CURSO PRE-FACULTATIVO 2012
CARRERAS DE
MEDICINA, ENFERMERIA, NUTRICION, FISIOTERAPIA, LABORATORIO CLINICO, RADIOLOGIA, FONOAUDIOLOGIA, TERAPIA OCUPACIONAL REVISORES: Dra. Karina Chavaria Lopez Dr. Marcelino Martin Mendoza Coronel Dr. Freddy Tancara Vargas
BIOLOGIA 2012
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BIOLOGIA
ÍNDICE
1. GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO………………………..7 DEFINICIÓN Y DIVISIÓN............................................................................... 8 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA ................................................ 9 2. SISTEMA CELULAR I ...................................................................................... 17 INTRODUCCION ......................................................................................... 17 CÉLULA ....................................................................................................... 17 HISTORIA .................................................................................................... 18 TAMAÑO, FORMA, NÚMERO Y COLOR DE LAS CELULAS ................... 20 FORMA DE LAS CÉLULAS ........................................................................ 21 COLOR DE LAS CÉLULAS ........................................................................ 23 DIFERENCIACIÓN CELULAR .................................................................... 23 COMPOSICIÓN QUÍMICA ........................................................................... 25 DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES ................... 26 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS ....... 27 3. SISTEMA CELULAR II ..................................................................................... 29 MEMBRANA CELULAR ............................................................................. 29 COMPOSICIÓN MOLECULAR .................................................................. 29 DISPOSICIÓN DE LAS MOLÉCULAS EN LA MEMBRANA CELULAR 31 PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR ..................................... 33 FLUIDEZ. ..................................................................................................... 33 PERMEABILIDAD. ...................................................................................... 34 MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS ...... 34 TRANSPORTE PASIVO ............................................................................. 34 DIFUSIÓN SIMPLE ....................................................................................... 34 DIFUSIÓN FACILITADA ............................................................................... 35 TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO ............................................................ 37 TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO ...................................................... 38 MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES ........ 39 FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR ......................................... 40 4. SISTEMA CELULAR III .................................................................................... 42 CITOPLASMA Y CITOSOL ........................................................................ 42 EL CITOSOL. ................................................................................................ 42 EL CITOESQUELETO. ................................................................................. 43 MICROTÚBULOS. ........................................................................................ 43 NÚCLEO ...................................................................................................... 44 MEMBRANA NUCLEAR ............................................................................. 45 NUCLEOLO. ................................................................................................ 45 POROS NUCLEARES. ............................................................................... 46 ORGANELOS .............................................................................................. 47 RIBOSOMAS ............................................................................................... 48 MOLÉCULAS RNAR. .................................................................................. 48
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SUBUNIDADES 60S Y 40S. .................................................................. 49 SÍNTESIS. PROTEICA ........................................................................... 49 CICLO PROTEICO .................................................................................. 50 LISOSOMAS ............................................................................................ 51 TAMAÑO. ................................................................................................. 52 ENZIMAS. ................................................................................................ 52 VACUOLAS ............................................................................................. 55 CENTRIOLO ............................................................................................ 56 CILIOS Y FLAGELOS ............................................................................. 57 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO ........................................................... 60 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO ......................................... 61 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO ................................................ 62 APARATO DE GOLGI ............................................................................ 62 MITOCONDRIA ........................................................................................ 65 MATRIZ .................................................................................................... 68 MEMBRANA INTERNA .......................................................................... 68 MEMBRANA EXTERNA ......................................................................... 68 ESPACIO INTERMEMBRANOSO ......................................................... 69 PEROXISOMAS ....................................................................................... 69 CUADRO RESUMEN .............................................................................. 70 5. FISIOLOGÍA CELULAR.................................................................................... 72 METABOLISMO DURANTE EL ESTADO DE ABSORCIÓN .............. 72 METABOLISMO CELULAR ................................................................... 73 CATABOLISMO DE LA GLUCOSA ...................................................... 75 GLUCOLISIS ........................................................................................... 75 PRIMERA FASE O INVERSIÓN DE ENERGÍA: .................................. 76 SEGUNDA FASE O GLUCÓLISIS EN LA MITOCONDRIA................ 77 DECARBOXILACION OXIDATIVA ........................................................ 78 CICLO DE KREBS O CICLO DEL ÁCIDO TRICARBOXÍLICO .......... 79 CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES ................................ 81 6. HISTOLOGÍA TEJIDO EPITELIAL Y CONECTIVO ......................................... 85 HISTOLOGÍA ........................................................................................... 85 MICROSCOPIO ÓPTICO ........................................................................ 85 PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO ............................................... 85 SISTEMA ÓPTICO .................................................................................. 86 SISTEMA LUMINOSO ............................................................................ 86 SISTEMA MECÁNICO ............................................................................ 87 CASOS DE LA FORMACIÓN DE LA IMAGEN .................................... 88 TIPOS DE MICROSCOPIO ...................................................................... 89 HISTOGÉNESIS ....................................................................................... 92 COMPLEJOS DE UNIÓN ........................................................................ 92 MEMBRANA BASAL ............................................................................... 96 TEJIDOS ................................................................................................... 97 CLASIFICACIÓN ...................................................................................... 98 TEJIDO EPITELIAL ................................................................................. 98 EPITELIO PLANO SIMPLE ....................................................................... 99 EPITELIO CÚBICO SIMPLE ................................................................... 100
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EPITELIO CILÍNDRICO SIMPLE ................................................................. 101 EPITELIO CILÍNDRICO SEUDO ESTRATIFICADO ................................... 102 EPITELIO PLANO ESTRATIFICADO ......................................................... 103 EPITELIO CÚBICO ESTRATIFICADO ........................................................ 104 EPITELIO CILÍNDRICO ESTRATIFICADO ................................................. 104 EPITELIO DE TRANSICIÓN ........................................................................ 104 GLÁNDULAS ............................................................................................... 105 GLÁNDULAS EXOCRINAS ........................................................................ 106 MECANISMO DE SECRECIÓN ................................................................... 106 CLASIFICACIÓN DE LAS GLÁNDULAS EXOCRINAS ............................. 107 TEJIDO CONECTIVO ................................................................................ 109 CÉLULAS DE TEJIDO CONECTIVO .......................................................... 110 MATRIZ EXTRACELULAR ......................................................................... 110 TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO ................................................................ 111 TEJIDO DENSO REGULAR O MODELADO. ............................................. 112 OTROS TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO. ................................................. 114 7. TEJIDO MUSCULAR ...................................................................................... 116 TEJIDO MUSCULAR .................................................................................. 116 DEFINICIÓN ................................................................................................ 116 CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR ........................................... 116 MUSCULO ESQUELÉTICO O ESTRIADO ............................................... 117 ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESTRIADO ............................................... 119 CONTRACCIÓN MUSCULAR ..................................................................... 122 TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR ................................................... 123 ANEXOS A LOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS ........................................ 123 MUSCULO LISO ........................................................................................ 124 MUSCULO CARDIACO: MIOCARDIO ..................................................... 126 FUNCIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR ...................................................... 126 TEJIDO NERVIOSO..................................................................................... 128 CÉLULA NERVIOSA O NEURONA ......................................................... 128 TIPOS DE NEURONAS ............................................................................. 130 NEUROGLIA O GLÍA ................................................................................. 131 REVESTIMIENTO DE LAS FIBRAS NERVIOSAS ................................. 133 GANGLIOS ................................................................................................. 134 8. SISTEMA TEGUMENTARIO .......................................................................... 137 GENERALIDADES ..................................................................................... 137 FUNCIONES DE LA PIEL ......................................................................... 138 HISTOLOGÍA DE LA PIEL ........................................................................ 139 EPIDERMIS ................................................................................................. 139 DERMIS. ...................................................................................................... 142 HIPODERMIS. ............................................................................................. 142 FANERAS Ó ANEXOS CUTÁNEOS ........................................................ 142 9. GENERALIDADES - SANGRE .................................................................... 155 COMPOSICIÓN DE LA SANGRE ............................................................ 155 GLÓBULOS ROJOS ................................................................................... 156 HEMOGLOBINA .......................................................................................... 158 GLÓBULOS BLANCOS .............................................................................. 158
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GRANULOCITOS O CÉLULAS POLIMORFONUCLEARES ...................... 160 AGRANULOCITOS O CÉLULAS MONOMORFONUCLEARES ................ 162 PLAQUETAS ............................................................................................... 163 PLASMA SANGUÍNEO .............................................................................. 164 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS ............................................... 165 TIPOS DE SANGRE................................................................................... 166 GRUPO SANGUÍNEO ................................................................................. 166 IMPORTANCIA ............................................................................................ 167 CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ABO ................................................. 168 COMPATIBILIDAD ...................................................................................... 169 FISIOLOGÍA DE LA SANGRE .................................................................... 170 HEMATOPOYESIS ...................................................................................... 171 HEMOGRAMA ............................................................................................. 171 HEMOSTASIA ............................................................................................. 172 VASOCONSTRICCIÓN REFLEJA .............................................................. 174 HEMOSTASIA PRIMARIA........................................................................... 174 ADHESIÓN DE LAS PLAQUETAS ............................................................. 175 ACTIVACIÓN DE LAS PLAQUETAS .......................................................... 175 AGREGACIÓN DE LAS PLAQUETAS ....................................................... 176 10. GENÉTICA ................................................................................................... 178 DEFINICIÓN ............................................................................................... 178 LEYES DE MENDEL .................................................................................. 178 GEN Y GENOMA ........................................................................................ 180 INFORMACIÓN GENÉTICA ...................................................................... 180 CROMOSOMAS ......................................................................................... 181 CONSTITUCIÓN DE LOS CROMOSOMAS ................................................ 182 ÁCIDOS NUCLEICOS: DNA Y RNA ........................................................ 184 DOGMA CENTRAL DE BIOLOGIA MOLECULAR ................................. 187 DNA Y REPLICACIÓN............................................................................... 187 RNA Y TRANSCRIPCIÓN ......................................................................... 188 TRADUCCIÓN ............................................................................................. 190 CÓDIGO GENÉTICO ................................................................................. 191 DIVISIÓN CELULAR .................................................................................. 192 CICLO CELULAR Y REPRODUCTIVO .................................................... 192 INTERFASE ................................................................................................. 192 MITOSIS ...................................................................................................... 194 MEIOSIS ...................................................................................................... 196 PRIMERA DIVISIÓN MEIOTICA: ................................................................ 197 GAMETOGÉNESIS .................................................................................... 200 ESPERMATOGÉNESIS HUMANA .............................................................. 200 OVOGÉNESIS HUMANA ............................................................................ 201 CARIOTIPO ................................................................................................ 204 FORMA EN QUE SE REALIZA EL EXAMEN ............................................. 204 IDIOGRAMA ............................................................................................... 204 CARÁCTER NORMAL ................................................................................ 205 ALELOS ...................................................................................................... 206 DOMINANCIA .............................................................................................. 207
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GENOTIPO Y FENOTIPO......................................................................... 207 MUTACIONES ........................................................................................... 207 ALTERACIÓN DEL GENOTIPO .............................................................. 209 CLONACIÓN .............................................................................................. 212 PROCESO DE LA CLONACIÓN ................................................................ 213 CARACTERÍSTICAS DE LA CLONACIÓN ................................................ 213 11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................... 215
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TEMA 1.
1. GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO
La Biología, (gr. bio = vida y logos = estudio o tratado), término introducido en Alemania en 1800 y divulgado por el biólogo Jean Bautiste de Lamarck con el objeto de reunir en ella las disciplinas que trataban las formas vivas de la naturaleza, es una rama de las Ciencias Naturales que estudia las leyes de la vida. Estudia
a los organismos
en su forma (morfología);
en su función
(fisiología); factores hereditarios (genética); su clasificación (taxonomía); fósiles (paleontología); también abarca la estructura general de los cuerpos (anatomía); la estructura de las células (citología); de los tejidos humanos y animales (histología) y de las plantas en general (botánica); y de los animales (zoología).
Incluye también una parte de la biología que estudia los seres vivientes al nivel de sus moléculas, en este punto la biología se une con la química para entender la bioquímica que le ayuda al estudio de las transformaciones y aprovechamiento de las materias orgánicas e inorgánicas por los seres vivos.
En la unión de la biología con la física obtenemos la biofísica que aplica los métodos y principios fundamentales de la física, el análisis de la estructura y funciones de los seres vivos, tales como los fenómenos eléctricos que acompañan al funcionamiento de los nervios y músculos sobre la mecánica de la visión y el oído.
Los seres vivos obedecen un orden y clasificación al cual se conoce como
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taxonomía, mediante la paleontología se estudia restos de seres que en algún momento vivieron. Para poder conocer con mayor detalle la estructura de los cuerpos hacemos uso de la anatomía, de la estructura celular se ocupa la citología, de los tejidos humanos y animales se ocupa la histología,
además la biología no solo esta abocada
al estudio de los seres humanos sino de los animales a través de la zoología y el estudio de las plantas por medio de la botánica
1.1 DEFINICIÓN Y DIVISIÓN
La biología es la ciencia no exacta que estudia la vida, por tal es difícil definirla a diferencia de las matemáticas o la química que
estudian
regalas
universales, la biología estudia los sistemas completamente determinados de la vida tal como se presentan. Esta ciencia puede ser dividida en una gran variedad de disciplinas o ramas principales de las cuales podríamos mencionar las siguientes:
Botánica: Estudia las plantas. Zoología: Estudia los animales. Microbiología: Estudia los organismos microscópicos tales como: Bacterias, hongos (hongos verdaderos y levaduras), protistas y virus (los virus no se consideran organismos vivos). Ecología. Estudia las relaciones e interacciones de los organismos con su medio ambiente y con otros organismos. Anatomía. Estudia las formas o estructura de los seres vivos. Fisiología Estudia las funciones o procesos de los seres vivos. Genética. Estudia la herencia y sus variaciones. Estudia cómo se transmiten los genes y las características determinadas por éstos de una generación a otra. Citología. Estudia las estructuras y funciones de la célula. Histología. Estudia los tejidos. Embriología. Estudia el crecimiento y desarrollo de un nuevo individuo dentro del
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útero Bioquímica. Rama de la biología y de la química que estudia la base molecular de la vida. Taxonomía.
Rama de la biología que estudia la identificación
de los
organismos y su clasificación.
1.2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA
Generalmente es más fácil reconocer la vida que definirla. Todo el mundo puede reconocer que un gato es un ser vivo y que una roca no lo es. ¿Cuáles son entonces las propiedades de un ser vivo que distinguen de otro no vivo?.
Las rocas muestran complejidad, están integradas por minerales de varias clases dispersos en ellas. Sin embargo, su organización es simple si se contrasta con el ser vivo. En el estudio de los seres vivos se puede identificar un aumento en el patrón de complejidad cuando estudiamos los organismos vivos. Los organismos tienen varios niveles de organización:
EL NIVEL QUÍMICO. Es el nivel más básico de organización. Este incluye a los átomos y las moléculas. Un átomo, es la unidad más pequeña de un elemento químico que posee las propiedades características de dicho elemento. Los átomos se combinan químicamente para formar moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con un átomo de oxígeno para formar una molécula de agua
EL NIVEL CELULAR. La vida evolucionó a partir de átomos y moléculas para formar lo que se conoce como célula. En la célula, diversas moléculas se asocian y forman compartimientos especializados conocidos como organelos. Célula, es la unidad estructural y funcional de todo organismo vivo, o sea, es la parte más sencilla de materia viva que puede llevar a cabo todas las actividades necesarias para la vida. Hay organismos unicelulares y multicelulares:
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LOS UNICELULARES. Están compuestos por una sola célula, como las bacterias. LOS MULTICELULARES. Tienen más de una célula, como los animales
LOS TEJIDOS. En algunos organismos multicelulares, las células con propiedades semejantes se unen para formar tejidos (ejemplo: el tejido muscular, el nervioso en animales).
LOS ÓRGANOS. A su vez, los tejidos están dispuestos en estructuras funcionales llamadas órganos (ejemplo: el corazón, el hígado, etc.)
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LOS SISTEMAS. Cada grupo principal de funciones biológicas se ejerce por un grupo coordinado de tejidos y órganos, llamados sistemas (ejemplo: el sistema circulatorio, el sistema digestivo, etc.).
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LOS ORGANISMOS. Los sistemas funcionan juntos, de manera coordinada, con gran precisión y componen el complejo organismo (multicelular como el hombre).
LA POBLACIÓN. A los organismos de la misma especie que viven en determinada área geográfica al mismo tiempo se les conoce como población, y un conjunto de diferentes poblaciones que viven en un área
definida
o
hábitat forman una comunidad. Una comunidad puede consistir de cientos de tipos diferentes de organismos y de una u otra forma interactúan en diversas maneras. Cuando una comunidad de organismos interactúan en determinado entorno físico se forma lo que se conoce como un
ecosistema. Todas las comunidades de
organismos vivientes en la Tierra son llamadas colectivamente como la biosfera.
1.3 ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Para facilitar el estudio de los seres vivos, los biólogos utilizan un sistema formal de clasificación y denominación de los organismos. La taxonomía es la división de la biología que estudia la identificación y clasificación de los organismos. organismos
Los
se clasifican utilizando una serie jerárquica de categorías. Cada
categoría posee una serie de características comunes que permiten agrupar una serie de organismos. La unidad básica es la especie. Las categorías principales utilizadas en el sistema taxonómico son:
Reino. Los principales reinos son: El reino animal y vegetal Filium. Es una categoría taxonómica de los seres vivos inferior a la de reino y superior a la de clase. El filium puede dividirse a su vez en subfilium Clase. Subdivisiones del Filium Orden. Grupo de familias similares Familia. Grupo de géneros similares Género y Especie. Grupo de organismos con características estructurales y funcionales similares. Estos organismos tienen un bagaje genético común. En la naturaleza, los organismos de una misma especie solamente se aparean entre sí no
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con organismos de otra especie.
Los siguientes ejemplos ilustran el funcionamiento del sistema taxonómico; podemos observar que las categorías pueden también subdividirse en unas subcategorías (Ejemplo: el Filum se puede subdividir en Subfilum, la familia en subfamilia, etc). Las dos últimas clasificaciones género y especie, son utilizadas por el Sistema Binominal de Nomenclatura para darle el nombre científico a los organismos. Este sistema fue desarrollado por Carolus Linnaeus en 1753. El nombre científico consiste en el género, comenzado con letra mayúscula y la especie, en letras minúsculas y ambos nombres deben estar subrayados. La nomenclatura se encarga de asignar nombres a los organismos; el mismo consiste de un género y especie. Todos los organismos tienen un género y especie. Las especies relacionadas se agrupan en un género
El hombre pertenece: Al reino animal; filum cordados; subfilum vertebrados; clase mamíferos; orden primates; familia homínidos; genero Homo y especie sapiens. Tradicionalmente, en la biología se ha utilizado un sistema taxonómico que consiste en cinco reinos. Los últimos avances en la biología han llevado a muchos biólogos a reestructurar el sistema de cinco reinos y reagrupar a los organismos en seis reinos
1.4 LOS REINOS
Desde la época de Aristóteles los organismos vivos se agrupaban en solo dos reinos: Animal y Plantas. Dada la ambigüedad de algunos organismos unicelulares, Ernst Haeckel (S. XIX) creó el tercer reino Protista, para incluir aquellos organismos unicelulares con aspectos intermedios entre plantas y animales.
El cuarto reino establecido es Monera, que abarca bacterias y algas verde-azuladas, la característica principal de este reino es la presencia de células procariotas: sin núcleo celular definido ni organelas. Los organismos de los reinos
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Animal, Planta y Protistas están formados por células eucariotas, es decir con núcleo rodeado por membranas y orgánulos celulares. R. H. Whittaker en 1969 separó a todos los hongos de las plantas en el quinto reino: Fungi, poseen células eucarióticas, tienen núcleos y paredes celulares pero carecen de pigmentos fotosintéticos.
En 1978 Whittaker y Margulis conservaron estos mismos 5 reinos pero incluyeron a las algas en las Protistas, denominándolo Protoctista Hasta 1977 existía consenso en la comunidad científica sobre estos cinco reinos: Moneras, Protistos, Hongos, Plantas y Animales, que se basan en la organización celular, complejidad estructural y modo de nutrición. Sin embargo, Carl Woese, microbiólogo estadounidense ha propuesto a partir de 1977 la necesidad de separar el reino monera o procariota en arqueas y eubacterias, dada la enorme diferencia bioquímica existente entre las arqueas y los demás seres vivos, por lo que no correspondía mantenerlo en el mismo reino que las eubacterias.
Los Seis reinos biológicos son:
ARQUEAS Ó ARQUEOBACTERIAS.- Son un grupo de microorganismos unicelulares, bacterias procariotas, se las clasifica separadas de las demás dado que cuentan con historia evolutiva independiente y presentan muchas diferencias bioquímicas con el resto de los seres vivos. Los ambientes extremos a los que estan adaptadas las arqueas semejan a las condiciones de la tierra primitiva.
EUBACTERIAS.- Son los organismos mas abundantes del planeta tierra, procariotas cuyo tamaño oscila entre 0.5 y 5 pm, no presentan núcleo ni orgánulos. La principal diferencia con las Arqueas es que las Eubacterias cuentan con peptidoglicanos en su pared y una diferente secuencia de los nucleótidos en su RNA de transferencia
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REINO PROTISTA. Compuesto por los protozoarios, algas, mohos acuáticos (oomicetos) y mohos viscosos. Algunos de estos organismos son multicelulares sencillos mientras que otros son unicelulares.
REINO MYCOTA (FUNGI). Lo componen los mohos (hongos) y las levaduras. Estos organismos no realizan fotosíntesis sino que obtienen sus nutrientes al secretar enzimas digestivas en los alimentos y luego lo absorben, ya pre digeridos. Los hongos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica (organismos muertos y desechos orgánicos) en materiales inorgánicos sencillos, que pueden reutilizar los seres vivos.
REINO PLANTAE (VEGETAL). Incluye a los organismos multicelulares complejos que llevan a cabo fotosíntesis (proceso metabólico donde la energía luminosa es convertida en energía química, o sea, moléculas nutritivas).
