número que miden 300 a1000 A° de diámetro. 2. EL JUGO NUCLEAR: Poco estudiado, se nota en el núcleo interfásico como pequeñas granulaciones entre los espacios cromosómicos, que serían tal vez ribosomas nucleares. 3. LOS NUCLEOLOS: Son tramas de gránulos ricos en ARN que no poseen membrana limitante. El nucleolo es probablemente el sitio en donde es sintetizado el ARN que se encuentra en los ribosomas, Durante la profase el nucleolo desaparece, reapareciendo en la telofase. 4. LA CROMATINA: es la representación en la interfase de los cromosomas. Está constituida por ADN o ácido Desoxiribonucleico, proteínas y una pequeña cantidad de ARN. La proporción de esta sustancia es: 1. ADN 2. ARN 3. Proteínas Histonas 4. Proteínas nos Histonas
: 15 a 33% del total de la cromatina : 10 a 15% del total de la cromatina : más de 33% del total de cromatina : menos del 33% del total de la cromatina.
Las Histonas protegen el ADN de la acción de las enzimas. GENERALIDADES SOBRE EL ADN: El Ácido Desoxiribonucleico es el almacén de la información genética. Está constituida por tres componentes esenciales: - El azúcar pentosa: 2 - desoxi - D-ribosa - El Ácido fosfórico, que contiene el ADN sus propiedades ácidas. - La bases nitrogenadas : a) Purinas : Adenina y Guanina b) Pirimidinas : Citosina y Timina.