REINO ANIMALIA. Compuesta por organismos multicelulares que no producen su propio alimento y necesitan de otros organismos para nutrirse. En 1990 el propio Carl Woese propone un nivel de organización superior al reino: el dominio, agrupando a los 6 reinos en 3 dominios: Dominio Bacteria (incluye al reino Eubacteria), Dominio Arquea (incluye al reino Arquea) y el Dominio Eukaria (incluye a los reinos Protista, Mycota, Plantae y Animalia). La propuesta de Woese se basa en que las secuencias y estructuras moleculares revelan que la vida se dividió inicialmente en nuestro planeta en tres grupos con marcadas diferencias bioquímicas, diferencias mayores que las que dividen por ejemplo a plantas de animales.
Los virus no forman parte de ninguno de los reinos pues se trata de organismos acelulares. Están compuestos por material genético (DNA y RNA) y necesitan de una célula para poder reproducirse. NO comparten las características de los seres vivos.
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Tema 1
GLOSARIO
1) Taxonomía. Ciencia que estudia la clasificación de los seres humanos utilizando criterios paleontólogos, morfológicos, anatómicos, fisiológicos, citológicos, embriológicos, bioquímicos y genéticos. 2) Organelos(as). En biología celular, se denomina orgánulos (o también organelas, organelos, organoides o mejor elementos celulares) a las diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células, principalmente las eucariotas, que tienen una forma determinada. La célula procariota carece de la mayor parte de los orgánulos. 3) Protistas. Es el que contiene a todos aquellos microorganismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de alguno de los otros tres reinos eucarióticos: Fungi (hongos), Animalia (animales) o Plantae (plantas). En el árbol filogenético de los organismos eucariontes, los protistas forman varios grupos monofiléticos separados, o incluyen miembros que están estrechamente emparentados con alguno de los tres reinos citados. 4) Virus. Es un agente infeccioso microscópico que sólo puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Al que no se lo considera un ser vivo.
PREGUNTAS -
Como se agrupaban los reinos en la época de Aristoteles?
-
Quien fue Carlos Linnaeus?
-
Que son las eubacterias?
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TEMA 2.
2. SISTEMA CELULAR I
INTRODUCCION
La Citología, es rama de la biología que se encarga del estudio de la estructura, morfología y función de la célula. Proviene del griego Cito=célula y logos=estudio o tratado. La Citología además se encarga del estudio de los mecanismos de división celular, desarrollo de las células sexuales, fecundación y la formación del embrión. Con el microscopio óptico puede observarse células muertas mediante tinciones, técnicas actuales permiten el estudio y la observación de células vivas. La Citología, tiene gran valor para el diagnostico de las enfermedades mediante el análisis de las células extraídas de diversos fluidos corporales(citología exfoliativa, Papanicolaou), para la determinación la variación del número, tamaño y forma de los diferentes tipos de células de la sangre(recuento celular), facilita el diagnostico de infecciones agudas y otros procesos patológicos, por ejemplo los eritrocitos con forma de media luna que puede indicar anemia de células falciformes, eritrocitos de mayor tamaño en la anemia megaloblastica, eritrocitos pequeños en la anemia por falta de hierro, alteraciones de la inmunidad celular y problemas relacionados con la herencia, etc.
2.1 CÉLULA
El conocimiento de la célula se origina con la aparición del microscópico, por las diferentes observaciones de investigadores y el desarrollo de técnicas cada vez más precisas.
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2.2 HISTORIA
En 1665 Robert Hooke, observo con el microscopio una lámina de corcho, donde vio unas cavidades parecidas a las celdillas del panal a las que denomino células, que fueron nada más que las paredes de células muertas.
Leeuwenhoek, con otro microscopio de su invención, observo y describió organismos unicelulares de aguas estancadas, bacterias, etc. En 1831, Robert Brown describió el núcleo de la célula Entre 1835-1839, Von Mohl relata las partes del proceso mitótico Entre 1838-1839, los científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann aportan pruebas sobre la estructura celular de los organismos vivientes, fueron los primeros en señalar que los vegetales y los animales se componen de células, Schawann demostró la semejanza de la célula
vegetal y animal, estableciendo así la teoría celular.
En 1840, Purkinje acuña el término de protoplasma En 1855, Rudolph Virchow, indico que las células se dividen y dan origen a nuevas células hijas (omnis cellula e cellula). Finalmente el biólogo Agust Weismann mencionó, que todas las células vivas tienen un origen común y son similares sus estructuras y moléculas que la componen. De acuerdo a las investigaciones se
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concluye que la teoría celular, refiere que las células son unidades vivientes básicas de la organización y funcionamiento de todos los organismos vivos, es así que, La célula es:
La unidad vital, todos los vegetales y animales están constituidos por una o varias células. La unidad anatómica, que integra el cuerpo de todos los seres vivos La unidad fisiológica de los seres vivos La unidad genética de los organismos, cada célula procede de otra célula anterior a ella por división de la misma.
Actualmente podemos definir que la célula es la unidad estructural constituida por una membrana externa, el citoplasma y el núcleo. En el citoplasma se encuentran una serie de orgánulos, que dirigidos por el núcleo, están adaptados para realizar los distintos procesos de la vida. Las células idénticas en función y estructura al agruparse constituyen tejidos simples (tejido adiposo, tejido epitelial) y si son células de diferente función y morfología constituyen tejidos complejos (tejido nervioso). El conjunto de tejidos constituye un órgano, el conjunto de órganos con funciones similares constituye un sistema (sistema respiratorio, sistema digestivo, etc.)
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Los animales y los vegetales están constituidos por millones de células, organizadas en tejidos y órganos.
2.3 TAMAÑO, FORMA, NÚMERO Y COLOR DE LAS CELULAS
Las células presentan una gran variedad de tamaños, formas y número.
TAMAÑO DE LAS CÉLULAS
El poder separador del ojo humano normal se estima entre 75 y 100 micrómetros, se entiende por poder de separación a la distancia mínima a partir de la cual ya no es posible distinguir la separación de dos puntos, esto explica el porqué no se pudo observar las células antes de su invención del microscopio.
El microscopio de Leeuwenhoek tenía como poder separador 2 um (micrómetros), los microscopios de finales del siglo alcanzaban a 0.2 um y los primeros microscopios electrónicos llegaban a 0,004 um (1um=una millonésima de metro).
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De acuerdo al tipo de organismos existen células gigantes que pueden verse a simple vista y células que se observan solo con la ayuda de los microscopios, es así que los eritrocitos del hombre miden 7,8 um de diámetro, los anfibios de 60 a 80um, el ovocitos 140 um
FORMA DE LAS CÉLULAS
La forma de las células es muy variada, permite distinguirlas unas de otras y diagnosticarlas al microscopio, esta variedad depende de las acciones mecánicas o de la función específica a que está destinada en los organismos pluricelulares, es así que existen formas prismáticas, cubicas, cilíndricas, fusiformes, estrelladas, ramificadas, etc.
La forma de las células puede explicarse por el estudio del desarrollo embrionario del organismo al que pertenecen, el cual determina su especialización.
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La forma estrellada se encuentra en las células nerviosas, fusiforme en las células musculares, poligonal en los mesotelios, irregular en los neutrófilos, cilíndrica y cúbica en los epitelios, poliédrica en la mayoría de las células vegetales
Sin embargo existen células de forma fija, aunque pueden deformarse momentáneamente por estímulos externos, a las que responden de diversa forma, como ser los protozoos, algas, hematíes, neuronas. Otras células cambian espontáneamente de forma, como los leucocitos.
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Para el estudio de la célula, se realizara en un modelo de célula ideal que tenga todas las características comunes a todas las formas.
NUMERO DE CÉLULAS
El número de las células de un organismo pueden variar desde una, denominándose unicelulares (protozoos, bacterias) hasta numerosas células a las que se denomina pluricelulares. Se considera que en el organismo humano existen 75 billones de células aproximadamente, de estas 100.000 millones son neuronas. COLOR DE LAS CÉLULAS
Las células generalmente son incoloras, pero las que poseen color se deben a la presencia de productos denominados pigmentos, elaborados por ellas (células pigmentarias) o de procedencia exógena. Las células con pigmentos propios, pueden tenerlos en disolución, formando pequeñas masas granulosas, por Ejemplo la hemoglobina que da color a la sangre, miohemoglobina proporciona color a los músculos, rodopsina o purpura retiniana del ojo, melanina da color oscuro o pardo a la piel, etc.
2.4 DIFERENCIACIÓN CELULAR
La diferenciación celular es un proceso mediante el cual las células adquieren una forma y función determinada durante el desarrollo embrionario o la vida de un organismo pluricelular especializándose en un tipo celular, es decir que se basa en la activación y desactivación selectiva de genes en una sucesión programada, estos cambios de las características celulares son irreversibles.La morfología de las células cambia durante la diferenciación celular pero el material genético permanece inalterable en algunas excepciones, de tal manera que una célula nerviosa humana no puede transformarse en leucocito ni volver al estado de
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división rápida, característico de las células embrionarias inmaduras de las que procede.
Las células que constituyen los diferentes tejidos de un organismo pluricelular presentan diferencias notables en su estructura y función, por Ejemplo las diferencias son extremas entre una neurona, un hepatocito, y un eritrocito de un mamífero, pero contienen la misma información genética, porque sintetizan distintas moléculas de RNA y proteínas sin alterar la secuencia del DNA.
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TIPOS DE CÉLULAS MADRE
Existen cuatro tipos de células madre: Las células madre totipotentes (latin totuspotens "totus" = todo y potens= poder o habilidad) pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todos los tipos celulares. Las células madre pluripotentes, es aquella célula capaz de diferenciarse en varios tipos celulares, no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares, estas se llaman células madre en los animales y células merismaticas en las plantas. Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras). Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula en particular.
2.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA
Las células están regidas por las leyes de la química y de la física ya que su estructura está compuesta por: Agua Átomos ( carbono, nitrógeno, y oxigeno) Iones (Na+, Cl-, K+, Ca++ , H+) Moléculas (glucosa, lípidos)
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Macromoléculas (proteínas formadas por cadenas lineales de aminoácidos) Ácidos Nucleídos, DNA y RNA, formados por un azúcar de cinco carbonos, ya sea ribosa o desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada(citosina, guanina, adenina, timina y uracilo)
2.6 DIFERENCIA ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES Las principales diferencias entre las células animales y vegetales son:
CÉLULA
CÉLULA ANIMAL
VEGETAL Membrana celulósica o pared celular Presenta plastidios (cloroplasto) Numerosas vacuolas
Membrana celular simple
No lleva plastidios El numero de vacuolas es muy reducido
No tiene centrosoma
Tiene centrosoma
Carece de lisosomas
Presencia lisosomas
Realiza fotosíntesis
No realiza fotosíntesis
Nutrición Autótrofos
Nutrición heterótrofa
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2.7 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
PROCARIOTA Del gr. Procariota = antes del núcleo ORGANISMOS TAMAÑO MEMBRANA PLASMÁTICA NÚCLEO PARED CELULAR SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS METABOLISMO ORGÁNULOS CELULARES CROMOSOMA DNA RNA Y PROTEÍNAS ESTEROLES CITOPLASMA EXOCITOSIS ENDOCITOSIS RIBOSOMAS DIVISIÓN ORGANIZACIÓN
Bacterias y Cianobacterias
EUCARIOTA Del gr. Eucariota = núcleo verdadero Protozoos, Hongos, Plantas y Animales
1 a 5 um (10 micras)
10 a 50 um (100 micras)
No presenta
Presenta, semipermeable
No presenta membrana nuclear Capa rígida de peptidoglucano (Excepto los micoplasmas)
Presenta membrana nuclear No presenta, pueden poseer pared de celulosa o quitina Presenta REG, REL, Golgi, Lisosomas, Vacuolas, Vesículas
No posee Anaerobio y Aerobio
Solo Aerobio
Mitocondrias, Cloroplastos, Retículo endoplasmático, Aparato de Golgi, etc. Único cromosoma circular y Posee uno o mas cromosomas desnudo lineales unidos a proteínas DNA lineal en cromosomas y con DNA circular en el citoplasma envoltura nuclear RNA sintetizado y procesado en el RNA y proteínas sintetizados en el núcleo, proteínas sintetizadas en mismo compartimento el citoplasma Ausentes(Excepto en los Presentes micoplasmas) Citoesqueleto compuesto por Sin citoesqueleto filamentos proteicos Pocos o ninguno
Ausente
Presente
70 S en el citoplasma
80 S en el Retículo Endoplasmatico y el Citosol
Separación de cromosomas por unión a la membrana- Fisión Binaria(Amitosis)
Por unión al huso mitótico Mitosis y Meiosis
Unicelulares
Pluricelulares
CÉLULA
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Tema 2
GLOSARIO
1) Hepatocito. Es la célula propia del hígado y que forma su parénquima. 2) Osteocito. son células que se forman a partir de la diferenciación de los osteoblastos, que a su vez derivan de las células osteoprogenitoras. Todos estos tipos celulares, junto con los osteoclastos (de distinto origen), constituyen los elementos celulares del tejido óseo. 3) Adipocitos. Son las células que forman el tejido adiposo. Son células redondeadas, de 10 a 200 micras, con un contenido lipídico que representa el 95% del peso celular y que forma el elemento constitutivo del tejido graso. Su característica fundamental es que almacenan una gran cantidad de grasas (triglicéridos), que, en el caso de los adipocitos del tejido adiposo blanco (el más abundante en el organismo humano adulto) se agrupan formando una gran gota que ocupa la mayoría de la célula, desplazando al resto de orgánulos a la periferia de la célula.
PREGUNTAS -
Que son las células madre totipotentes?
-
Que son las células madre pluripotentes?
-
Que son las células madre?
-
Explique en un dibujo las diferencias entre ceulas procariotas y eucariotas.
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TEMA 3
3. SISTEMA CELULAR II
3.1 MEMBRANA CELULAR
La célula tiene una composición diferente de la del medio que la rodea. Por ejemplo, el contenido iónico de nuestras células es muy diferente del que tiene el plasma o el fluido de las matrices extracelulares. Esta diferencia es mantenida durante toda la vida de la célula, en general con un importante gasto de energía, por una delgada membrana superficial: la membrana plasmática o celular. • En 1935, HUGH DAVSON Y JAMES DANIELLI, propusieron que la
membrana plasmática estaba conformada por lípidos y una capa de proteínas globulares • En 1972, S. J. SINGER Y G. L. NICOLSON, propusieron el MODELO DEL
MOSAICO FLUIDO A partir de éste modelo se pudo comprender que la membrana celular o plasmalema, es un filtro altamente selectivo que controla el intercambio de sustancias entre la célula y el medio que la rodea.
3.2 COMPOSICIÓN MOLECULAR La membrana celular esta constituída por:
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Proteínas 60%
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Constituidas por aminoácidos en forma de cadenas plegadas sobre sí mismas.
Lípidos 35%
Fosfolípidos y colesterol fundamentalmente Los fosfolípidos estructuralmente poseen: Una cabeza polar (hidrófila) y dos colas no polares (hidrófobas)
Carbohidratos 5% Oligosacáridos, de composición variable. Los oligosacáridos Están constituidos por varios monosacáridos unidos entre sí.
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3.3 DISPOSICIÓN DE LAS MOLÉCULAS EN LA MEMBRANA CELULAR
Los fosfolípidos forman una bicapa. Las cabezas polares quedan en contacto con el citoplasma y el medio extracelular. Las colas no polares están al centro de la bicapa. El colesterol posee una pequeña cabeza polar dirigida hacia la superficie acuosa, mientras que el resto de su estructura es hidrófoba y permanece confinada en el interior de la bicapa lipídica.
Las proteínas se encuentran como mosaicos abarcando todo el espesor de la membrana (proteínas integrales o intrínsecas, que en su mayoría son transmembranosas) o en una de las dos superficies de la membrana celular (proteínas periféricas o extrínsecas).
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Los carbohidratos están en la superficie externa de la membrana celular, unidos a los lípidos o a las proteínas, constituyendo los glucolípidos y las
glucoproteínas respectivamente.
El glucocaliz es una cubierta delgada que rodea la superficie externa de la membrana celular, por lo que se la conoce también como cubierta celular. Está constituido por el componente oligosacárido de las glucoproteínas y
glucolípidos de la membrana celular.
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La función más importante del glucocáliz es el reconocimiento celular, que le permite a la célula luego adherirse con sus semejantes, como ocurre entre células endoteliales.
Así mismo el glucocaliz protege a la célula de lesiones químicas y físicas.
3.4 PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR
3.4.1 FLUIDEZ. La membrana plasmática no es una estructura estática porque sus componentes tienen posibilidades de movimiento (fluidez) Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:
De rotación. Pueden girar en torno a su eje. Es muy frecuente y el Responsable en parte de los otros movimientos.
De difusión lateral. Las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
De flexión. Son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos
Flip-flop. Es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable.
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3.4.2 PERMEABILIDAD. La
permeabilidad
es
una
propiedad
fundamental
para
el
funcionamiento de la célula, pues mantiene las condiciones fisiológicas intracelulares adecuadas. Esta propiedad determina qué sustancias pueden ingresar a la célula, muchas de las cuales son necesarias para mantener los procesos vitales y la síntesis de sustancias. También regula el pasaje de agua y la salida de productos de desecho que deben ser eliminados de la célula. De esta manera la permeabilidad de la membrana a moléculas pequeñas se da por mecanismos diferentes a los mecanismos que permiten el paso (de entrada o salida) de moléculas grandes. A continuación se explica de manera resumida estos mecanismos. 3.4.2.1
MECANISMOS
DE
TRANSPORTE
DE
MOLÉCULAS
PEQUEÑAS
TRANSPORTE PASIVO Es un mecanismo que no requiere de energía (ATP), debido a que se realiza a favor del gradiente de concentración es decir, desde una región de mayor concentración de la sustancia hacia otra de menor concentración de la misma.
Existen diferentes tipos de transporte pasivo:
a) Difusión simple: Es usado por moléculas pequeñas y sin carga eléctrica, como el oxígeno (O2), el nitrógeno (N2), el dióxido de carbono (CO2), el metanol y etanol que pueden difundir rápidamente, a través de la bicapa lipídica, a favor de su gradiente de concentración.
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b) Difusión facilitada: Este transporte es usado por las moléculas que no pueden cruzar la membrana por
difusión simple porque tienen carga (como los iones y aminoácidos) o porque son de mayor tamaño molecular e hidrofílicas. Entonces, su transporte es "facilitado" por proteínas transmembrana, que son las puertas que les permiten el acceso al interior de la célula. Para este efecto, las proteínas transmembranosas pueden constituir: Canales iónicos, que forman poros o conductos hidrofilicos que recorren el espesor de toda la membrana celular, y permiten el flujo pasivo de iones a través de ésta.
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Permeasas, en las que la molécula a ser transportada se une a un sitio específico de este segundo tipo de proteínas transportadoras y hace que ésta sufra un cambio conformacional, para finalmente trasladar el soluto a la cara opuesta de la membrana, sin gasto de energía.
TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo es el intercambio de partículas entre los dos medios en contra del gradiente electroquímico. En esta circunstancia se requiere el uso de energía y esto hace que éste tipo de transporte sea activo. Existen dos tipos de transporte activo: el primario (mediado por ATP asas) y el secundario (mediado por proteínas cotransportadoras).
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a) Transporte activo primario:
Este tipo de transporte está mediado por bombas o ATPasas que son proteínas integrales o transmembranosas que utilizan directamente el ATP como fuente de energía.
Las bombas o ATPasas comprenden varias familias de proteínas: bombas de protones, bombas de calcio, glucoproteína P y la bomba de sodio - potasio.
La bomba de Na+ / K+ es de fundamental importancia para el metabolismo celular, puesto que permite el intercambio de iones de sodio y potasio a través de la membrana, con el fin de equilibrar la naturaleza eléctrica de la membrana y mantener una concentración óptima de sodio y potasio, tanto en el medio intracelular como en el extracelular.
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Esto se da cuando se fijan tres iones sodio al dominio citosólico (interno) de la bomba y dos iones potasio al domino extracelular (externo) de la misma, de tal manera que cuando la bomba se activa se cotransporta sodio y potasio en sentidos contrarios a través de la membrana celular. En este proceso se debe hidrolizar una molécula de ATP por cada tres sodios que se extraen y cada dos potasios que se introducen a la célula.
b) Transporte activo secundario:
Utiliza la energía potencial contenida en el gradiente favorable de la sustancia cotransportada. En este caso, el elemento más importante que motoriza el cotransporte a través de la membrana plasmática es el sodio. De esta manera, cuando la sustancia cotransportada es introducida contra gradiente junto con el sodio nombramos a este mecanismo como simporte. Y si la
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entrada de sodio se utiliza para extraer a otro elemento esto se conoce como antiporte.
3.4.2.2
MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES
Las moléculas grandes necesarias para la célula son introducidas por mecanismos diferentes a los que acabamos de describir. En estos casos la membrana debe sufrir un proceso de deformación y fusión lo suficientemente efectiva como para capturar moléculas del medio extracelular y luego introducirlas al medio intracelular, a este mecanismo se conoce como endocitosis.
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No obstante, el metabolismo celular obliga a que la célula también deba contar con mecanismos de eliminación de sustancias de desecho al exterior, por un mecanismo similar de modificación de su membrana celular que permita la eliminación de estos materiales, a esto se conoce como exocitosis.
3.5 FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR
Con todo lo descrito claramente comprenderemos que la membrana celular cumple las siguientes funciones:
Conserva la integridad estructural de la célula Participa en el reconocimiento e interacción entre células Actúa como una interfaz entre el citoplasma y el medio externo. Ejerce un mecanismo de barrera selectiva semipermeable, dejando que algunas sustancias pasen fácilmente y otras no.
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Tema 3
GLOSARIO
1) Fosfolípidos. Son un tipo de lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos ácidos grasos (1,2-diacilglicerol) y un grupo fosfato. El fosfato se une mediante un enlace fosfodiéster a otro grupo de átomos, que generalmente contienen nitrógeno, como colina, serina o etanolamina y muchas veces posee una carga eléctrica. Todas las membranas plasmáticas activas de las células poseen una bicapa de fosfolípidos. 2) Permeasas. Son enzimas que transportan sustancias a través de la membrana celular, sea hacia el interior o hacia el exterior de la célula. 3) ATP.
La
adenosina
trifosfato
(abreviado
ATP,
y
también
llamada
adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+ o la coenzima A.
PREGUNTAS. -
Defina transporte activo.
-
Defina transporte pasivo.
-
Dé un ejemplo de transporte activo secundario
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TEMA 4.
4. SISTEMA CELULAR III
4 SISTEMA CELULAR III
4.1 CITOPLASMA Y CITOSOL
El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, excepto el núcleo. Engloba numerosas
estructuras
especializadas
y
organelos.
La
solución
acuosa
concentrada en la que están suspendidos los organelos se llama citosol.
4.1.1 EL CITOSOL. Es un gel de base acuosa con un 75% de agua, constituye el 55% del volumen celular, que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas. En el citosol se producen funciones importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula.
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4.1.2 EL CITOESQUELETO. Es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células, mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como esqueleto para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares.
4.1.3 MICROTÚBULOS. Son filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas. Los movimientos de las células eucarióticas están dados por los filamentos de actina.
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4.2 NÚCLEO
El núcleo, es el organelo más importante en todas las células animales y vegetales,
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está rodeado por una membrana doble, es esférico o alargado y mide unas 3 a 10pm de diámetro; algunas células presentan varios núcleos
Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear.
La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula. Las principales estructuras que constituyen el núcleo son:
4.2.1 MEMBRANA NUCLEAR
Conocida también como envoltura nuclear, se compone de dos membranas, una interna y otra externa, dispuestas en paralelo .La membrana nuclear externa es continua con la membrana del retículo endoplásmico rugoso (RER), y está igualmente tachonada de ribosomas. El espacio entre las membranas se conoce como espacio perinuclear esta separada por una distancia de 10 a 30 nmy es continuo con la luz del RER.
4.2.2 NUCLEOLO. Es una estructura situada dentro del núcleo celular que interviene en la formación de los ribosomas. El núcleo celular contiene típicamente uno o varios nucleolos, que aparecen como zonas densas de fibras y gránulos de forma irregular. La función principal del nucléolo es la biosíntesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucléolos.
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4.2.3 POROS NUCLEARES. Proporcionan canales acuosos que atraviesan la envoltura, están compuestos por múltiples proteínas que colectivamente se conocen como nucleoporinas. Los poros
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tienen 125 millones de daltons de peso molecular y se componen de aproximadamente 50 (en levaduras) a 100 proteínas (en vertebrados). Los poros tienen un diámetro total de 100 nm; Este tamaño permite el libre paso de pequeñas moléculas hidrosolubles mientras que evita que moléculas de mayor tamaño entren o salgan de manera inadecuada, como ácidos nucleicos y proteínas grandes. Estas moléculas grandes, en lugar de ello, deben ser transportadas al núcleo de forma activa. El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 y 4000 poros a lo largo de su envoltura, cada uno de los cuales contiene una estructura en anillo con simetría octal en la posición en la que las membranas, interna y externa, se fusionan. Anclada al anillo se encuentra la estructura denominada cesta nuclear que se extiende hacia el nucleoplasma, y una serie de extensiones filamentosas que se proyectan en el citoplasma. Ambas estructuras medían la unión a proteínas de transporte nucleares. Estas moléculas grandes, en lugar de ello, deben ser transportadas al núcleo de forma activa. El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 y 4000 poros a lo largo de su envoltura, cada uno de los cuales contiene una estructura en anillo con simetría octal en la posición en la que las membranas, interna y externa, se fusionan. Anclada al anillo se encuentra la estructura denominada cesta nuclear que se extiende hacia el nucleoplasma, y una serie de extensiones filamentosas que se proyectan en el citoplasma. Ambas estructuras medían la unión a proteínas de transporte nucleares.
4.3 ORGANELOS
El citoplasma se compone de orgenolos (u «organulos») con distintas funciones. Entre los organelos más importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias. Cada organelo tiene una función específica en la célula y en el citoplasma. El citoplasma posee una parte del genoma del organismo. A pesar de
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que la mayor parte se encuentre en el núcleo, algunos organelos, entre ellos las mitocondrias o los cloroplastos, poseen una cierta cantidad de ADN.
4.3.1 RIBOSOMAS
Los ribosomas, descritos por George Palader en 1946, son pequeños corpúsculos celulares de 12 nm de ancho y 25 nm de longitud, que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (RNA) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas. Los ribosomas se encuentran en todas las células y también dentro de dos estructuras celulares llamadas mitocondrias y cloroplastos.
4.3.1.1
MOLÉCULAS RNAr.
Cada ribosoma consta de cuatro moléculas o subunidades distintas de ácido ribonucleico (RNAr) y de numerosas proteínas. En el ser humano, tres de estas cuatro subunidades se sintetizan en el nucleolo, una densa estructura granular
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situada dentro del núcleo. La cuarta subunidad se sintetiza fuera del nucleolo y se transporta al interior de éste para el ensamblaje del ribosoma.
4.3.1.2
SUBUNIDADES 60S Y 40S.
Las proteínas ribosómicas penetran en el nucleolo y se combinan con las cuatro subunidades de RNA para formar dos estructuras, una grande (60S) de 49
proteínas y 3 RNAr; otra pequeña (40S) 33 proteínas y un RNAr.
4.3.1.3
SÍNTESIS PROTEICA
La síntesis proteica comienza con la iniciación, que tiene lugar cuando una cadena de RNA mensajero (RNAm), que lleva instrucciones genéticas copiadas del ácido desoxirribonucleico (DNA), se acopla a un ribosoma. El RNAm indica al ribosoma cómo debe enlazar los aminoácidos para formar una proteína. Dos moléculas de RNA de transferencia (RNAt), cada una de ellas con un aminoácido, se unen al complejo ribosoma-RNA mensajero en dos posiciones llamadas centro P y centro A. Entre los dos primeros aminoácidos se forma un enlace químico llamado enlace peptídico.
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4.3.1.4
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CICLO PROTEICO
Durante la fase de elongación el RNAt del centro P se separa de su aminoácido y se aleja del complejo, mientras el que transporta los dos aminoácidos enlazados pasa del centro A al P. Esto hace que el A quede libre para que se acople al ribosoma una nueva molécula de RNAt que lleva un tercer aminoácido. El nuevo aminoácido se une al segundo de los dos anteriores mediante otro enlace peptídico. De nuevo se libera el RNAt y la molécula de RNAt restante, que ahora lleva una cadena de tres aminoácidos, pasa al centro P. El ribosoma coordina este ciclo una y otra vez hasta que encuentra en el RNAm una señal de parada. La proteína completa, que puede ser una cadena de cientos de aminoácidos, se separa del ribosoma.
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En general, el DNA lleva las instrucciones genéticas necesarias para construir todas las estructuras celulares. Como todas las células contienen ribosomas, los científicos comparan las instrucciones de fabricación de ribosomas contenidas en el DNA de distintas especies para determinar la mayor o menor proximidad entre ellas.
4.3.2 LISOSOMAS
Los lisosomas, descritos por de Duve en 1949, pequeños sacos delimitados por una membrana que se encuentra en las células con núcleo (eucarióticas) y contiene enzimas digestivas que degradan moléculas complejas. Los lisosomas abundan en las células encargadas de combatir las enfermedades, como los leucocitos, que destruyen invasores nocivos y restos celulares.
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4.3.2.1
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TAMAÑO.
El tamaño de los lisosomas es variable, oscila entre 0,05 y 0,8 pm de diámetro. Cada uno está rodeado por una membrana que protege la célula de las enzimas digestivas del lisosoma (si éste se rompe, aquéllas destruyen la célula). Las proteínas de la membrana protegen la actividad de las enzimas manteniendo la
acidez interna adecuada; también transportan los productos digeridos fuera del lisosoma.
4.3.2.2
ENZIMAS.
Las enzimas lisosómicas se fabrican en el retículo endoplasmático rugoso y se procesan en el aparato de Golgi. Se distribuyen englobadas en sacos llamados vesículas de transporte que se funden con tres tipos de estructuras envueltas por membranas: endosomas, fagosomas y autofagosomas.
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A. LOS ENDOSOMAS. Se forman cuando la membrana celular engloba
polisacáridos, lípidos complejos, ácidos nucleicos, proteínas y otras moléculas nutritivas. En un proceso llamado endocitosis, estas moléculas se degradan y se reutilizan. B. LOS FAGOSOMAS. Se forman cuando la membrana celular envuelve
mediante fagocitosis objetos grandes, como residuos formados en puntos de lesión o inflamación o bacterias patógenas. C. LOS AUTOFAGOSOMAS. Se forman cuando el retículo endoplasmático
envuelve mitocondrias u otras estructuras celulares agotadas que deben reciclarse. En todos los casos, las enzimas digestivas suministradas por los lisosomas digieren los objetos envueltos en membranas y los reducen a compuestos sencillos que se reciclan como nuevos materiales de construcción celular.
Las alteraciones de las enzimas lisosómicas pueden causar enfermedades. Los niños nacidos con la enfermedad de Tay-Sachs carecen de una enzima que degrada un lípido complejo llamado gangliósido. Cuando se acumula en el
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organismo, daña el sistema nervioso central, provoca retraso mental y causa la muerte a los cinco años. La inflamación y el dolor asociados con la artritis
reumatoide y la gota tienen relación con la fuga de enzimas lisosómicas.
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4.3.3 VACUOLAS
La Vacuola, es una cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de las vegetales. En la célula vegetal, la vacuola es una sola y de tamaño mayor; en cambio, en la célula animal, son varias y de tamaño reducido. La membrana que la rodea se denomina tonoplasto. La vacuola de la célula vegetal tiene una solución de sales minerales, azúcares, aminoácidos y a veces pigmentos como la antocianina.
La vacuola vegetal tiene diversas funciones: Los azúcares y aminoácidos pueden actuar como un depósito temporal de alimento. Las antocianinas tienen pigmentación que da color a los pétalos. Generalmente poseen enzimas y pueden tomar la función de los lisosomas.
La función de las vacuolas en la célula animal es:
Actuar como un lugar donde se almacenan proteínas; estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o más bien para su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. En este proceso, las vacuolas se funden con la membrana y su contenido es trasladado hacia afuera de la célula.
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La vacuola, además, puede ser usada para el proceso de endocitosis; este proceso consiste en transportar materiales externos de la célula, que no son capaces de pasar por la membrana, dentro de la célula.
4.3.4 CENTRIOLO
Los centríolos son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto, semejantes a cilindros huecos. Los centríolos son orgánulos que intervienen en la división celular, siendo una pareja de centríolos un diplosoma sólo presente en células animales. Los centríolos son dos estructuras cilíndricas que, rodeadas de un
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material proteico denso llamado material pericentriolar, forman el centrosoma o COMT (centro organizador de microtúbulos) que permiten la polimerización de microtúbulos de dímeros de tubulina que forman parte del citoesqueleto. Los centríolos se posicionan perpendicularmente entre sí.
Cada centríolo está formado por nueve tripletes de microtúbulos formando un círculo. El más interno se llama microtúbulo A y está completo (compuesto de trece protofilamentos). A él se unen dos microtúbulos: el microtúbulo B que comparte tres protofilamentos con el A y el microtúbulo C, el más externo, que comparte tres protofilamentos con el B. Los tripletes se unen entre sí gracias a una proteína llamada nexina, que conecta el microtúbulo A con el C del siguiente triplete. De cada triplete salen en forma de radios las fibrillas radiales, dejando una estructura denominada "rueda de carro" ó "9+0", por tener nueve tripletes externos y ninguno en el centro.
El centríolo también juega un papel crucial en la división y movimiento cromosómico durante la mitosis, permitiendo que cada célula hija obtenga el número de cromosomas correspondiente. Los centríolos son una importante parte de los centrosomas, que están implicados en la organización de los microtúbulos en el citoplasma. La posición de los centríolos determina la posición del núcleo celular y juega un papel crucial en la reorganización espacial de la célula.
4.3.5 CILIOS Y FLAGELOS
Los cilios (Et: del latín cillum, ceja, o tal vez del griego , kilis, párpado o pestaña), son unos orgánulos exclusivos de las células eucariotas, que se caracterizan por presentarse como apéndices con aspecto de pelo que contienen una estructura central altamente ordenada, constituida generalmente por más de 600 tipos de proteínas, envuelta por el citosol y la membrana plasmática.
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La distinción entre cilios y flagelos es en que éstos últimos se basa principalmente en su tamaño (unos 10-15 pm), número por célula (suelen ser muchos, con excepción de los cilios primarios y nodales, mientras que los flagelos uno o dos) y en su caso, por el patrón de movimiento (los cilios baten como un remo, son inmóviles o crean un vórtice, mientras que los flagelos ondulan). Correspondiendo con estas diferencias estructurales, también existen diferencias funcionales: los flagelos pueden propulsar células móviles en un líquido, mientras que los cilios se sitúan normalmente en células estacionarias, y gracias a su impulso mueven líquidos o elementos contenidos en él. Lo efectúan sincronizando su batido, y generando de ese modo una onda propulsora eficaz al sumarse las fuerzas individuales de cada cilio. Además, los flagelos en ocasiones cuentan, debido a su forma de batido y a su mayor longitud con estructuras específicas para regular los movimientos del axonema y la correcta difusión del ATP, como el bastón flagelar y en insectos un segundo anillo de 9
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dobletes de microtúbulos. Los cilios se podrían dividir en cuatro grupos: móviles con configuración axonémica 9+2, móviles 9+0 (cilios nodales), cilios sensoriales 9+2 (cilios vestibulares y algunos nodales) y cilios sensoriales 9+0 (primarios).
4.3.6 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Keil Porter, fue quien denominó retículo endoplasmático (RE), o también, llamado retículo endoplásmico. El retículo endoplasmático es un complejo sistema y conjunto de membranas conectadas entre sí, que forma un esqueleto citoplásmico. Forman un extenso sistema de canales y mantienen unidos a los ribosomas. Su forma puede variar, ya que su naturaleza depende del arreglo de células, que pueden estar comprimidas u organizadas de forma suelta.
Es un conjunto de cavidades cerradas de forma muy variable: láminas aplanadas, vesículas globulares o tubos de aspecto sinuoso. Estos se comunican entre sí y forman una red continua separada del hialoplasma por la membrana del retículo endoplasmático. En consecuencia, el contenido del líquido del citoplasma queda dividido en dos partes: el espacio luminar o cisternal contenido en el interior del retículo endoplasmático y el espacio citosólico que comprende el exterior del retículo endoplasmático.
Sus principales funciones incluyen: Circulación de sustancias que no se liberan al citoplasma. Servir como área para reacciones químicas. Síntesis y transporte de proteínas producidas por los ribosomas adosados a sus membranas (RER únicamente). Glicosilación de proteínas (RER únicamente). Producción de lípidos y esteroides (REL únicamente). Proveer como un esqueleto estructural para mantener la forma celular.
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Hay dos tipos de RE: liso y rugoso.
4.3.6.1
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
Cuando la membrana está rodeada de ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático rugoso (RER). El RER tiene como función principal la síntesis de proteínas, y es precisamente por esa razón que se da más en células en crecimiento o que segregan enzimas. Del mismo modo, un daño a la célula puede hacer que haya un incremento en la síntesis de proteínas, y que el RER tenga formación, previsto que se necesitan proteínas para reparar el daño. Las proteínas se transforman y desplazan a una región del RER, el aparato de Golgi. En estos cuerpos se sintetizan, además, macromoléculas que no incluyen proteínas.
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4.3.6.2
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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO
En la ausencia de ribosomas, se le denomina retículo endoplasmático liso (REL). Su función principal es la de producir los lípidos de la célula, concretamente fosfolípidos y colesterol, que luego pasan a formar parte de las membranas celulares. El resto de lípidos celulares (ácidos grasos y triglicéridos) se sintetizan en el seno del citosol; es por esa misma razón que es más abundante en células que tengan secreciones relacionadas, como, por ejemplo, una glándula sebácea. Es escaso, sin embargo, en la mayoría de las células.
4.3.7 APARATO DE GOLGI
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El aparato de Golgi, nombrado por quien lo descubrió, Camillo Golgi, tienen una estructura similar al retículo endoplasmático; pero es más compacto. Está compuesto de sacos de membrana de forma discoidal y está localizado cerca del núcleo celular. El aparato de Golgi está formado por unidades, los dictiosomas. Un dictiosoma es el nombre al que se le da a cada pila de sacos. Miden alrededor de 1 pm de diámetro y agrupa unas 6 cisternas, aunque en los eucariotas inferiores su número puede llegar a 30. En las células eucarióticas, el aparato de Golgi se encuentra más o menos desarrollado, según la función que desempeñen. En cada caso el número de dictiosomas varía desde unos pocos hasta numerosos.
El aparato de Golgi está estructuralmente y bioquímicamente polarizado. Tiene dos caras distintas: la cara cis, o de formación, y la cara trans, o de maduración. La cara cis se localiza cerca de las membranas del RE. Sus membranas son finas y su composición es similar a la de las membranas del retículo. Alrededor de ella se sitúan las vesículas de Golgi, denominadas también vesículas de transición, que derivan del RE. La cara trans suele estar cerca de la membrana plasmática. Sus membranas son más gruesas y se asemejan a la membrana plasmática. En esta cara se localizan unas vesículas más grandes, las vesículas secretoras. Sus funciones son variadas: Modificación de sustancias sintetizadas en el RER: en el aparato de Golgi se transforman las sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir la estructura definitiva o para ser proteolizados y así adquirir su conformación activa. Por ejemplo, en el RER de las células acinosas del páncreas se sintetiza la proinsulina que debido a las transformaciones que sufre en el aparato de Golgi, adquirirá la forma o conformación definitiva de la insulina. Las enzimas que se encuentran en el interior de los dictiosomas son capaces de modificar las macromoléculas mediante glicosilación (adición de carbohidratos) y fosforilación (adición de fosfatos).
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Para ello, el aparato de Golgi transporta ciertas sustancias como nucleótidos y azúcares al interior del orgánulo desde el citoplasma. Las proteínas también son marcadas con secuencias señal que determinan su destino final, como por ejemplo, la manosa-6-fosfato que se añade a las proteínas destinadas a los lisosomas.
Producir glicoproteínas requeridas en la secreción al añadir un carbohidrato a la proteína. Producir enzimas secretoras, como enzimas digestivas del páncreas: las sustancias atraviesan todos los sáculos del aparato de Golgi y cuando llegan a la cara trans del dictiosoma, en forma de vesículas de secreción, son transportadas a su destino fuera de la célula, atravesando la membrana citoplasmática por exocitosis. Un ejemplo de esto son los proteoglicanos que conforman la matriz extracelular de los animales. El aparato de Golgi es el organelo de mayor síntesis de carbohidratos. De esto se encargarán las enzimas del Golgi por medio de un residuo de xilosa. Otra forma de marcar una proteína puede ser por medio de la sulfatación de una sulfotransferasa, que gana una molécula de azufre de un donador denominado PAPs. Este proceso tiene lugar en los GAGs de los proteoglicanos así como en los núcleos de las proteínas. Este nivel de sulfatación es muy importante para los proteoglicanos etiquetando funciones y dando una carga neta negativa al proteoglicano.
Segregar carbohidratos como los usados para restaurar la pared celular. Transportar y almacenar lípidos. Formar lisosomas primarios.
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4.3.8 MITOCONDRIA
Las Mitocondria (gr. mitos = hilo, chondros = grano), son diminutas estructuras celulares, descritas por Altmann en 1864. La mitocondria es un organelo que puede ser hallado en todas las células eucariotas, aunque en células muy especializadas pueden estar ausentes. El
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número de mitocondrias varia según el tipo celular, y su tamaño es generalmente de entre 5 pm de largo y 0,2 pm de ancho. Están rodeadas de una membrana doble. La más externa es la que controla la entrada y salida de sustancias dentro y fuera de la célula y separa el organelo del hialoplasma. La membrana externa contiene proteínas de transporte especializadas que permiten el paso de moléculas desde el citosol hacia el interior del espacio intermembranoso. Las membranas de la mitocondria se constituyen de fosfolípidos y proteínas. Ambos
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materiales se unen formando un retículo lípido proteico. Las mitocondrias tienen distintas funciones:
Oxidación del piruvato a CO2m acoplada a la reducción de los portadores electrónicos nad+ y fad (a nadh y fadh2) Transferencia de electrones desde el nadh y fadh2 al o2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz Utilización de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP por el complejo f1 f0. La membrana interna está plegada hacia el centro, dando lugar a extensiones denominadas crestas, algunas de las cuales se extienden a todo lo largo del orgánulos. Su función principal es ser principalmente el área donde los procesos respiratorios tienen lugar. La superficie de esas crestas tiene gránulos en su longitud. El espacio entre ambas membranas es el espacio intermembranoso. El resto de la mitocondria es la matriz. Es un material semi-rígido que contiene proteínas, lípidos y escaso ADN.
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4.3.8.1
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MATRIZ
La matriz consta de una composición de material semifluido. Tiene una consistencia de gel debido a la presencia de una elevada concentración de proteínas hidrosolubles, y se conforma de un 50% de agua e incluye: Moléculas de ADN (el ADN mitocondrial), doble y circular, que contiene información para sintetizar un buen número de proteínas mitocondriales. Moléculas de ARN mitocondrial formando los mitorribosomas, distintos del resto de los ribosomas celulares. Ribosomas (los mitorribosomas), que se localizan tanto libres como adosados a la membrana mitocondrial interna. Son semejantes a los ribosomas bacterianos. Iones, calcio y fosfato, ADP, ATP, coenzima-A y gran cantidad de enzimas.
4.3.8.2
MEMBRANA INTERNA
Esta membrana de la mitocondria tiene una superficie mayor debido a las cristas mitocondriales. Tiene una mayor riqueza de proteínas que otras membranas celulares. Entre sus lípido no hay colesterol, y es rica en un fosfolípido poco frecuente, la cardiolipina. Sus proteínas son variadas, pero se distinguen: Las proteínas que forman la cadena que transporta los electrones hasta el oxígeno molecular (cadena respiratoria) Un complejo enzimático, la ATP-sintasa, que cataliza la síntesis de ATP y está formada por tres partes: Una esfera de unos 9 nm de diámetro. Es la parte catalítica del complejo y se denomina factor F. Las proteínas transportadoras, que permiten el paso de los iones y moléculas a través de la membrana mitocondrial interna, bastante impermeable al paso de los iones. 4.3.8.3
MEMBRANA EXTERNA
La membrana externa de la mitocondria tiene parecido a otras membranas celulares, en especial a la del retículo endoplasmático. Entre sus componentes sobresaltan:
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Proteínas, que forman grandes "canales acuosos o porinas", lo que la hace muy permeable, al contrario de lo que ocurre con la membrana mitocondrial interna. Enzimas, como las que activan los ácidos grasos para que sean oxidados en la matriz.
4.3.8.4
ESPACIO INTERMEMBRANOSO
Su composición es parecida a la del hialoplasma. Entre sus funciones existen: Oxidaciones respiratorias. Síntesis de proteínas mitocondriales. Esta función se realiza del mismo modo que la síntesis de proteínas en el hialoplasma.
4.3.9 PEROXISOMAS
Los peroxisomas (o microcuerpos) son cuerpos con membrana, esféricos, con un diámetro de entre 0,5 y 1,5 pm. Se forman por gemación a partir del retículo endoplasmático liso. Además de ser granulares, no tienen estructura interna. Tienen un número de enzimas metabólicamente importante, en particular la enzima catalasa, que cataboliza la degradación de peróxido de hidrógeno. Debido a esto se les da el nombre de peroxisomas. La degradación de peróxido de hidrógeno es representada en una ecuación. H2O2 + R’ H → R’ + 2H2O Llevan a cabo reacciones de oxidación que no producen directamente energía utilizable por el resto de la célula (no generan ATP) En los peroxisomas también se degradan purinas, y en las plantas, intervienen en la fotorrespiración. También se sintetiza agua oxigenada (H2O2), y es metabolizada dentro del peroxisoma.
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4.4 CUADRO RESUMEN NOMBRE Citoplasma
UBICACIÒN
S Estructura coloidal
Almacén donde la
plasmática y el núcleo
muy fina de aspecto
célula guarda todos los
Núcleo membrana nuclear Parte central del núcleo
Tienegranuloso forma esférica u
alimentos. Controla toda
ovalada.
actividad celular.
Se presenta en casi
Los cromosomas son el
todas las células
soporte físico y material
animales y vegetales
de la herencia.
tiene formas planoE S
Cromatina
T
Situada en la periferie del núcleo
R
convexas, redondeada y semilunar, mide 0,7 x 1,2 micras
U
FUNCIÒN
Entre la membrana
Rodeada por la
Nucleolo
CARACTERISTICA
Espiraliza y forma una estructura que se conoce con el nombre de cromosomas.
Se encuentra entre el
Está perforada por
Se comunica con el
C
Membrana
núcleo y el citoplasma
poros
citosol mediante los
T
Celular Nucleoplas
Se encuentra dentro
nucleares Semejante al citosol o
poros nucleares. en el se encuentran
ma
del
hialoplasma
las fibras de ADN
núcleo en la Se encuentran
No son orgánelos
superficie del retículo
Se encuentran de dos
endoplasma tico
formas: 80 S. y 70 S.
rugoso Se localizan en el
Son vesículas
U R A
Ribosomas
Lisosomas
citoplasma celular.
esféricas y contienen
Síntesis de la proteína
Digerir sustancias que lleguen a su interior.
enzimas digestivas Se encuentra
Protegida por una
Almacena diferentes
Vacuolas
independientemente
membrana
tipos de sustancias en
Retículo
en el citoplasma Desde el citoplasma
Red de membranas
hasta la membrana Endoplasmátic
celular.
o endoplasma tico y por otro en la membrana Golgi
interconectadas,
Síntesis de proteínas y
estan en las células
de lípidos.
animales y vegetales Por el lado del retículo
Complejo de
la célula
plasmática
pero no procariotas Se compone de una serie de sacos o dictiosomas
Modificación de las macromoléculas que la célula sintetiza La secreción celular de los carbohidratos
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Tema 4
GLOSARIO
1) Nucleoporinas. Son el conjunto de proteínas que, asociadas a otras estructuras, conforman el poro nuclear que regula y media el transporte selectivo y bidireccional que se produce entre el núcleo y el citoplasma celular. 2) Citosol. O hialoplasma es la parte soluble del citoplasma de la célula. Está compuesto por todas las unidades que constituyen el citoplasma excepto los orgánulos (proteínas, iones, glúcidos, ácidos nucleicos, nucleótidos, metabolitos diversos, etc.). Representa aproximadamente la mitad del volumen celular. 3) Protoplasma. El protoplasma es el material viviente de la célula. Está formado por los elementos y sustancias químicas que se encuentran en la naturaleza, formando los cuerpos o estructuras no vivientes.
PREGUNTAS. -
Como se encuentra organizado el centriolo?
-
Donde se encuentra el ADN mitocondrial?
-
Que son los fagosomas?
-
Que son los endosomas
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TEMA 5.
5. FISIOLOGÍA CELULAR
5 FISIOLOGÍA CELULAR 5.1 INTRODUCCIÓN Posterior a la ingesta y digestión de los nutrientes viene la última etapa que sería la absorción. Durante el estado de absorción los nutrientes digeridos pasan al torrente sanguíneo y una comida típica de nuestro medio requiere alrededor de 4 horas para su absorción completa, mientras se produce la absorción se mantiene los niveles sanguíneos de glucosa 70 a 110 mg/dL. Pasado este tiempo, principalmente los niveles de glucosa sanguínea y los demás nutrientes comienzan a bajar bien porque son utilizados por las células para la generación de energía ATP y/o porque son almacenados en hígado, musculo y tejido adiposo. Es por esta razón que podemos indicar que existe Metabolismo Durante el estado de Absorción y Metabolismo Durante el estado de Post Absorción.
5.2 METABOLISMO DURANTE EL ESTADO DE ABSORCIÓN
Durante esta etapa acontecen las siguientes reacciones:
Del 100% de la glucosa absorbida, 50% es oxidada por las células para producir ATP mediante el catabolismo de la glucosa, que incluye cuatro tipos de reacciones (glucolisis, decarboxilación oxidativa, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones), ver catabolismo de la glucosa. El restante 50%, de este un 40% se convierte en triglicéridos y se almacena en el tejido adiposo, un 10% se almacena como glucógeno en el musculo esquelético y en el hígado. Casi todos los lípidos absorbidos de la dieta son transportados por los quilomicrones (VLDL, LDL) para su almacenaje en el tejido adiposo, una
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pequeña proporción son utilizados para las reacciones de síntesis (ej. Elaboración de hormonas, membranas etc.).
Los aminoácidos absorbidos que entran a los hepatocitos se desaminan (pierden su grupo amino) para poder entrar al ciclo de Krebs y producir energía ATP (ver catabolismo de los aminoácidos). Los que no entran a los hepatocitos son captados por otras células, como las musculares para la síntesis de proteínas, enzimas u hormonas.
5.3 METABOLISMO CELULAR Las células eucariotas o en todo caso la célula humana realiza todas sus funciones metabólicas (ej. Transporte activo, reacciones enzimáticas etc.), con la ayuda de una molécula altamente energética, conocida como Adenosin Trifosfato o ATP, que en si llegaría ser la gasolina para este carro que es la célula pero la pregunta es ¿de donde sale esta gasolina o ATP? Y la respuesta es muy sencilla, proviene de la degradación de los nutrientes que ingerimos todos los días (1' 2' 3)
A este proceso de conversión de estos nutrientes, que atraviesan distintas reacciones químicas hasta formar esta molécula simple (ATP) se lo conoce como
(Fe Ca
' '
Mn
'
Mg
'
Zn
^
METABOLISMO
CELULAR Metabolismo Celular, (ver figura 1)
El metabolismo celular comprende dos procesos
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Catabolismo. Conjunto de procesos químicos por medio del cual las moléculas grandes o complejas son descompuestos o transformados a moléculas más simples, proceso que acontece en el interior de la mitocondria celular. Esta es la vía por la que los nutrientes principales (proteinas, carbohidratos, y lípidos) se descomponen a moléculas mas simples (Acetil CoA), estas últimas son las que ingresan a las vías metabólicas del ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones cuyo resultado final es la formación de ATP. En conjunto la reacción catabólica es exergónica, es decir, producen más energía (ATP) de la que consume. Anabolismo. Conjunto de reacciones químicas que combina moléculas simples para formar elementos complejos estructurales y funcionales, en tanto este proceso ocurre en el retículo endoplasma rugoso RER y Golgi. Entre los ejemplos de este tipo de reacciones esta el enlazado de aminoácidos para la síntesis de proteinas; la integración de ácidos grasos para formar fosfolípidos etc. En contraste el anabolismo es endergónico, pues consume más energía de la que produce.
De los tres nutrientes que ingresan a la vía catabólica el más importante es el de los carbohidratos, porque es el que ingresa a esta vía en mayor cantidad debido a su
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alto consumo en la dieta y su descomposición aporta más Acetil CoA que los restantes nutrientes, por consiguiente es el que mas aporta energía (ATP). En conjunto el catabolismo de la glucosa comprende cuatro reacciones: la glucólisis, la decarboxilación oxidativa (o formación de acetil CoA), el ciclo de Krebs y la Cadena de transporte de Electrones.
Catabolismo, proceso de descomposición de moléculas grandes a simples
5.4 CATABOLISMO DE LA GLUCOSA
5.4.1 GLUCOLISIS Se entiende como estado de descomposición de la glucosa a moléculas más simples como el ácido pirúvico o piruvato Pero antes de entender este proceso tenemos que aprender que los carbohidratos, hidratos de carbono o almidones son la fuente de energía que más utiliza el cuerpo para la síntesis de ATP, los órganos que utilizan más glucosa son el músculo, el cerebro y el hígado. La mayor parte de los hidratos de carbono de la dieta se descomponen en glucosa y otros azucares Ej. De los lácteos en galactosa; de la azúcar refinada en sacarosa. Todos son absorbidos en la mucosa intestinal, cuando llegan hígado son convertidos en su mayoría en glucosa (molécula que puede ser utilizada por la célula) . El hígado es el que se encarga de la repartición de la glucosa a todos los tejidos y órganos de nuestra economía humana, cuando todos los órganos están satisfechos con su demanda metabólica no utilizan mas glucosa y como no puede sobrepasar sus niveles en sangre (70 a 110 mg/dl) es que se almacena la glucosa combinándose con otras moléculas de glucosa para formar otra molécula mas grande denominada Glucógeno, a este proceso de combinación de varias moléculas de glucosa y dar origen al glucógeno se denomina Glucogénesis, el glucógeno se almacena en el hígado y músculo. Cuando las reservas de glucógeno
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son rebasadas el hígado transforma la glucosa en ácidos grasos que contribuye a el acumulo de grasa en el organismo. Ruta de la Glucólisis. Este proceso metabólico comprende 2 vías: Forma Aeróbica. Cuando la glucólisis se lleva a cabo con presencia de O2 y la glucosa termina descompuesta en ac. Pirúvico. Forma Anaeróbica. Cuando la glucólisis se lleva a cabo con ausencia de O2 y la glucosa se descompone en escaso ac. Pirúvico y buena cantidad de ácido láctico. Normalmente la glucosa utilizada en este proceso proviene de la degradación de glucógeno. Secuencia de Reacciones en la Glucólisis Aeróbica La glicólisis es el proceso mediante el cual la molécula de glucosa, que posee seis átomos de carbono, se degrada enzimáticamente a través de una secuencia de diez reacciones, catalizadas por enzimas para dar dos moléculas de ácido pirúvico, que poseen tres átomos de carbono cada una. En consecuencia la glucólisis se lleva a cabo en una primera fase, en el citoplasma de la célula y en una segunda fase en el interior de la mitocondria (ver figura 2). 1. Primera Fase o inversión de energía: a) La glucosa recibe un grupo fosfato proveniente de un ATP, a lo que se denomina fosforilación de la glucosa, gracias a la enzima hexocinasa (1). b) La glucosa-6-fosfato se convierte en fructuosa-6-fosfato por la enzima fosfatoglucoisomerasa (2). c) La fructosa-6-fosfato gana otro fosfato, cedido por otro ATP, para convertirse en fructuosa- 1,6-difosfato por la enzima, fosfofructocinasa (3). d) La fructosa-1,6-difosfato se divide en dos moléculas, de tres átomos de carbono, que son: fosfato de dihidroxiacetona y gliceraldeído 3-fosfato (G3P), por la enzima aldolasa (4). e) El fosfato de dihidroxiacetona se convierte en gliceraldeído 3-fosfato (G3P) por la acción de la enzima isomerasa (5)
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Fuente. Biblioteca virtual del Curso Prefacultativo, Fac. Medicina UMSA. Gestión 2009. Modificado Mendoza - Velásquez
2. Segunda Fase o glucólisis en la mitocondria. a) El gliceraldeído 3-fosfato (G3P) gana un fósforo inorgánico gracias a la enzima dehidrogenasa de gliceraldeído 3-fosfato (6), convirtiéndose en 1,3-difosfotoglicerato y sede un electrón, para la formación de una NADH. b) El
1,3-difosfotoglicerato
pierde
un
fósforo
gracias
a
la
enzima
fosfatoglicerocinas (7), para convertirse en 3-difosfotoglicerato, formando de esta manera un ATP. c) El 3-difosfotoglicerato se convierte en 2-difosfotoglicerato por la enzima fosfatogliceromutasa (8). d) El 2-difosfotoglicerato se convierte en fosfatoenolpiruvato por la enzima enolasa (9) y genera una molécula de agua.
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e) El fosfatoenolpiruvato sede su fosfato para generar una ATP gracias a la enzima piruvatocinasa (10) y se convierte en ácido pirubico.
5.5 DECARBOXILACION OXIDATIVA
Este fenómeno acontece en el interior de la matriz mitocondrial a) El ácido pirúvico pierde un átomo de carbono en forma de CO2, motivo por el que se llama decarboxilación (1a reacción de la respiración celular) y a la ves pierde 2 átomos de hidrogeno en forma de un ion hidruro (H-), mas un ion hidrogeno (H+). La coenzima NAD (Nicotin Adenin Dinucleótido, derivado de la vit. B3) capta al ion (H-) y el ion (H+) es liberado a la matriz mitocondrial; el fragmento de dos carbonos de ac. Pirúvico se denomina grupo Acetil. b) El acetil se une con la coenzima A para convertirse en acetil CoA, lista para ingresar al ciclo de Krebs. (también llamado ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo
de Krebs). Rendimiento energético de la Glucólisis. En resumen aunque la glucólisis utiliza 2 moléculas de ATP, produce 4 ATP, con una ganancia neta de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que se degrada.
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5.6 CICLO DE KREBS O CICLO DEL ÁCIDO TRICARBOXÍLICO
Este ciclo fue descubierto por Hans Adolf Krebs, bioquímico británico que presentó este importante avance científico en 1937. El ciclo de Krebs, es una sucesión de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, específicamente en la matriz mitocondrial, donde las moléculas nutritivas (proteinas, carbohidratos y lípidos) se degradan a estructuras más simples produciéndose dióxido de carbono, agua y energía. El ciclo de Krebs ocurre en todos los animales, plantas superiores y en la mayoría de las bacterias, en todas las células que tienen núcleo. Es un conjunto de reacciones químicas en la que el producto final de la degradación de los nutrientes, Acetil CoA, ingresa para realizar una secuencia de pasos metabólicos, interviniendo en estas reacciones químicas 10 enzimas.
a) Este ciclo enzimático comienza con la unión de la acetil CoA con ácido oxalacético, para formar otra molécula, acido cítrico.
b) En este ciclo metabólico se pierde 2 átomos de carbono en forma de CO 2 (proceso conocido como decarboxilación), en el proceso de conversión de a. isocitrico a alfa cetoglutárico se pierde un carbono (2a reacción de la respiración celular que libera CO2) y lo mismo acontece en el proceso de conversión de alfa cetoglutárico a succinil CoA (3a reacción de la respiración celular que libera CO2). Consecuentemente en estos últimos mencionados y en el paso de conversión de ac. málico a oxal acético es que se pierden iones hidrogeno, los cuales son captados por coenzimas NAD y FAD, (NAD = Nicotin Adenin Dinucleótido, derivado de la vit. B3) y (FAD = Flavin Adenin Dinucleótido, derivado de la vit. B2) que se reducen a NADH + H+ y FADH + H+
c) El ciclo termina con el ácido oxal acético regenerado que puede combinarse con otra molécula de acetil CoA, e iniciar de nuevo el ciclo, ver figura 3.
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d) Los átomos de carbono liberados, bien pueden ser utilizados por la misma célula para la síntesis de otras estructuras (anabolismo) o pueden ser eliminados de la célula a la sangre y de la sangre a los pulmones, los átomos de hidrogeno pasan a la cadena de transporte de electrones con la ayuda de las coenzimas NAD y FAD con el objetivo de liberar energía ATP en gran proporción. e) En el ciclo de Krebs, sólo se destruyen los grupos acetilo; tanto las diez enzimas que llevan a cabo las diferentes reacciones, los compuestos intermedios elaborados en este ciclo metabólico, pueden volver a utilizarse una y otra vez. Muchos de los compuestos intermedios que se producen en el ciclo se usan también como materiales de construcción para la síntesis de aminoácidos, hidratos de carbono y otros productos celulares.
Resumen del ciclo de Krebs con sus pasos mas importantes
Rendimiento Energético del Ciclo de Krebs. Dado que cada molécula de glucosa termina dando 2 piruvatos, cada uno de estos dará un acetil CoA, por consiguiente una molécula de glucosa originara 2 acetil CoA y por cada vuelta del ciclo de krebs solo ingresa un acetil CoA.
Entonces por cada vuelta en el ciclo de Krebs se produce la siguiente cantidad de ATP.
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CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES Es un conjunto de proteinas integradas a la membrana mitocondrial interna, que se caracterizan por captar y transportar electrones (e-).
Transportadores de Electrones.
Como se menciono es un conjunto de proteinas, que están formados por varios tipos de moléculas y átomos que sirven como transportadores de electrones: Mononucleótido de flavina (FMN) al igual que el FAD es una flavoproteina derivada de la vitamina B2. Citócromos. Son proteinas que contienen un grupo hem en cuyo interior alojan a un grupo Fe++ o Fe+++ existen varios tipos de citócromos cit-a, cit-b, cit-c etc. Los centros hierro azufre (Fe-S), contienen dos o cuatro átomos de hierro que se unen a tomos de azufre. Átomos de cobre (Cu), enlazados a dos proteinas, también participan en la transferencia de electrones. La Coenzima Q (ubiquinona) es un transportador no proteína
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Secuencia de Pasos para el transporte de Electrones y la Generación quimiosmótica de ATP.
Los transportadores de electrones se agrupan en tres complejos; cada uno de los cuales actúa como bomba de protones, expulsando iones H+ de la matriz mitocondrial al espacio comprendido entre la membrana mitocondrial interna y externa. Cada uno de los complejos expulsa iones H+ y transporta electrones de la siguiente manera:
1. Primera bomba es complejo deshidrogenada NADH, contiene FMN y cinco o mas centros de Fe-S, NADH + H+1 este complejo es el primero en captar electrones y luego pasa los electrones al segundo complejo. 2. Segunda bomba es el complejo citocromo b-c1, contiene Citócromos un centro hierro azufre, recibe los electrones del primer complejo y luego los pasa al tercer complejo. 3. La tercera bomba es el complejo citocromo oxidasa, que contiene Citócromos a y a3 y dos átomos de cobre, este complejo recibe los electrones que vienen del segundo complejo. Y este último transfiere los electrones a la mitad de una molécula de oxigeno, gracias a esto el oxigeno recibe carga negativa y capta H+ del medio circundante para formar H2O (esta la única parte de la respiración celular en la que se consume O2). A medida que se van captando electrones, las tres bombas expulsan iones H+ al espacio entre la membrana mitocondrial interna y externa pero la pregunta es ¿de donde provienen los iones H+? y la respuesta es que provienen del ciclo de Krebs que son transportados por coenzimas como el NAD y el FAD. Esta alta concentración de iones H+ crea un gradiente electroquímico (positivo) en relación al lado opuesto (con cargas negativas), creando una fuerza motriz que permite el paso de H+ a la matriz mitocondrial, utilizando unos canales específicos de H+ , conforme los hidrógenos atraviesan su canal, se genera ATP a partir de ADP que recibe un Pi. A este
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paso de los iones H+ a la matriz mitocondrial se le conoce como efecto Quimiosmótico y al proceso de generar ATP a partir de un ADP se le conoce como fosforilación oxidativa.
Rendimiento Energético en la Cadena de Transporte de Electrones.
Las distintas transferencias de electrones en la cadena de transporte generan 32 o 34 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa oxidada. Por tanto durante la respiración celular se pueden generar de 36 o 38 ATP de una molécula de glucosa. Figura.6. Cadena de transporte de Electrones, proceso que se realiza en la membrana interna de la mitocondria; el oxigeno es el ultimo aceptor de electrones.
Fuente. Universidad las Americas, Educación Online. Respiración Celular Anaeróbica y aeróbica: Biología General y celular. 2006, modificado Mendoza Velásquez
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Tema 5
GLOSARIO
1) Aeróbico, son los organismos que necesitan del oxígeno diatómico para vivir o poder desarrollarse. 2) Anabolismo, encargada de la síntesis o bioformación de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía (reacciones endergónicas) 3) Anaeróbico, son los organismos que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. 4) Degradación, se refiere a varias reacciones en que las moléculas orgánicas pierden uno o varios átomos de carbono, o donde las moléculas complejas se descomponen en otras más simples 5) Endergónico, (también llamada reacción desfavorable o no espontánea) es una reacción química en donde el incremento de energía libre es positivo. 6) Enzima, son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sea termodinámicamente posible (si bien no pueden hacer que el proceso sea más termodinámicamente favorable).[ 7) Metabolismo, Conjunto de reacciones anabólicas (biosíntesis), reacciones catabólicas (degradación) y reacciones anfibólicas (que valen tanto para lo uno como para lo otro, dependiendo del estado fisiológico de la célula).
PREGUNTAS -
Que es el METABOLISMO CELULAR
-
El CATABOLISMO de la glucosa comprende de cuatro reacciones mencione cuales son:
-
Menciones la secuencia de reacciones en la glucolisis AERÓBICA
-
Que es el CICLO DE KREBS o ciclo del ÁCIDO TRICARBOXILICO
-
Que es una CADENA DE TRANSPORTE de electrones
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TEMA 6.
6. HISTOLOGÍA TEJIDO EPITELIAL Y CONECTIVO
6 HISTOLOGÍA TEJIDO EPITELIAL Y CONECTIVO
6.1 HISTOLOGÍA
La Histología (gr. histos = tejido; logos = estudio, tratado), es estudio microscópico de los tejidos (grupos de células similares interrelacionadas que cooperan para llevar a cabo una función biológica determinada) de animales y plantas. La biopsia proporciona una información científica valiosa a cerca de las enfermedades, mientras que los estudios histológicos que se efectúan después de la autopsia revelan los cambios tisulares que han conducido a la muerte.
6.2 MICROSCOPIO ÓPTICO
El microscopio más utilizado es el óptico, se sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente biconvexa con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general se utiliza microscopio compuesto, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.
6.2.1 PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO
El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto
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examinado. Las lentes de los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentre en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de lentes.
6.2.1.1 a)
SISTEMA ÓPTICO
OCULAR. Lente situada cerca del ojo del observador. Amplía la imagen del objetivo.
b)
OBJETIVO. Lente situada cerca de la preparación. Amplía la imagen de ésta.
6.2.1.2 a)
SISTEMA LUMINOSO
FOCO. Dirige los rayos luminosos hacia el condensador
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b)
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CONDENSADOR. Lente que concentra los rayos luminosos sobre la preparación.
c)
DIAFRAGMA. Regula la cantidad de luz que entra en el condensador
6.2.1.3
SISTEMA MECÁNICO
a) SOPORTE. Mantiene la parte óptica. Tiene dos partes: b) El pie o base. El brazo. c) PLATINA. Lugar donde se deposita la preparación. d) CABEZAL. Contiene los sistemas de lentes oculares. Puede ser monocular, binocular. e) REVÓLVER. Contiene los sistemas de lentes objetivos. Permite, al girar, cambiar los objetivos. f)
TORNILLOS DE ENFOQUE. Macrométrico que aproxima el enfoque y Micrométrico que consigue el enfoque Correcto.
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6.2.1.4
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CASOS DE LA FORMACIÓN DE LA IMAGEN
PRIMER CASO. El objeto iluminado se encuentra en el infinito, la imagen se encuentra reducida a un punto que se encuentra en el foco principal.
SEGUNDO CASO. El objeto esta entre el infinito y el centro de curvatura es una imagen invertida y de menor tamaño.
TERCER CASO. El objeto esta en el centro de curvatura y por lo tanto da una imagen real y del mismo tamaño.
CUARTO CASO. El objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco principal, forma una imagen real, invertida y de mayor tamaño que el objeto.
Este caso se forma en la lente del objetivo del microscopio óptico.
QUINTO CASO. El objeto se halla en el mismo foco principal, los rayos refractados salen paralelos al eje principal por lo tanto no forma imagen ni real, ni virtual pues los rayos se prolongan en el infinito.
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SEXTO CASO. El objeto esta entre el foco principal y la lente, se observa una imagen virtual derecha y de mayor tamaño que el objeto, pero en el mismo lado de la lente en el que se halla el objeto. Este caso se forma en la lente del ocular del microscopio óptico.
6.2.2 TIPOS DE MICROSCOPIO
MICROSCOPIO DE CAMPO OSCURO. Se aplica para observar partículas pequeñas con poco contraste 1. En vez del condensador del microscopio óptico, tiene un condensador parabólico. 2. Los rayos que vienen de la fuente luminosa, se desvían y atraviesan el objeto de estudio en forma tangencial. 3. Nos permite ver partículas o sustancias sin colorantes. 4. Nos da un brillo y por el brillo denotamos la forma, el tejido.
MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN. En lugar del condensador está el prisma de nicol. 1. Detrás del objetivo está el analizador, por este tipo de prisma la luz se vuelve en luz plana. 2. Las sustancias que no son isótopas, pasan la luz recta.
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3. Polarización es el paso de un rayo de luz a través de una sustancia y se divide y produce dos rayos a partir de uno, ocurre en sustancia cuyos átomos tienen un ordenamiento periódico. 4. Este microscopio tiene dos componentes uno polarizador y otro analizador, están colocados de manera tal que sus ejes principales sean perpendiculares.
MICROSCOPIO DE CONTRASTE DE FASES. 1. Exagera la diferencia de fases, lo que es normal y atenuado (variación de tonalidades). 2. No necesitamos darle color a la célula. 3. Se puede estudiar al natural. Tiene otro tipo de condensador (condensador de hendidura). 4. Los cuerpos no teñidos son difíciles de observar, si son transparentes toda su superficie tiene la misma densidad óptica. 5. Para observar en vivo imágenes de cuerpos transparentes se usa este microscopio. 6. La luz pasa por un cuerpo transparente con diferentes índices de refracción, disminuye la velocidad y cambia de dirección. 7. El sistema óptico permite encontrar estas fases, difiere del microscopio común.
MICROSCOPIO DE RAYOS ULTRAVIOLETAS 1. La lente que es de vidrio es sustituido por lentes de cuarzo y la iluminación se produce por unas lámparas de mercurio.
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO
2. Este microscopio generalmente se lo usa para
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estudiar tejido renal en una sustancia, donde por lo general se busca anticuerpos (los tejidos analizados por este sistema no se puede guardar porque va perdiendo fluorescencia).
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO.
1. Está formado por un cátodo que tiene un filamento de Tungsteno el cual es estimulado por el ánodo con voltaje (60000 a 100000 voltios). 2. Una vez estimulado el filamento, con el voltaje se libera electrones que son enviados al vacío y luego concentrado por imanes, pasan el tejido a estudiar y luego son recuperados en una pantalla. 3. Un flujo de electrones puede ser desviado por un campo magnético. 4. Estos cambios permiten observar a mayor magnificación en una pantalla fluorescente o en una placa fotográfica.
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6.3 HISTOGÉNESIS El desarrollo del ser humano se inicia con la fecundación del óvulo por el espermatozoide, se convierte en un cigoto, el cual se divide en dos células hijas y está a su vez en otras dos. Llegar a un cúmulo de células a la que se la denomina mórula, en su interior forma una cavidad por lo que denomina gástrula y posteriormente se convierte en un blastocisto. Dentro el blastocisto se desarrolla las células formando una masa celular interna donde forman tres capas: 1. ECTODERMO (gr. ektos = fuera, dermos = piel), origina al sistema
nervioso central, la piel y las faneras; glándula mamaria, esmalte de los dientes. 2. MESODERMO (gr. meso = en medio), origina a los huesos, cartílagos,
músculos, mesotélios, corazón, suprarrenal, bazo y otros tejidos conectivos. 3. ENDODERMO (gr. endo = dentro), origina al tubo digestivo, tráquea,
pulmones, faringe, tiroides, timo y sus anexos.
6.4 COMPLEJOS DE UNIÓN Las células que están en contacto directo entre sí suelen desarrollar uniones intercelulares especializadas, en las que participan las membranas celulares y otros componentes. Estas estructuras impiden el paso de sustancias o establecen comunicaciones rápidas entre ellas. Con el microscopio electrónico se observan los denominados complejos de unión (ing. "junctional complex"), que corresponden a las barras terminales. Estos están compuestos por lo general por 3 tipos distintos de contactos, denominados: zonula occludens, zonula adhaerens y mácula adhaerens o desmosoma.
UNIONES ESTRECHAS O ZONULA OCCLUDENS. (ing. "tight junction") La uniones estrechas o apretadas son áreas de conexión intima entre las membranas celulares adyacentes, a tal punto que no queda espacio entre sí y
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no es posible el paso de sustancias entre ellas. Está inmediatamente por debajo de la superficie libre del epitelio, donde la capa externa de las membranas de dos células vecinas se acercan hasta fusionarse, aparentemente. La denominación zonula se debe a que la superficie yuxtaluminal de fusión de membranas se extiende alrededor de toda la periferia de la célula, a manera de un cinturón. En dirección luminal-basal. La zonula tiene un ancho de unos 0.2 Dm. Con grandes aumentos se distingue que las membranas sólo están en contacto entre sí a lo largo de una serie de puntos, en la que las dos láminas exteriores de cada membrana se visualizan como una única línea y realmente parecen fusionarse. Este tipo de uniones se encuentra en el intestino, que no permite el paso del contenido intestinal a la cavidad peritoneal o torrente sanguíneo.
UNIONES EN HENDIDURA O ADHERENTES, ZONULA ADHAERENS. La unión en hendidura es semejante al desmosoma, presentan un espacio o hendidura de forma hexagonal delimitadas por proteínas (conexina) que forman grupos de poros, cada uno de 1 a 2 nm de diámetro que permiten el paso de iones y otras moléculas. Este tipo de contacto se encuentra justo por debajo de
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la zonula occludens, donde las membranas parecen divergir y luego ubicarse a una distancia aproximadamente 20 nm. En la zonula adhaerens las membranas trilaminares opuestas tienen aspecto común, pero sobre la superficie interna citoplasmática se observa una acumulación de filamentos. Esta banda periférica de filamentos citoplasmáticos en algunos epitelios está unida a la denominada red terminal, que es un entrecruzamiento transversal de finos filamentos en el citoplasma más apical.
DESMOSOMA. Es el tercer componente de un complejo típico. Se observan las membranas adyacentes, separadas por un espacio intercelular de aproximadamente 20 nm de ancho. En la cara citoplasmática de cada membrana celular se observa material electrondenso, eldisco denso. Estos discos densos son el sitio de unión de tonofilamentos citoplasmáticos, que convergen hacia los desmosomas. Los tonofilamentos no terminan en el disco denso, sino que los contactan, forman un lazo cerrado en la capa densa y vuelven al citoplasma, lejos del desmosoma. A menudo se observa una línea llena en el medio del espacio intercelular frente al desmosoma. Además, el espacio intercelular está ocupado por un material amorfo poco electrondenso (filamentos proteicos que cruzan el espacio intercelular).
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HEMIDESMOSOMAS. Compuestos por la mitad de un desmosoma, se encuentra en la capa basal del epitelio plano estratificado, donde las células no están en contacto con células vecinas, sino que limitan con sustancia intercelular del tejido conectivo subyacente. Sobre la superficie citoplasmática de la membrana celular se encuentran placas de inserción compuestas por desmoplaquinas y otras proteínas; los tonofilamentos de queratina se insertan en esta placa, a diferencia lo que ocurre en los desmosomas, en el que los filamentos entran en la placa y a continuación hacen una vuelta aguda para salir del mismo. Generalmente se consideran que los desmosomas desempeñan un importante papel en la unión entre las células. Además, en ciertas enfermedades de la piel hay perdida de desmosomas, lo que se correlaciona con perdida de adhesión celular y mayor descamación de las células superficiales del epitelio.
NEXO ("GAP JUNCTION"). Éste es un contacto semejante a una placa, que se encuentra sobre las caras laterales de las células epiteliales. Anteriormente se confundía el nexo con la zonula occludens debido al espacio (ing. "gap") de solo 2 nm entre las membranas celulares enfrentadas. Con la técnica actualmente empleada y con gran aumento se observa un espacio intercelular, de diámetro constante de 2 nm. A lo largo de toda la zona de contacto. Esto ha sido demostrado definitivamente con sustancia electrondensas como el lantano, que es capaz de penetrar en el espacio. Se ha demostrado de este modo, además
, la existencia de una subunidad en el espacio. En preparados con lantano en los que el plano de corte pasa tangencialmente a la membrana plasmática se observan las subunidades extracelulares dispuestas en un esquema hexagonal.
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MEMBRANA BASAL
La membrana basal se encuentra entre el epitelio y el tejido conectivo, Esta lámina funciona como filtro molecular y como sostén flexible y firme para el epitelio suprayacente; esta compuesta a su vez por dos capas:
LAMINA BASAL. Compuesta por dos regiones: o LAMINA LUCIDA. Compuesta de glucoiproteinas, laminina y entactina.
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o LAMINA DENSA. Compuesta por una malla de colágena.
LAMINA RETICULAR. Formada por el tejido conectivo adyacente.
6.5 TEJIDOS
La célula es una unidad anatómica y funcional, que puede especializarse para formar tejidos. Los tejidos se forman por la agrupación de células con la misma función especial. Los órganos se forman de la agrupación de los tejidos. Los órganos forman sistemas y los sistemas aparatos.
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6.5.1 CLASIFICACIÓN Se clasifica los tejidos en cuatro grupos a saber: TEJIDO EPITELIAL TEJIDO CONJUNTIVO TEJIDO MUSCULAR TEJIDO NERVIOSO
6.5.1.1
TEJIDO EPITELIAL
El tejido epitelial o epitelio, (gr. épi = sobre, thelé = pezón), esta compuesto por células dispuestas en una o varias capas, la unión celular es estrecha quedando escaso espacio intercelular. La superficie epitelial mira hacia la luz del órgano tubular o al exterior del cuerpo, su extremo interno se adhiere a la membrana basal, ésta formada a su vez por dos capas, la lámina basal de fibras colágenas y de proteínas; y la lámina reticular formada por fibras reticulares y la fibronectina.
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El epitelio tiene las funciones de: protección, filtración, secreción absorción y excreción. El tejido epitelial es avascular, es decir, carecen de irrigación arterial y su nutrición proviene del tejido conectivo adyacente. El tejido epitelial se clasifica de acuerdo a la forma de sus células y a las capas que lo componen.
EPITELIO PLANO SIMPLE El epitelio plano simple, esta compuesto por células planas, poligonales y aplastadas. Vistas desde la superficie forman un mosaico, puesto que tienen borde ondeado o recortado. El núcleo que es esférico u ovoide, se encuentra en el centro de la célula donde
forma una protuberancia en el citoplasma.
Vistas de perfil, en ángulo recto desde la superficie del epitelio, las células son fusiformes, es decir, más fina en los extremos que en la parte central que incluye el núcleo.
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El epitelio plano simple se encuentra en muchos sitios. Por ejemplo, forma la capa parietal de la cápsula de Bowman en el riñón y se encuentra como mesotelio (la pleura, el peritoneo y el pericardio) dentro de las grandes cavidades del organismo, al igual que como endotelio en la luz del corazón y de todos los vasos sanguíneos y linfáticos. Tiene función de difusión, ósmosis, filtración, secreción y absorción.
EPITELIO CÚBICO SIMPLE El epitelio cúbico simple, visto desde la superficie, las células forman un mosaico de pequeños polígonos, en un corte transversal a la capa son aproximadamente cuadradas. El núcleo es esférico y esta ubicado en el centro. El epitelio cúbico simple se encuentra, por ejemplo, en los pequeños conductos excretores de muchas glándulas, en los folículos de las glándulas tiroides, la cara anterior de la cápsula del cristalino, en los túbulos renales y en la superficie libre de los ovarios. Participa en la absorción y secreción.
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EPITELIO CILÍNDRICO SIMPLE El epitelio cilíndrico simple, en cortes tangenciales, sus células forman un mosaico semejante al del epitelio cúbico simple, pero el contorno de las células es menor. Vistas de perfil, las células son como columnas y su altura varia desde un poco más altas que las cúbicas hasta muy altas. Por lo general los núcleos son ovalados y suelen estar ubicados aproximadamente a la misma altura, normalmente cerca de la base celular. El epitelio cilíndrico simple recubre por ejemplo la superficie interna del tubo digestivo desde el cardias hasta el ano y es el epitelio secretor característico de las glándulas. También tiene función de absorción y secreción. En ocasiones, la superficie libre puede presentar prolongaciones móviles, denominadas flageloso cilias. El epitelio cilíndrico simple ciliado se encuentra por ejemplo en la trompa del útero.
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EPITELIO CILÍNDRICO SEUDO ESTRATIFICADO El epitelio cilíndrico seudoestratificado, todas las células se apoyan sobre la membrana basal, pero no todas llegan hasta la superficie libre. Las células que alcanzan la superficie son cilíndricas, pero afinadas hacia la membrana basal. Entre las prolongaciones básales finas de estas células se encuentran células mas bajas, más anchas contra la membrana basal, mientras que el extremo apical ahusado solo se extiende hasta un punto determinado del espesor del epitelio. El núcleo se encuentra en la parte más ancha de ambos tipos celulares, por lo que los núcleos se observan en distintos niveles. Por lo tanto, el epitelio parece ser estratificado sin serlo, y se denomina seudo estratificado. La denominación estratificado se refiere a las filas de núcleos. El epitelio cilíndrico seudo estratificado se encuentra, por ejemplo, en los grandes conductos de excreción de muchas glándulas. Este tipo de epitelio suele estar recubierto de cilias, y se encuentra por ejemplo epitelio cilíndrico seudo estratificado ciliado en las vías aéreas.
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EPITELIO PLANO ESTRATIFICADO En el epitelio plano poliestratificado, el número de capas varia notablemente, pero por lo general la capa de epitelio es gruesa y la forma de distribución de las células es característica. El perfil de las células varían desde la base hasta la superficie libre. La capa más cercana a la membrana basal esta compuesta por células cúbicas altas o cilíndricas, ordenadas en una hilera definida, luego siguen varias capas de células poliédricas irregulares, que por lo general son muy grandes que las células de la capa basal. A medida que las células se acercan a la superficie libre, se van achatando paralelamente a ésta, hasta hacerse escamosas. Son estas células más extensas, planas, las que han dado origen al nombre de epitelio plano estratificado. El epitelio plano estratificado es el protector más importante del organismo. Forma la epidermis y recubre, además, las fauces y el esófago. En la superficie externa expuesta, las células exteriores pierden sus núcleos. Además, el citoplasma es reemplazado por queratina, por lo que las células se secan y quedan escamosas. Por ello el epitelio se denomina córneo o queratinizado. En las mucosas interiores, por ejemplo en las fauces y la vagina, las células superficiales no pierden sus núcleos, y la capa de epitelio se describe no
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queratinizado. La queratina esta presente en ambos tipos de epitelio, pero solo produce la verdadera capa córnea en la superficie de la piel.
EPITELIO CÚBICO ESTRATIFICADO Tanto epitelio cúbico estratificado como el epitelio cilíndrico estratificado se presentan con poca frecuencia, pero se encuentra un epitelio cúbico de dos capas en los conductos de excreción de las glándulas sudoríparas.
EPITELIO CILÍNDRICO ESTRATIFICADO El epitelio cilíndrico estratificado se presenta con poca frecuencia. Las capas celulares más profundas de este epitelio se asemejan mucho a las del epitelio plano estratificado, pero las células superficiales tienen forma cilíndrica o cúbica elevada. Se encuentra por ejemplo, en ciertas glándulas mayores y una parte de la uretra masculina.
EPITELIO DE TRANSICIÓN La denominación de epitelio de transición se debe a que este epitelio originario se consideraba como una forma de transición entre el epitelio plano estratificado y el epitelio cilíndrico estratificado. Todas las células epiteliales están capacitadas en cierto grado para acomodarse en cuanto a forma por influencias que modifican la superficie del epitelio, pero esta propiedad esta muy acentuada en el epitelio de transición, que recubre órganos con grandes variaciones en su volumen. En estado de contracción se observan muchas capas celulares, de las cuales las más básales tienen forma cúbica a cilíndrica. Luego se continúan varias capas de células poliédricas, que finalizan con una capa superficial de grandes células con una superficie libre convexa característica. En estado dilatado, es decir, cuando el órgano hueco está estirado, se modifica la distribución de las células como forma de acomodarse a la variación de la superficie, y por lo general se observan sólo 1 o 2 capas de células cúbicas,
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cubiertas por una capa superficial de células grandes, cúbicas bajas o casi aplastadas. El epitelio de transición se encuentra exclusivamente en las vías urinarias excretoras, es decir, cálices, uréteres, vejiga urinaria y parte de la uretra.
GLÁNDULAS Las Glándulas, son células o conjunto de células que produce secreciones o excreciones de sustancias químicas, por medio de conductos que se abren a una superficie externa o interna. Las glándulas se clasifican por su forma en tubulares o saculares (forma de saco), y por su estructura en simples o compuestas. Las glándulas sebáceas y las sudoríparas son glándulas tubulares simples saculares y tubulares, respectivamente. El riñón es una glándula tubular compuesta, y las glándulas lacrimales son saculares compuestas. Existen dos tipos principales de glándulas: •
De secreción interna o endocrinas.
•
De secreción externa o exocrinas.
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Algunas, como el páncreas, producen secreciones internas y externas. Debido a que las glándulas endocrinas producen y liberan hormonas directamente a la circulación sanguínea sin pasar a través de un conducto se denominan glándulas sin conducto.
GLÁNDULAS EXOCRINAS Las glándulas exocrinas (gr. krínein = eliminar) vierte su producto o secreción a una superficie externa o interna ( la piel o al tubo digestivo).
MECANISMO DE SECRECIÓN SECRECIÓN MEROCRINA. (gr. méros = parte). El producto de la secreción es liberado sin perdida de la sustancia celular. Por ejemplo, secreción por
exocitosis de las glándulas exocrinas del páncreas SECRECIÓN APOCRINAS. (gr. apó = alejado de algo). Se pierde una parte del citoplasma apical junto con el producto de secreción. Las partes rotas de la membrana celular nuevamente se unen. Ejemplo, las glándulas sudoríparas y las glándulas mamarias
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SECRECIÓN HALOCRINA. (gr. halos = entero, total) El producto de la secreción es con perdida completa de la célula. Ejemplo, las glándulas sebáceas de la piel, donde las células se rompen liberando todo el contenido de lípido acumulado.
CLASIFICACIÓN DE LAS GLÁNDULAS EXOCRINAS Se clasifica en: 1. UNICELULARES. Está compuesta por una sola célula secretora, como las células caliciformes que se encuentran en el epitelio mucoso, éstas células
secretan mucina que es una glucoproteína. La mucina unida al agua se convierte en mucus.
2. MULTICELULARES. está compuesta por varias células que forman túbulos o acinos donde vierte su secreción se dividen en:
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a. INTRAEPITELIALES. Es un cúmulo de células glandulares que se encuentra incluidas en las células de los epitelios, por ejemplo las células de Littre de la uretra. b. CON CONDUCTOS DE EXCRECIÓN. Son: Simples, presenta un conducto de excreción no ramificado Tubular simple, la poción secretora es tubular y recta. Ejemplo: las glándulas del intestino grueso. Tubular sencilla ramificada, la porción secretora es tubular y ramificada. Ejemplo: las glándulas gástricas. Tubular simple enrollada, la porción secretora es tubular y enrollada. Ejemplo: las glándulas sudoríparas. Acinar simple, la porción secretora tiene la forma de un balón o matraz. Ejemplo: las glándulas de la uretra esponjosa. Acinar simple ramificada, la porción secretora tiene la forma de un bolón o
matraz y es ramificada.
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3. COMPUESTAS. El conducto de excreción presenta ramificaciones. Tubular compuesta, la porción secretora tiene forma de tubo compuesta. Ejemplo: las glándulas bulbouretrales de Cowper. Acinar compuesta, la porción secretora tiene forma de bolón o matraz. Ejemplo: las glándulas mamarias. Tubuloacinar compuesta, la porción secretora tiene la forma de tubo y balón o matraz. Ejemplo: las glándulas acinares del páncreas.
6.5.1.2
TEJIDO CONECTIVO
El tejido conectivo o conjuntivo, es el tejido que sostiene el organismo animal y que conecta sus distintas partes. Se origina en las células de la capa mesodérmica embrionaria y da lugar a varios tipos de tejido.
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CÉLULAS DE TEJIDO CONECTIVO Las células derivan del mesodermo embrionario, por lo que se las denomina mesenquimatosas. Otras células son componentes de los glóbulos blancos de la sangre.
I.
FIBROBLASTO.
Son
células
fusiformes,
grandes
y
planas,
con
prolongaciones citoplasmáticas, son las verdaderas células del tejido conectivo, tiene la función de secretar fibras (colágenas, elásticas) y sustancia fundamental de la matriz. II.
MACRÓFAGO O HISTIOCITOS. Derivan de loas monocitos de la serie blanca de la sangre, de forma irregular con ramificaciones cortas, son fagocíticas de las bacterias y desechos celulares. Algunos macrófagos son fijos y se encuentra en el parénquima pulmonar denominados células de Kupffer y las células gigantes de Langhans.
III.
CÉLULAS PLASMÁTICAS. De forma redondeada y pequeñas, con núcleo excéntrico, se originan juntamente con los leucocitos, éstas células secretan anticuerpos, y son parte del sistema inmunitario.
IV.
CÉLULAS CEBADAS O MASTOCITOS. De forma irregular y grandes, secretan histamina, mediador químico de la inflamación.
V.
ADIPOSITOS O CÉLULAS GRASAS. Almacena lípidos o triglicéridos y se encuentran debajo de la piel. Al microscopio óptico se observan como células en anillo de sello.
MATRIZ EXTRACELULAR
La matriz extracelular, compuesta por sustancia básica o fundamental y fibras, tienen la característica de resistir fuerzas de compresión y estiramiento.
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SUSTANCIA BASICA O FUNDAMENTAL. Compuesto por un material hidratado amorfo de glucosaminoglucanos, polímeros no ramificados largos de disacáridos repetitivos, proteolucanos, centro proteínicos en los cuales están elanzados diversos glucosaminoglucanos y glucoproteínas.
FIBRAS. La fibras de la sustancia fundamental son las fibras colágenas y elásticas:
FIBRAS COLÁGENAS. No son elásticas y resisten al estiramiento; están compuestas de tropocolágena.
FIBRAS ELÁSTICAS. Compuesta por elastina y microfibrillas, son muy elásticas y pueden estirarse hasta una y media vez su longitud.
TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO
Se clasifican por la cantidad de componentes intercelulares y los tipos de células:
TEJIDO CONECTIVO LAXO O AREOLAR. Se origina del mesenquima, es abundante en células, es bastante blando, laxo y blanco, rico en vasos y nervios. Se encuentra en el tejido celular subcutáneo y en la lámina propia de los órganos huecos.
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TEJIDO CONECTIVO DENSO IRREGULA., Compuesto de grandes haces de fibras gruesas de colágeno, formando una red plexiforme. Se encuentra en la dermis, periostio, pericondrio, cápsula articular y forma la cápsula de los
órganos.
TEJIDO DENSO REGULAR O MODELADO. Presentan fibras de colágeno ordenadas,
paralelas, de aspecto blanco nacarado y soportan grandes
tensiones. Se encuentran en los tendones de los músculos, ligamentos, fascias y aponeurosis.
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TEJIDO CONECTIVO DENSO ELÁSTICO. Está compuesto por haces de fibras elásticas paralelas (elastina), de mediano grosor. Se encuentra en el ligamento cervical posterior, ligamento amarillo de las vértebras, ligamentos de la laringe,
tráquea, tejido pulmonar, ligamento suspensorio del pene y en las arterias elásticas TEJIDO CONECTIVO MUCOIDE. Se encuentra en la gelatina de Wharton del cordón umbilical, las células son grandes, esenquimatosas, y tiene fibras finas de colágeno.
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TEJIDO CONECTIVO RETICULAR. Formado por células reticulares y una redes de fibras reticulares plexiformes. Se encuentran en la médula de los huesos y el tejido linfoide.
OTROS TIPOS DE TEJIDO CONECTIVO. Son:
EL TEJIDO CARTILAGINOSO. O cartílago, que forma parte de las articulaciones y de las zonas de crecimiento de los huesos.
EL TEJIDO ADIPOSO. Que recubre los órganos vitales para amortiguarlos (como los riñones) y sirve también de almacén del exceso de alimento.
EL TEJIDO LINFÁTICO Y LA SANGRE. También se relacionan directamente con el tejido conjuntivo durante el desarrollo embrionario; la neuroglia, el tejido de relleno del sistema nervioso central, está más relacionada con la piel.
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Tema 6
GLOSARIO
1) Fibroblasto. Es un tipo de célula residente del tejido conectivo propiamente dicho, ya que nace y muere allí. 2) Histiocito. Es un tipo de célula, perteneciente al tejido conjuntivo. Su función es inmunitaria, siendo un macrófago que permanece en un órgano concreto, sin viajar a través de la sangre. Es una célula grande fagocitaria, que forma parte del sistema mononuclear fagocitico. El histiocito ingiere sustancias extrañas para proteger al cuerpo de posibles infecciones. 3) Fagocito. Son células presentes en la sangre y otros tejidos animales capaces de captar microorganismos y restos celulares (en general, toda clase de partículas inútiles o nocivas para el organismo) e introducirlos en su interior con el fin de eliminarlos, en un proceso conocido como fagocitosis.
PREGUNTAS -
Como se clasifican las glándulas exocrinas?
-
Cuál es el mecanismo de secreción de las glándulas?
-
En que organo se encuentra tejido de transición?
-
Don de hallamos epitelio cubico simple?
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TEMA 7.
7. TEJIDO MUSCULAR
7 TEJIDO MUSCULAR
7.1 DEFINICIÓN Un músculo es un órgano contráctil, o sea tiene la propiedad de disminuir su longitud mediante un estimulo, que forma parte del cuerpo humano y de otros animales . Está conformado por tejido muscular. Los músculos se relacionan con el esqueleto o bien forman parte de la estructura de diversos órganos y aparatos. La palabra músculo proviene del diminutivo latino musculus, mus (ratón) y la terminación diminutiva -culus, porque en el momento de la contracción, los romanos decían que parecía un pequeño ratón por la forma. Los músculos están envueltos por una membrana de tejido conjuntivo llamada fascia. La unidad funcional y estructural del músculo es la fibra muscular. El sistema muscular es el conjunto de los más de 600 músculos del cuerpo, cuya función primordial es generar movimiento, ya sea voluntario o involuntario -músculos esqueléticos y viscerales, respectivamente. Algunos de los músculos pueden enhebrarse de ambas formas, por lo que se los suele categorizar como mixtos.
7.2 CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR El sistema muscular está formado por músculos y tendones. La principal función de los músculos es contraerse, para poder generar movimiento y realizar funciones vitales. Se distinguen tres grupos de músculos, según su disposición.
El músculo esquelético o estriado El músculo liso El músculo cardíaco
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Dependiendo de la forma en que sean controlados: Voluntarios: controlados por el individuo Involuntarios o viscerales: dirigidos por el sistema nervioso central Autónomo: su función es contraerse regularmente sin detenerse. Mixtos: músculos controlados por el individuo y por sistema nervioso, por ejemplo los párpados.
7.2.1 MUSCULO ESQUELÉTICO O ESTRIADO
Los músculos esqueléticos están formados por células o fibras alargadas y multinucleadas que sitúan sus núcleos en la periferia. Obedecen a la organización de proteínas de actina y miosina y que le confieren esa estriación que se ve perfectamente al microscopio. Son usados para facilitar el movimiento y mantener la unión hueso-articulación a través de su contracción. Son generalmente, de
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contracción voluntaria (a través de inervación nerviosa), aunque pueden contraerse involuntariamente. El cuerpo humano está formado aproximadamente de un 40% de este tipo de músculo y un 10% de músculo cardíaco y visceral. Los músculos tienen una gran capacidad de adaptación, modifica más que ningún otro órgano tanto su contenido como su forma. De una atrofia severa puede volver a reforzarse en poco tiempo, gracias al entrenamiento, al igual que con el desuso se
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atrofia conduciendo al músculo a una disminución de tamaño, fuerza, incluso reducción de la cantidad de organelas celulares. Si se inmoviliza en posición de acortamiento, al cabo de poco tiempo se adapta a su nueva longitud requiriendo entrenamiento a base de estiramientos para volver a su longitud original, incluso si se deja estirado un tiempo, puede dar inestabilidad articular por la hiperlaxitud adoptada. El músculo debido a su alto consumo de energía, requiere una buena irrigación sanguínea que le aporte alimento y para eliminar desechos, esto junto al pigmento de las células musculares, le dan al músculo una apariencia rojiza en el ser vivo.
ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESTRIADO La unidad básica de todo músculo es la miofibrilla, estructura filiforme muy pequeña formada por proteínas complejas. Cada célula muscular o fibra contiene varias miofibrillas, compuestas de miofilamentos de dos tipos, gruesos y delgados, que adoptan una disposición regular. Cada miofilamento grueso contiene varios cientos de moléculas de la proteína miosina. Los miofilamentos delgados contienen dos cadenas de la proteína actina. Las miofribrillas están formadas de hileras que alternan miofilamentos gruesos y delgados con sus extremos
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traslapados. Durante las contracciones musculares, estas hileras de filamentos interdigitadas se deslizan una sobre otra por medio de puentes cruzados que actúan como ruedas. La energía que requiere este movimiento procede de mitocondrias densas que rodean las miofibrillas. Sarcómera: Es la unidad anatómica y funcional del músculo, se encuentra limitado por 2 líneas Z en donde se encuentra una zona A (anisótropa) y dos semizonas I (isótropa). Partes de una sarcómera: 1. LOS FILAMENTOS GRUESOS. Están formados por una proteína, la miosina, y se localizan en las bandas A. 2. LOS FILAMENTOS MAS DELGADOS. Están compuestos por otra proteína, la actina, se hallan unidos a cada línea Z y se proyectan hasta el centro de las sarcómeras desde las bandas I hasta las bandas A. 3. LAS BANDAS I. Contienen sólo filamentos finos de actina, mientras que en las bandas A existe filamentos finos y gruesos, con puentes que los atraviesan. 4. LAS LÍNEAS Z. La fibra muscular está separada por una membrana externa, el sarcolema o membrana celular, que presenta invaginaciones a lo largo de las líneas Z de las sarcómeras.
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Estas fibras tienen algunas características especiales, que las distinguen de otros tipos celulares. Los miocitos, como células que son, comparten las estructuras propias de las células eucariotas, pero añadiéndoles características esenciales. Estas características las hacen tan peculiares que los miocitos son junto con las células nerviosas, las células del organismo más diferenciadas y más especializadas. Veremos algunas de ellas a continuación:
1. LA MEMBRANA PLASMÁTICA (Sarcolema). Es la membrana plasmática de la fibra muscular. Tiene una capa externa rica en colágeno y polisacáridos, pero lo más destacado es la presencia de unas invaginaciones (Túbulos T) que penetran hasta el interior de la célula conectando con el Retículo Endoplasmático.
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2. EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (Retículo Sarcoplasmático).
Posee
numerosos canales de Ca++ voltaje dependiente, que juegan un papel fundamental en la contracción muscular. El Ca++ se mantiene en el interior gracias a una proteína que lo secuestra, llamada Calsecuestrina.
3. EL
CITOPLASMA
(Sarcoplasma).
Está
totalmente
cubierto
de
las
denominadas Miofibrillas, son los armazones proteicos estructurales sobre los cuales las células se apoyan para contraerse en el esfuerzo muscular.
4. LOS NÚCLEOS. Las fibras musculares son en realidad sincitios (varios núcleos). Los núcleos están dispuestos en la periferia de las fibras musculares, pegando a la membrana que las recubre (Endomisio).
CONTRACCIÓN MUSCULAR Los músculos esqueléticos solo se contraen al ser estimulados, sin tener la automaticidad propia. Producen movimiento al hacer tracción sobre los huesos, éstos actúan como palancas y las articulaciones como puntos de apoyo de ellas. Los músculos esqueléticos, por lo general, actúan en grupo y no aisladamente, produciéndose el movimiento por acción coordinada de varios músculos. El músculo motor primario es el que, en un movimiento dado, se contrae inicialmente: • LOS MÚSCULOS SINERGISTAS. Son los que se contraen simultáneamente
con el motor primario; a su vez evitan los movimientos no deseados y en ocasiones fijan otras articulaciones para permitir un punto fijo, desde el cual pueden actuar los motores primarios. • LOS MÚSCULOS ANTAGONISTAS. Son los que se oponen a los motores
primarios y controlan el movimiento al ceder gradualmente a medida que se contrae el motor primario. Cuando se necesita estabilizar una articulación, se contraen simultáneamente el motor primario y el antagonista (posición erecta).
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TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
CONTRACCIÓN ISOMÈTRICA. En este tipo de contracción el músculo al ser excitado conserva su longitud de reposo y aumenta su capacidad de tracción. Durante esta contracción no hay producción de trabajo mecánico externo, pues no se desplaza el extremo libre del músculo; pero hay desarrollo de fuerza por el aumento de la tracción
CONTRACCIÓN ISOTÓNICA. En este tipo de contracción el músculo al ser excitado se acorta y se mantiene una tracción constante, El extremo libre y móvil se desplaza venciendo la fuerza (resistencia o tracción contraria a la dirección de la contracción muscular). Hay trabajo mecánico.
CONTRACCIÓN AUXOTÓNICA. Es una contracción fisiológica o real de trabajo muscular. El músculo modifica tanto su longitud como la carga, ambas al mismo tiempo.
ANEXOS A LOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS
Los anexos o aparatos auxiliares de los músculos son: las fascias, las vainas sinoviales y fibrosas del tendón, las bolsas sinoviales y los huesos sesamoideos. APONEUROSIS O FASCIAS. Constituyen fundas fibrosas que rodean músculos aislados o grupos enteros de éstos. Las fascias son láminas fibrosas de diferente extensión, espesor y estratificación con multitud de fibras colágenas elásticas, cuya orientación está condicionada por aquellas particularidades funcionales del músculo o grupo de músculos relacionados con la fascia dada. En unos lugares las fascias, situándose entre los músculos, en forma de septos intermusculares, se fusionan con el periostio para construir vainas osteofibrosas en cuyas paredes se insertan los músculos.
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VAINAS FIBROSAS DEL TENDÓN. Se encuentran en los puntos de mayor movilidad de los miembros superiores e inferiores, en la región de la mano y del pie, favoreciendo el deslizamiento de los tendones en dirección estrictamente determinadas. Son vainas fibrosas y osteofibrosas y canales dentro de los cuales están las vainas sinoviales del tendón. Cada vaina sinovial consta de dos hojas que se continúan una con la otra: la lámina externa, parietal, que está adherida a la cara interna de la vaina fibrosa, y la lámina interna, visceral, que está fusionada a la túnica externa del tendón. BOLSAS SINOVIALES. Son cavidades llenas de líquido y están ubicadas en los puntos de máxima movilidad del tendón, del músculo y de la piel, favoreciendo la disminución de la fricción. Las bolsas situadas debajo de los tendones de los músculos se denominan bolsas sinoviales subtendinosas y aquellas que se encuentran en los lugares donde se crea una gran fricción entre el saliente óseo y la piel que lo cubre son llamadas bolsas sinoviales subcutáneas. Algunas de las bolsas situadas cerca de las articulaciones se comunican con su cavidad
7.2.2 MUSCULO LISO
Los músculos lisos forman las paredes de las vísceras y no están bajo el control de la voluntad. Sus fibras no contienen estrías. Este músculo tiene una similitud con el músculo estriado o esquelético. La diferencia es que no posee línea Z como lo posee el músculo estriado, sino que posee bolas densas que reemplazan a estas líneas Z. Este puede ser unitario o multiunitario. Se le llama unitario cuando existe entre cada fibra de este músculo una unión (los llamados gap junctions); se les llama multiunitario si no están enlazados por uniones, sino que funcionan de manera independiente. Este músculo y su función es muy importante, por ejemplo, los seres humanos presentan musculatura lisa en todo el tracto gastrointestinal, el cual, es importante porque interviene en lo que son las contracciones de peristaltismo.
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El funcionamiento de la contracción es mucho más duradera que la del músculo esquelético debido a que no consume tanta energía como lo hace el mismo. La fase de contracción de este tipo de músculo es duradera, puesto que cuando la acción de unión de miosina y actina -mismos pasos de contracción que el músculo esquelético-, gasta menor cantidad de energía (la misma cantidad de ATP, pero menor consumo de energía), es decir, el metabolismo de gasto de energía de ATP es más lento que el del músculo esquelético. No solo el tiempo de la contracción es una diferencia del músculo esquelético con el músculo liso (la distancia que se contrae es mucho mayor que la del músculo esquelético). Sus funciones de contracción y de relajación tienen que ver con el sistema nervios entérico y autónomo - acetilcolina y adrenalina
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7.2.3 MUSCULO CARDIACO: MIOCARDIO
El miocardio (mio: músculo y cardio: corazón), es el tejido muscular del corazón, músculo encargado de bombear la sangre por el sistema circulatorio mediante contracción.
El miocardio contiene una red abundante de capilares indispensables para cubrir sus necesidades energéticas. El músculo cardíaco generalmente funciona involuntaria y rítmicamente, sin tener estimulación nerviosa. Es un músculo miogénico, es decir autoexcitable. Hay diferentes tipos especializados de musculatura cardíaca tales como el músculo auricular, el músculo ventricular y el músculo de conducción. Estos se pueden agrupar en dos partes: Músculos de la contracción muscular (músculo auricular y ventricular) y músculo de la excitación muscular cardíaca (músculo de conducción).
7.2.4 FUNCIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR
Su función principal es el movimiento que puede ser de tres tipos:
1. Movimiento de todas las estructuras internas: está formado por tejido muscular liso y se va a encontrar con vasos, paredes viscerales y glándulas. 2. Movimiento externo; caracterizado por manipulación y marcha en nuestro entorno. Se caracteriza por estar formado por músculo estriado. 3. Movimiento automático: funciona por sí mismo, es el músculo cardíaco. Tejido muscular estriado.
El músculo es un tejido de contraste y de movimiento, se divide en estriado, liso y cardíaco, el estriado es el voluntario y se encuentra en la mayor parte del organismo cubriendo los huesos largos (como el fémur), el liso es visceral e involuntario y se encuentra en las vísceras y otros órganos internos mientras que el cardíaco que es
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el de mayor importancia se encuentra en la pared del corazón y esta formado por fibras claras y obscuras además de ser involuntario. La función es mantener un tono de las vísceras y vasos sanguíneos, mantenernos en la postura adecuada y, obviamente, el movimiento3. Los músculos de las extremidades (músculo esquelético) se contraen y así pueden mover los huesos, los flexores se contraen haciendo que la extremidad se flexione y los extensores se contraen para lo contrario. El músculo del corazón y de las arterias se contrae para que la sangre pueda ser movilizada. Los músculos de los intestinos, estómago y esófago se contraen armoniosamente haciendo que el bolo alimenticio progrese por el tubo digestivo.
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TEJIDO NERVIOSO
7.3 GENERALIDADES
El sistema nervioso es un conjunto de órganos, ganglios y fibras nerviosas, que diseminados por todo el cuerpo, tienen como finalidad regir el funcionamiento del resto del organismo. Esto lo logra gracias a que su unidad anatómica y funcional a nivel microscópico está constituida por unas células muy especializadas llamadas neuronas; que agrupadas constituyen el tejido nervioso.
7.3.1 CÉLULA NERVIOSA O NEURONA
Cada célula nerviosa o neurona consta de una porción central o cuerpo celular, que contiene el núcleo y pericarion que es el citoplasma que rodea al núcleo. En la estructura de la neurona se identifican también dos tipos de prolongaciones: dendritas y axón
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Las dendritas son unas extensiones bastante cortas del cuerpo neuronal y están implicadas en la recepción de los estímulos. Como contraste, el axón suele ser una prolongación única y alargada, muy importante en la transmisión de los impulsos desde la región del cuerpo neuronal hasta otras células.
Estas prolongaciones también conectan a las neuronas entre sí a través de contactos muy complejos denominados sinapsis.
Estas sinapsis, permiten la comunicación entre las aproximadamente 28 mil millones de neuronas de nuestro sistema nervioso, a través de señales químicas (neurotransmisores) y eléctricas, que ayudan a transmitir la información de una célula a otra.
De esta manera los estímulos que recibimos tanto del medio externo como del medio interno, se transforman en impulsos nerviosos que llegan gracias a las neuronas a partes específicas del cerebro donde se procesa la información y se genera la reacción o respuesta.
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Por otra parte, los axones al reunirse con cientos o miles de axones, dan origen a los nervios que son los encargados de conectar al sistema nervioso con el resto del cuerpo.
7.3.2 TIPOS DE NEURONAS
Existen tres variedades de neuronas:
a) NEURONAS UNIPOLARES. Sólo tiene una prolongación. Se encuentran en el ganglio de la raíz posterior del nervio raquídeo.
b) NEURONAS SEUDOUNIPOLARES. Son bipolares, pero a medida que se
c) acercan al cuerpo neuronal se fusionan hasta formar sólo una prolongación.
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d) NEURONAS BIPOLARES. Emiten una prolongación desde cada extremo del cuerpo neuronal. Se encuentran en células bipolares de la retina y las células de los ganglios sensitivos coclear y vestibular.
e) NEURONAS MULTIPOLARES. Poseen gran cantidad de dendritas además del axón.Son las neuronas piramidales de Betz de la corteza cerebral, las en botella de Purkinje del cerebelo y las estrelladas del asta anterior del médula).
7.3.3 NEUROGLIA O GLÍA
Como su nombre sugiere (neuron: nervio, glia: cola o pegamento) es un tejido que conserva unido al tejido nervioso, pues se constituye de células de sostén, que superan en cantidad a las neuronas, y el epéndimo. Las células de sostén se diferencian en astrocitos, oligodendrocitos y microglía.
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a) ASTROCITOS. Son células con forma de estrella (gr. astron: estrella) y se
difrencian en dos tipos: ASTROCITOS PROTOPLASMÁTICOS. Se encuentra sobre todo en la sustancia gris, con prolongaciones muy ramificadas que presenta podocitos que están en contacto con los vasos. ASTROCITOS FIBROSOS. Tienen prolongaciones largas y delgadas y se encuentran sobre todo en la sustancia blanca.
b) OLIGODENDROCITOS. ( gr. oligos: pocos) Estas células gliales se denominan así porque tienen prolongaciones más cortas y en menor número que los astrocitos. Forman y conservan las vainas de mielina de las fibras del sistema nervioso central.
c) MICROGLÍA. Son células pequeñas, con un núcleo reducido y delgadas prolongaciones con finas espinas. Son células fagocíticas que forman parte de la defensa del sistema nervioso contra la infección y la lesión.
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El EPÉNDIMO constituye un epitelio cúbico que reviste las cavidades del encéfalo y el conducto central de la médula espinal.
7.3.4 REVESTIMIENTO DE LAS FIBRAS NERVIOSAS
Una fibra nerviosa se constituye de un axón con sus correspondientes vainas nerviosas.
Todos los axones periféricos están rodeados por una vaina de células de Schwann. En el caso de los axones periféricos mayores las células de Schwann desarrollan además una capa de mielina, la vaina de mielina. De esta manera se distinguen fibras nerviosas mielínicas y amielínicas. En fibras nerviosa mielínicas se distingue una pequeña abertura denominada nodo de Ranvier entre dos segmentos mielinizados adyacentes. En tanto que las fibras amielínicas están envueltas sólo por células de Schwann que en conjunto constituyen la vaina de Schwann.
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7.3.5 GANGLIOS
Se denomina ganglio al cúmulo de cuerpos de células nerviosas fuera del sistema nervioso central.
Se clasifican en:
GANGLIOS SENSITIVOS. Son engrosamientos fusiformes localizados en la raíz posterior de cada nervio espinal y en el recorrido de los nervios craneales V-VII-VIII-IX-X.
GANGLIOS AUTÓNOMOS. Son de forma irregular ubicados a lo largo de las fibras nerviosas eferentes del sistema nervioso autónomo. Se encuentran en las cadenas simpáticas paravertebrales, alrededor de las raíces de las grandes arterias viscerales en el abdomen y cerca de las paredes de diversas visceras o incluidos en ellas.
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Tema 7
GLOSARIO
1) Axón. Prolongación de una neurona que conduce los impulsos a partir del cuerpo celular con posible liberación de sustancias transmisoras. También se conoce como neuroeje o neurita. 2) Neuroectodermo. Parte del ectodermo embrionario que origina los sistemas nerviosos central y periférico, incluidas algunas células gliales. 3) Neuroepitelio. Epitelio que recubre las cavidades ventriculares y el conducto ependimario. En la época de proliferación (antes del nacimiento), el neuroepitelio fue la matriz de la que proceden todas las células nerviosas 4) Neurotransmisores. Cualquiera de los compuestos químicos que se liberan en la superficie presináptica y se ligan a los correspondientes receptores de la superficie postsináptica. Son numerosos los ya descubiertos y de naturaleza química muy distinta de unos a otros. Los primeros conocidos fueron la adrenalina y la acetilcolina. El neurotransmisor es el que permite el paso del impulso nervioso a través de la sinapsis. Cumplen los siguientes criterios:
PREGUNTAS 1. Explique las diferencias entre musculo esquelético y estriado. 2. Cuantos tipos de neuronas existen? 3. Que es la neuroglia? 4. Para qué sirve la neuroglia? 5. Diferencias entre astrocitos protoplasmáticos y fibrosos.
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TEMA 8.
8. SISTEMA TEGUMENTARIO
8 GENERALIDADES
El tegumento, es el órgano más grande del cuerpo humano, está compuesto por piel y sus anexos como glándulas sudoríparas y sebáceas, pelo y uñas. La piel (lat. pellis, cutis = piel; gr. derma = piel), constituye un verdadero órgano cutáneo que reviste la totalidad del cuerpo humano y se continua con los distintos orificios naturales (mucosas del sistema digestivo en los labios y el ano, aparato respiratorio en las fosas nasales, el sistema urogenital en la uretra, etc.), separando al individuo del medio ambiente externo y defendiéndolo de sus agresiones, su peso total es de aproximadamente 17 Kg, y su superficie de 1,80 a 2 m 2. Proporcionan caracteres particulares a cada individuo que permiten su
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identificación como las huellas digitales.
8.1 FUNCIONES DE LA PIEL
Cumple las siguientes funciones:
1. PROTECCIÓN. Es una eficaz barrera a la acción de agentes físicos, químicos y bacterianos, tiene propiedades antibacterianas y antifúngicas por el pH ácido, enzimas (lisozima) y los ácidos grasos de sus secreciones, evita la desecación y lesiones, neutraliza las radiaciones solares con la ayuda de su principal pigmento, la melanina. La piel se caracteriza por ser: continua, lisa, suave, resistente, flexible, elástica, extensible, tersa, turgente y húmeda. El grosor de la piel varía entre 0,5 mm en los párpados y 4 mm o más en las palmas de las manos y las plantas de los pies.
2. SENSORIAL. Posee receptores para el tacto, la presión, el calor, el frío y el dolor que mantienen informado todo el tiempo al cuerpo sobre el medio ambiente que lo rodea.
3. REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA. Gracias a la acción de las glándulas sudoríparas y de los capilares sanguíneos. Cuando se eleva la temperatura corporal se pierde energía calórica o calor, porque se produce la dilatación vascular y se incrementa el flujo de sangre hacia la superficie cutánea. Cuando la temperatura es baja, los capilares sanguíneos se contraen (vasoconstricción) para reducir el flujo de sangre y la consiguiente pérdida de calor a través de la piel.
4. SUDORACIÓN. Cada centímetro cuadrado de piel también contiene cientos de glándulas sudoríparas que están controladas por un centro de regulación del calor situado en el hipotálamo. Estas glándulas secretan sudor, la que brinda
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humedad que al evaporarse, enfría la superficie corporal y contribuye a mantener una temperatura corporal normal. En este caso, la piel actúa como un órgano secretor.
5. COLORACIÓN. Brindan un color a la piel, la que varía según la cantidad del pigmento: melanina, que se encuentra en los melanocitos, este pigmento esta determinado por la herencia y por la exposición a la luz solar. La piel puede presentar manchas (hiperpigmentaciones) denominadas pecas cuando son aisladas y pequeñas, cloasma cuando son extensas y se presentan en la etapa gestacional y melasma a causa de una exposición prolongada al sol. Existen también otros tipos de melanodermias por causas físicas, químicas y biológicas.
6. DISPOSICIÓN DE FANERAS. Estructuras continuas de la piel que comprende: pelo, uñas, las glándulas sudoríparas y sebáceas, contribuyen también a las funciones de la piel ya mencionadas.
7. ABSORCIÓN. Existen sustancias que se absorben por la piel, siendo una barrera semipermeable al agua y a medicamentos de uso externo. Las radiaciones ultravioletas del sol absorbidas por la piel favorecen la síntesis de vitamina D.
8.2 HISTOLOGÍA DE LA PIEL
A la microscopia, en la piel se pueden diferenciar tres capas bien diferenciadas la epidermis, dermis e hipodermis o tejido celular subcutáneo.
EPIDERMIS Es la capa más superficial, deriva del ectodermo. Es una capa avascular compuesta por epitelio plano estratificado queratinizado y formada por cuatro tipos de células: queratinocitos, células dendríticas, melanocitos y células de Merkel y Langerhans.
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Donde los queratinocitos son los que presentan puentes intercelulares o desmosomas. Tiene 0,07 a 0,12 mm de grosor.
La epidermis esta constituida por los siguientes estratos celulares desde la profundidad a la superficie:
a) Estrato basal o germinativo b) Estrato espinoso c) Estrato granuloso d) Estrato lúcido e) Estrato córneo
a) ESTRATO BASAL. Ó germinativo, porque a partir de este estrato por mitosis se originan las células de los demás estratos, contiene células cúbicas en división constante. Es en este estrato donde se encuentran los melanocitos que contienen melanina y las células de Merkel.
b) ESTRATO ESPINOSO. Ó esponjoso. Encima de la basal, formada por ocho a diez capas de queratinocitos poliédricos, estrechamente unidos por puentes intercelulares
llamados
desmosomas,
que
representan
numerosas
prolongaciones citoplasmáticas a manera de espinas (de ahí su nombre). Es la capa más gruesa de la epidermis. En este estrato se sitúan las células de Langerhans.
c) ESTRATO GRANULOSO. A medida que se acercan a la superficie epitelial las células escamosas se aplanan. El espesor de esta capa esta en relación del grosor de la piel, en zonas delgadas esta formada por 2 a 3 hileras y en las gruesas llega hasta 10 hileras. Las células se encuentran en estado de apoptosis (proceso de degeneración), presentan grandes gránulos teñidos de color oscuro formadas por una proteína llamada queratohialina.
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d) ESTRATO LÚCIDO. Capa delgada, consta de tres a cinco capas de queratinocitos transparentes, planos, muertos y con membrana plasmática engrosada, se encuentra en la piel de la planta de las manos y pies. Es rico en fosfolípidos ligados a proteínas.
e) ESTRATO CÓRNEO. Formada por 25 a 30 capas de células planas, muertas, anucleadas, constituidos en su mayoría por una proteína fibrosa llamada queratina y eleidina. Las hileras más superficiales experimentan un proceso de descamación continuo. Las células de este estrato se conocen como escamas. Todo el proceso de descamación de la piel requiere 20 a 30 días
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DERMIS. Derivada del mesodermo y se divide en dos capas: capa papilar (superficial) y reticular (profunda). Está constituida por de tejido conectivo, una red de colágeno y fibras elásticas, capilares sanguíneos, nervios, lóbulos grasos y la base de los folículos pilosos
y de las glándulas sudoríparas. El grosor de la dermis varía de
0.6 a 3 mm. La papila
contiene o bien una red capilar de vasos sanguíneos o
una terminación nerviosa especializada.
HIPODERMIS. Esta formada principalmente de tejido graso dispuesto en grandes lóbulos limitados por tabiques. Estos elementos, así ordenados, confieren a esta capa propiedades protectoras contra los traumatismos y las variaciones de la temperatura, al mismo tiempo que facilitan el deslizamiento de la piel sobre los planos subyacentes. En esta
capa asientan la red vascular profunda y la inervación espinal y
simpática.
8.3 FANERAS Ó ANEXOS CUTÁNEOS
GLÁNDULAS SUDORÍPARAS. Están formadas por un túbulo enrollado secretor que
se localiza en límite dermo-hipodérmico y por un túbulo excretor que
desemboca en la epidermis independientemente del folículo piloso (ecrinas), con excepción de las situadas en las axilas, pubis y areólas del pezón que lo hacen en el folículo (apocrinas).
GLÁNDULAS SEBÁCEAS. Desembocan siempre en un folículo piloso, se distribuyen por toda la superficie cutánea, excepto en palmas de manos y plantas de pies. Son glándulas holocrinas, su secreción no solo está formada por el producto de las células sino por las propias células por decapitación.
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PELO. Pelo (lat. pillus = pelo; capilli = pelos de la cabeza), formación epidérmica fina y filiforme, típicas de los mamíferos, que forma la cubierta característica de estos animales. Deriva de una invaginación de la pidermis hacia la dermis. Cada folículo piloso posee una glándula sebácea situada en su tercio superior y al conjunto se denomina unidad pilosebácea.
A. FOLÍCULO PILOSO. Esta compuesto por tres segmentos: 1. Infundíbulo piloso: comprendido entre el poro folicular y la desembocadura de la glándula sebácea.
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2. Istmo: comprendido entre el conducto sebáceo y la inserción del músculo erector del pelo, este músculo se contrae bajo el control del sistema nervioso simpático, haciendo que el pelo se erice. 3. Bulbopiloso: es la parte inferior del folículo piloso en cuyo centro se encuentra la papila, región de donde se nutre el pelo a través de los vasos sanguíneos allí presentes.
B. CRECIMIENTO. El crecimiento del pelo tiene tres fases: a. Anágeno o de crecimiento activo. Dura 3 a 7 años en forma continua. En el cuero cabelludo aproximadamente un 80 a 85% de los pelos se encuentran en esta fase y su capacidad de crecimiento es tan grande que pueden alcanzar hasta 0,35 mm diarios.
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b. Catágeno o de transición. Tiene dos semanas de duración. Durante esta fase se produce la involución y fibrosis del bulbo piloso, produciéndose la retracción de la papila pilosa. c. Telógeno o fase de caída. Constituye la fase de reposo y tiene de 3 a 4 meses de evolución, periodo durante el cual el pelo permanece anclado en su sitio original, sin crecer, y al final se cae. Una vez que cae se reconstituye la morfología original y se reinicia el ciclo nuevamente.
En vista de que el pelo experimenta fases de crecimiento y reposo en la forma
anteriormente mencionada, aproximadamente unos 50 a 100 cabellos caen diariamente, para ser reemplazados nuevamente al reiniciarse el ciclo de crecimiento. En el transcurso de la vida, cada folículo es capaz de reproducir una veintena de ciclos.
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El desarrollo del pelo en el ser humano se inicia:
a. En el embrión y ya en el sexto mes el feto aparece cubierto de un pelo muy fino denominado lanugo. b. En los primeros meses de vida el lanugo se cae y es reemplazado por pelo grueso en la cabeza (cabello) y cejas, y fino y velloso en el resto del cuerpo. c. En la pubertad aparece, en ambos sexos, pelo grueso en axilas y pubis, y en los hombres empieza a crecer en la parte superior del labio y la barbilla dando origen a la barba. La velocidad de su crecimiento varía con la edad de la persona y con la longitud. Cuando es corto, crece unos 2 cm por mes, pero la tasa de crecimiento se reduce a la mitad cuando es largo. El crecimiento mayor se da en mujeres cuya edad oscila entre 16 y 24 años de edad. Otras características relacionadas al crecimiento del pelo son: NUMERO: 100,000 a 150,000 cabellos. DENSIDAD: 300 a 400 por cm cuadrado. DIAMETRO: 40 a 100 micras.
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LONGITUD: 50 a 100 cm como máximo. VELOCIDAD CRECIMIENTO: 1 cm por mes. DURACION DE CRECIMIENTO: 3 años de media. CAIDA NORMAL: Entre 50 y 100 por día.
C. FORMA. La forma del pelo es una de las características hereditarias más importantes y exacta:
a. El pelo casi negro de los papúes, melanesios y africanos crece a partir de un folículo curvo que continúa en una espiral con sección transversal plana. b. El pelo de los chinos, japoneses y de los indígenas americanos es lacio, grueso, largo y casi siempre negro. Crece de un folículo recto, con sección transversal circular, y tiene una médula fácilmente distinguible. c. El pelo de los ainus, europeos, indios y semitas es ondulado. Crece desde un folículo recto pero con cierta tendencia a enrollarse; la sección transversal es oval y el color varía mucho de unos individuos a otros, desde el rubio claro hasta el negro.
D. FUNCIÓN.
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a. AISLAMIENTO TERMICO. La circulación de aire se retrasa en los pelos, donde existe abundante pelo se mantiene el aire que funciona como aislante. b. ELIMINACION DE CALOR. Los pelos aumentan la superficie de evaporación del sudor. c. REDUCCIÓN DE ROCES. Protege de los roces de la piel entre sí, como en la axila y el periné. d. CARACTERÍSTICA SEXUAL. El vello identifica al sexo.
E. ALTERACIONES. Los trastornos en la estructura del pelo o del folículo piloso originan un crecimiento anómalo o una caída precoz o anormal del cabello: a. La aparición precoz de canas se asocia con estados de ansiedad, emociones intensas, enfermedades carenciales y causas hereditarias. b. La alopecia o calvicie se debe sobre todo a causas hereditarias. Ciertas formas de calvicie pueden, sin embargo, deberse a otras causas: la alopecia precoz, en la que el cabello de unapersona joven se cae sin que antes encanezca; la alopecia areata, en la que se cae de forma irregular, se cree que se debe a inflamación, trastornos nerviosos o infecciones locales, sobre todo en estados de estrés psicológico. c. La caída difusa del cabello, un fenómeno normal, puede alcanzar proporciones anormales después de fiebres superiores a 39,4 °C durante enfermedades que provocan un debilitamiento del organismo o tras una intervención quirúrgica o el parto.
UÑAS. Uñas (lat. unguis = uña, garra; gr. onyx = uña), láminas o coberturas protectoras, planas, córneas y translúcidas, que aparecen en la zona superior del segmento final de los dedos humanos. Las uñas están constituidas por células muertas que contienen una proteína fibrosa, la queratina.
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a. La uña posee cuatro bordes: laterales, distal y proximal, cerca de éste último borde existe una zona blanquecina semicircular denominada lúnula. Este borde proximal se encuentra a su vez recubierto por un pliegue de la piel denominado eponiquio.
b. Matriz ungueal, se encuentra en la lúnula y es la región desde donde la uña crece por que esta compuesta por células basales poliédricas al igual que en la epidermis, denominándose también germinativas. Estas células contienen masas proteicas fibrosas y amorfas conocidas como queratina.
GLÁNDULA MAMARIA O MAMAS.
Las glándulas mamarias son dos formaciones simétricas y se las considera como glándulas sudoríparas modificadas y especializadas de tipo apocrinas.
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a. SITUACIÓN. Se hallan en la pared anterior del tórax, entre el esternón y la línea vertical tangente al límite anterointerno o anteromedial de la axila. De arriba abajo, se extiende desde la III a la VII costilla. b. FORMA Y DIMENSIONES. Son de forma casi esférica en la persona joven. Después del embarazo son péndulas y separadas de la pared torácica (por abajo) por el surco submamario. c. CONFIGURACIÓN EXTERNA. En la parte central de su superficie anterior se halla una eminencia de forma cónica, llamado pezón o papila mamaria. El pezón mide generalmente 1 cm de alto por 1 cm de ancho. Su extremidad libre es recorrida por surcos y ocupada por orificios (poros galactóforos o lactíferos) que corresponde a la desembocadura de los conductos galactóforos. El pezón se halla rodeado por un halo de piel hiperpigmentada (4 a 5 cm de diámetro) llamado aréola. Esta presenta pequeñas eminencias llamadas tubérculos de Monttgomery o de las glándulas areolares, que son constituidas por glándulas sebáceas.
d. ESTRUCTURA DE LA MAMA. Constituida por:
REVESTIMIENTO CUTANEO. Piel fina y móvil. La areola y el pezón presentan algunas fibras musculares lisas que conforman el músculo areolar (constituido por fibras circulares y radiadas).
a. Fibras circulares. Están adheridos a la piel al nivel de la areola y se extienden hasta la base del pezón.
b. Fibras radiadas. Perpendicular a las precedentes. Se extienden desde la dermis de la areola hasta la dermis del pezón.
GLÁNDULA MAMARIA. Se halla cubierta totalmente por una lámina fibrosa llamada cápsula fibrosa. La superficie glandular es lisa, casi plana en su cara
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posterior. La glándula mamaria se encuentra en el espesor del tejido adiposo, la cual presenta una capa anterior y una capa posterior
Capa adiposa anterior o preglandular. No se encuentra en la región de la areola. Presenta pequeñas celdas llamadas fosas adiposas. En ésta capa se hallan el plexo arterial y una red venosa superficial (desarrollada en la gestación y lactancia). Capa adiposa posterior o retroglandular. No existen las fosas adiposas y es una capa delgada. Contiene también una red arterial y numerosas venas. Por detrás de ésta capa se encuentra la capa celular, que se halla entre la fascia
superficialis y la aponeurosis de revestimiento de los músculos pectoral mayor y serrato mayor o anterior.
e. CONSTITUCIÓN.
La glándula mamaria se compone de varias glándulas independientes (aproximadamente en número de 10 a 20). Cada uno está constituido por un lóbulo dividido en lobulillos y en acinos.
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f. CONDUCTOS GALACTOFOROS O LACTIFEROS.
Cada lóbulo presenta un conducto excretor o galactóforo o lactífero, que se dirigen hacia el pezón, antes de entrar en éste presenta una dilatación de 1 a 1,5 mm de largo por medio milímetro de ancho llamado seno o ampolla galactófora o seno lactífero. Más allá se abren por los poros galactóforos o lactíferos.
g. ARTERIAS La parte interna de la mama se halla irrigada por las ramas perforantes de la arteria mamaria o torácica interna. La perforante principal o arteria principal interna o rama mamaria medial principal cruza el 2° espacio intercostal. Las partes externa e inferior, son irrigadas por ramas de la arteria mamaria externa o torácica lateral, de la escapular inferior o subescapular, de la acromiotorácica o toracoacromial y de la torácica superior (todas ramas de la arteria axilar).
h. VENAS Las mamas presentan una red venosa, que es acentuada durante el embarazo y la lactancia. Alrededor de la areola presenta el círculo venoso de Haller o areolar. Las venas profundas terminan: en las venas mamarias externas o torácicas laterales, en la mamaria o torácica interna y en las venas intercostales.
i. NERVIOS La inervación cutánea proviene de la rama supraclavicular (proveniente del plexo cervical superficial) y de los 2°, 3°, 4°, 5° y 6° nervios intercostales (ramos perforantes anterior y lateral).
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Estructura histológica de las glándulas mamarias. Fuente: http://www.upch.edu.pe/ehas/pediatria/lactancia%2520materna/
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Tema 8
GLOSARIO
1) Glándula. Una glándula es un conjunto de células cuya función es sintetizar sustancias químicas, como las hormonas, para liberarlas, a menudo en la corriente sanguínea y en el interior de una cavidad corporal o su superficie exterior. 2) Piel.
Es
el
mayor
órgano
del
cuerpo
humano,
o
animal.
Ocupa
aproximadamente 2 m², y su espesor varía entre los 0,5 mm (en los párpados) a los 4 mm (en el talón). Su peso aproximado es de 5 kg. Actúa como barrera protectora que aísla al organismo del medio que lo rodea, protegiéndolo y contribuyendo a mantener íntegras sus estructuras, al tiempo que actúa como sistema de comunicación con el entorno, y éste varía en cada especie. Anatómicamente se toma como referencia las medidas estándar dentro de la piel humana. También es conocido como sistema tegumentario. 3) Alopecia. Se llama alopecia a la pérdida o rarefacción del pelo, por lo que el término se considera un sinónimo de calvicie. Puede afectar al cuero cabelludo o a otras zonas de la piel en la que existe pelo, como las pestañas, axilas, región genital y barba. El término alopecia deriva de la palabra griega alopex
PREGUNTAS -
Cual es la función de la piel?
-
Que es el sistema tegumentario?
-
Cuales son las fases de crecimiento del pelo?
-
Cual es la situación anatómica de las glándulas mamarias?
-
Que son los conductos lactíferos?
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TEMA 9.
9. SANGRE
9 GENERALIDADES - SANGRE La sangre es un tejidofluido que circula por capilares, venas y arterias de todos los vertebrados e invertebrados. Su color rojo característico es debido a la presencia del pigmento hemoglobínico contenido en los eritrocitos. Es un tipo de tejido conjuntivo especializado, con una matrizcoloidallíquida y una constitución compleja. Tiene una fase sólida (elementos formes, que incluye a los glóbulos blancos, los glóbulos rojos y las plaquetas) y una fase líquida, representada por el plasma sanguíneo. Su función principal es la logística de distribución e integración sistémica, cuya contención en los vasos sanguíneos (espacio vascular) admite su distribución (circulación sanguínea) hacia casi todo el cuerpo. • La sangre era denominada humor circulatorio en la antigua teoría grecoromana de los cuatro humores.
9.1 COMPOSICIÓN DE LA SANGRE
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Como todo tejido, la sangre se compone de células y componentes extracelulares (su matriz extracelular). Estas dos fracciones tisulares vienen representadas por: Los elementos formes —también llamados elementos figurados—: son elementos semisólidos (es decir, mitad líquidos y mitad sólidos) y particulados (corpúsculos) representados por células y componentes derivados de células. El plasma sanguíneo: un fluido traslúcido y amarillento que representa la matriz extracelular líquida en la que están suspendidos los elementos formes.
Los elementos formes constituyen alrededor del 45% de la sangre. Tal magnitud porcentual se conoce con el nombre de hematocrito (fracción "celular"), adscribible casi en totalidad a la masa eritrocitaria. El otro 55% está representado por el plasma sanguíneo (fracción acelular).
Los elementos formes de la sangre son variados en tamaño, estructura y función, y se agrupan en:
Las células sanguíneas, que son los glóbulos blancos o leucocitos, células que "están de paso" por la sangre para cumplir su función en otros tejidos; Los derivados celulares, que no son células estrictamente sino fragmentos celulares; están representados por los eritrocitos y las plaquetas; son los únicos componentes sanguíneos que cumplen sus funciones estrictamente dentro del espacio vascular.
GLÓBULOS ROJOS
Los glóbulos rojos (eritrocitos) están presentes en la sangre y transportan el oxígeno hacia el resto de las células del cuerpo. Los glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos constituyen aproximadamente el 96% de los elementos figurados. Su valor normal (conteo) en la mujer promedio es de
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alrededor de 4.800.000, y en el varón, de aproximadamente 5.400.000 hematíes por mm3 (o microlitro). Estos corpúsculos carecen de núcleo y orgánulos (solo en mamíferos), por lo cual no pueden ser considerados estrictamente células. Contienen algunas vías enzimáticas y su citoplasma está ocupado casi en su totalidad por la hemoglobina, una proteína encargada de transportar oxígeno. El dióxido de carbono, contrario a lo que piensa la mayoría de la gente, es transportado en la sangre (libre disuelto 8%, como compuestos carbodinámicos 27%, y como bicarbonato, este último regula el pH en la sangre). En la membrana plasmática de los eritrocitos están las glucoproteínas (CDs) que definen a los distintos grupos sanguíneos y otros identificadores celulares.
Los eritrocitos tienen forma de disco, bicóncavo, deprimido en el centro; esta forma aumenta la superficie efectiva de la membrana. Los glóbulos rojos maduros carecen de núcleo, porque lo expulsan en la médula ósea antes de entrar en el torrente sanguíneo (esto no ocurre en aves, anfibios y ciertos animales). Los eritrocitos en humanos adultos se forman en la médula ósea.
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HEMOGLOBINA Contenida exclusivamente en los glóbulos rojos— es un pigmento, una proteína conjugada que contiene el grupo "hemo". También transporta el dióxido de carbono, la mayor parte del cual se encuentra disuelto en el eritrocito y en menor proporción en el plasma. Los niveles normales de hemoglobina están entre los 12 y 18 g/dl de sangre, y esta cantidad es proporcional a la cantidad y calidad de hematíes (masa eritrocitaria). Constituye el 90% de los eritrocitos y, como pigmento, otorga su color característico, rojo, aunque esto sólo ocurre cuando el glóbulo rojo está cargado de oxígeno.
Tras una vida media de 120 días, los eritrocitos son destruidos y extraídos de la sangre por el bazo, el hígado y la médula ósea, donde la hemoglobina se degrada en bilirrubina y el hierro es reciclado para
GLÓBULOS BLANCOS Los glóbulos blancos o leucocitos forman parte de los efectores celulares del sistema inmunitario, y son células con capacidad migratoria que utilizan la sangre como vehículo para tener acceso a diferentes partes de la anatomía. Los leucocitos son los encargados de destruir los agentes infecciosos y las células infectadas, y también segregan sustancias protectoras como los anticuerpos, que combaten a las infecciones.
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El conteo normal de leucocitos está dentro de un rango de 4.500 y 10.000 células por mm3 (o microlitro) de sangre, variable según las condiciones fisiológicas (embarazo, estrés, deporte, edad, etc.) y patológicas (infección, cáncer, inmunosupresión, aplasia, etc.). El recuento porcentual de los diferentes tipos de
leucocitos se conoce como "fórmula leucocitaria" (ver Hemograma, más adelante). Según las características microscópicas de su citoplasma (tintoriales) y su núcleo (morfología), se dividen en:
•
Los granulocitos o células polimorfonucleares: son los neutrófilos, basófilos y eosinófilos; poseen un núcleo polimorfo y numerosos gránulos en su citoplasma, con tinción diferencial según los tipos celulares, y
•
Los agranulocitos o células monomorfonucleares: son los linfocitos y los monocitos; carecen de gránulos en el citoplasma y tienen un núcleo redondeado.
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GRANULOCITOS O CÉLULAS POLIMORFONUCLEARES •
NEUTRÓFILOS, presentes en sangre entre 2.500 y 7.500 células por mm3. Son los más numerosos, ocupando entre un 55% y un 70% de los leucocitos. Se tiñen pálidamente, de ahí su nombre. Se encargan de fagocitar sustancias extrañas (bacterias, agentes externos, etc.) que entran en el organismo. En situaciones de infección o inflamación su número aumenta en la sangre. Su núcleo característico posee de 3 a 5 lóbulos separados por finas hebras de cromatina, por lo cual antes se los denominaba "polimorfonucleares" o simplemente "polinucleares", denominación errónea.
•
BASÓFILOS: se cuentan de 0,1 a 1,5 células por mm3 en sangre, comprendiendo un 0,21,2% de los glóbulos blancos. Presentan una tinción basófila, lo que los define. Segregan sustancias como la heparina, de propiedades anticoagulantes, y la histamina que contribuyen con el proceso de la inflamación. Poseen un núcleo a menudo cubierto por los gránulos de secreción.
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• EOSINÓFILOS: presentes en la sangre de 50 a 500 células por mm3 (1-4% de los leucocitos) Aumentan en enfermedades producidas por parásitos, en las alergias y en el asma. Su núcleo, característico, posee dos lóbulos unidos por
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una fina hebra de cromatina, y por ello también se las llama "células en forma de antifaz".
AGRANULOCITOS O CÉLULAS MONOMORFONUCLEARES
MONOCITOS: Conteo normal entre 150 y 900 células por mm3 (2% a 8% del total de glóbulos blancos). Esta cifra se eleva casi siempre por infecciones originadas por virus o parásitos. También en algunos tumores o leucemias. Son células con núcleo definido y con forma de riñón. En los tejidos se diferencian hacia macrófagos o histiocitos.
LINFOCITOS: valor normal entre 1.300 y 4000 por mm3 (24% a 32% del total de glóbulos blancos). Su número aumenta sobre todo en infecciones virales, aunque también en enfermedades neoplásicas (cáncer) y pueden disminuir en inmunodeficiencias. Los linfocitos son los efectores específicos del sistema
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inmunitario, ejerciendo la inmunidad adquirida celular y humoral. Hay dos tipos de linfocitos, los linfocitos B y los linfocitos T. Los linfocitos B están encargados de la inmunidad humoral, esto es, la secreción de anticuerpos (sustancias que reconocen las bacterias y se unen a ellas y permiten su fagocitocis y destrucción). Los granulocitos y los monocitos pueden reconocer mejor y destruir a las bacterias cuando los anticuerpos están unidos a éstas (opsonización). Son también las células responsables de la producción de unos componentes del suero de la sangre, denominados inmunoglobulinas. Los linfocitos T reconocen a las células infectadas por los virus y las destruyen con ayuda de los macrófagos. Estos linfocitos amplifican o suprimen la respuesta inmunológica global, regulando a los otros componentes del sistema inmunitario, y segregan gran variedad de citoquinas. Constituyen el 70% de todos los linfocitos.
Tanto los linfocitos T como los B tienen la capacidad de "recordar" una exposición previa a un antígeno específico, así cuando haya una nueva exposición a él, la acción del sistema inmunitario será más eficaz.
PLAQUETAS
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Las plaquetas (trombocitos) son fragmentos celulares pequeños (2-3 pm de diámetro), ovales y sin núcleo. Se producen en la médula ósea a partir de la fragmentación del citoplasma de los megacariocitos quedando libres en la circulación sanguínea. Su valor cuantitativo normal se encuentra entre 150.000 y 450.000 plaquetas por mm3 (en España, por ejemplo, el valor medio es de 226.000 por microlitro con una desviación estándar de 46.0001).
Las plaquetas sirven para taponar las lesiones que pudieran afectar a los vasos sanguíneos. En el proceso de coagulación (hemostasia), las plaquetas contribuyen a la formación de los coágulos (trombos), así son las responsables del cierre de las heridas vasculares. Una gota de sangre contiene alrededor de 250.000 plaquetas. Su función es coagular la sangre, las plaquetas son las células más pequeñas de la sangre, cuando se rompe un vaso circulatorio ellas vienen y rodean la herida para disminuir el tamaño para evitar el sangrado. El fibrinogeno se transforma en unos hilos pegajosos y con las plaquetas forman una red para atrapar los glóbulos rojos que se coagula y forma una costra para evitar la hemorragia.
9.2 PLASMA SANGUÍNEO
El plasma sanguíneo es la porción líquida de la sangre en la que están inmersos los elementos formes. Es salado y de color amarillento traslúcido y es más denso que el agua. El volumen plasmático total se considera como de 40-50 mL/kg peso. El plasma sanguíneo es esencialmente una solución acuosa de composición compleja conteniendo 91% agua, y las proteínas el 8% y algunos rastros de otros materiales (hormonas, electrolitos, etc). Estas proteínas son: fibrógeno, globulinas, albúminas y lipoproteínas. Otras proteínas plasmáticas importantes actúan como transportadores hasta los tejidos de nutrientes esenciales como el cobre, el hierro, otros metales y diversas hormonas. Los componentes del plasma se forman en el
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hígado (albúmina y fibrógeno), las glándulas endocrinas (hormonas), y otros en el intestino.
Además de vehiculizar las células de la sangre, también lleva los alimentos y las sustancias de desecho recogidas de las células. El suero sanguíneo es la fracción fluida que queda cuando se coagula la sangre y se consumen los factores de la coagulación. El plasma es una mezcla de proteínas, aminoácidos, glúcidos, lípidos, sales, hormonas, enzimas, anticuerpos, urea, gases en disolución y sustancias inorgánicas como sodio, potasio, cloruro de calcio, carbonato y bicarbonato.
9.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS
La sangre es un fluido no-newtoniano , con movimiento perpetuo y pulsátil, que circula unidireccionalmente contenida en el espacio vascular (las propiedades del flujo son adaptadas a la arquitectura de los vasos sanguíneos). El impulso hemodinámico es proporcionado por el corazón en colaboración con los grandes vasos elásticos.
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La sangre suele tener un pH entre 7,36 y 7,44 (valores presentes en sangre arterial). Sus variaciones más allá de esos valores son condiciones que deben corregirse pronto (alcalosis, cuando el pH es demasiado básico, y acidosis, cuando el pH es demasiado ácido). Una persona adulta tiene alrededor de 4-5 litros de sangre (7% de peso corporal), a razón de unos 65 a 71 mL de sangre por kg de peso corporal.
9.4 TIPOS DE SANGRE
GRUPO SANGUÍNEO
El tipo de sangre es determinado, en parte, por los antígenos de los grupos sanguíneos A, B, O presentes en los glóbulos rojos y blancos, inclusive. Un grupo sanguíneo es una clasificación de la sangre de acuerdo con las características presentes o no en la superficie de los glóbulos rojos y en el suero de la sangre. Las dos clasificaciones más importantes para describir grupos sanguíneos en humanos son los antígenos (el sistema ABO) y el factor Rh. El sistema ABO fue descubierto por Karl Landsteiner en 1901, convirtiéndolo en el primer grupo sanguíneo conocido; su nombre proviene de los tres tipos de grupos que se identifican: los de antígeno A, de antígeno B, y "O". Las transfusiones de sangre entre grupos incompatibles pueden provocar una reacción inmunológica que puede desembocar en hemólisis, anemia, fallo renal, shock o muerte.
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El motivo exacto por el que las personas nacen con anticuerpos contra un antígeno al que nunca han sido expuestas es desconocido. Se piensa que algunos antígenos bacterianos son lo bastante similares a estos antígenos A y B que los anticuerpos creados contra la bacteria reaccionan con los glóbulos rojos ABO-incompatibles. •
El científico austríaco Karl Landsteiner fue premiado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1930 por sus trabajos en la caracterización de los tipos sanguíneos ABO.
IMPORTANCIA Cada individuo posee un conjunto diferente de antígenos eritrocitarios, y por su número --- existen a día de hoy cerca de 27 sistemas antigénicos conocidos, más algunos antígenos diferenciados que aún no han sido atribuidos a ningún sistema específico --- es difícil (si no imposible) encontrar dos individuos con la misma composición antigénica. De ahí la posibilidad de la presencia, en el suero, de anticuerpos específicos (dirigidos contra los antígenos que cada individuo no posee), lo que resulta en aglutinación o hemólisis cuando ocurre una transfusión incompatible. Diferentes sistemas antigénicos se caracterizan por inducir a la formación de anticuerpos en intensidades diferentes; por lo que algunos son más comunes y otros, más raros. Los sistemas antigénicos considerados más importantes son el sistema ABO y el Sistema Rh. Estos son los sistemas comúnmente relacionados a las temidas reacciones de transfusiones hemolíticas. Reacciones contra antígenos eritrocitarios también pueden causar la dolencia Hemolítica del recién nacido, causada por el factor Rh+ del padre y del bebé y el Rh - de la madre - (DHRN o Eritroblastosis Fetal), cuya causa generalmente (no siempre) se asocia a diferencias antigénicas relacionadas al Sistema Rh.
La determinación de los grupos sanguíneos tiene importancia en varias ciencias: •
En Hemoterapia, se vuelve necesario estudiar al menos alguno de estos sistemas en cada individuo para garantizar el éxito de las transfusiones. Así,
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antes de toda transfusión, es necesario determinar, al menos el tipo ABO y Rh del donador y del receptor. •
En Ginecología/Obstetricia, se puede diagnosticar DHRN a través de su estudio, adoptándose medidas preventivas y curativas.
•
En Antropología, se puede estudiar diversas razas y sus interrelaciones evolutivas, a través del análisis de la distribución poblacional de los diversos antígenos, determinando su predominancia en cada raza humana y haciéndose comparaciones.
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ABO
Las personas con sangre del tipo A tienen glóbulos rojos que expresan antígenos de tipo A en su superficie y anticuerpos contra los antígenos B en el plasma de su sangre. Las personas con sangre del tipo B tiene la combinación contraria, glóbulos rojos con antígenos de tipo B en su superficie y anticuerpos contra los antígenos A en el plasma de su sangre. Los individuos con sangre del tipo O ó 0 (cero) no expresan ninguno de los dos antígenos (A o B) en la superficie de sus glóbulos rojos pero tienen anticuerpos contra ambos tipos, mientras que las personas con tipo AB expresan ambos antígenos en su superficie y no fabrican ninguno de los dos anticuerpos.
Esta clasificación internacional, debida a Landsteiner, ha reemplazado a la de Moss, en la cual el grupo I corresponde al grupo AB de la precedente, el grupo 2 al grupo A, el grupo 3 al grupo B, y el grupo 4 al grupo O. Estos cuatro grupos sanguíneos constituyen el sistema ABO. A causa de estas combinaciones, el tipo 0 puede transfundir a cualquier persona con cualquier tipo y el tipo AB puede recibir de cualquier tipo ABO. La denominación «O» y «cero» es confusa, y ambas están muy extendidas. El austriaco Karl Landsteiner designó los grupos sanguíneos a principios del s. XX.
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Algunas fuentes indican que O podría deberse a la preposición Ohne, que es "sin" en alemán (Sin antígeno). Sin embargo allí se dice NullBlutgruppe, y casi nunca la alternativa O Blutgruppe. En alemán «O» se dice /o/ y 0 (cero) se dice Null. En inglés «O» se lee /ou/ y a veces el cero también se lee /ou/ (por ejemplo en un n° de teléfono, o en una fecha). Sistema ABO y O blood-group es de uso mayoritario en inglés. Otros idiomas de Europa mantienen la designación «null», en sus variantes zero,cero,nula, etc.
En Centroamérica y el Caribe es más común «O positivo», evitando la similitud «cero positivo» con el término «seropositivo» -se llama seropositivo al individuo que presenta en sangre anticuerpos que, cuando se le somete a la prueba diagnóstica apropiada, prueban la presencia de un determinado agente infeccioso- que mucha gente relaciona con el retrovirus VIH, causante del SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida).
COMPATIBILIDAD Los donantes de sangre y los receptores deben tener grupos compatibles. El grupo O- es compatible con todos, por lo que, quien tiene dicho grupo se dice que es un donante universal. Por otro lado, una persona cuyo grupo sea AB+, podrá recibir sangre de cualquier grupo, y se dice que es un receptor universal. Por ejemplo, una persona de grupo A- podrá recibir sangre O- o A- y donar a AB+, AB-, A+ o A-. Cabe mencionar que al recibirse la sangre de un donante, ésta se separa en distintos hemocomponentes y ahí se determina la compatibilidad con los debidos grupos sanguíneos. Actualmente ya casi no se realizan transfusiones de sangre entera, si así fuera no debemos utilizar el término "donante o receptor universal" ya que debemos tener en cuenta que la sangre entera está compuesta principalmente por glóbulos rojos (con sus antígenos) y por plasma (con sus anticuerpos). De ese modo, si se transfundiera a una persona de grupo A la sangre de un supuesto dador universal de grupo O, estaría ingresando anticuerpos anti A (del donante que es grupo O), que como se mencionó, tiene anticuerpos anti-A y anti-B a la persona a
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transfundir provocando una incompatibilidad ABO pudiendo provocar incluso la muerte. Como se aclaró, la sangre se separa en distintos hemocomponentes, los glóbulos rojos, plasma, y plaquetas. De esta manera, se pueden transfundir los glóbulos rojos de un donante O a cualquier grupo sanguíneo ya que no cuenta con antígenos para el sistema ABO en sus glóbulos rojos. Por el contrario, se puede transfundir su plasma a un individuo solamente con el mismo grupo sanguíneo, teniendo en cuenta que el grupo O cuenta con anticuerpos anti-A y anti-B. Lo mismo sucede con el grupo AB.
9.5 FISIOLOGÍA DE LA SANGRE
Una de las funciones de la sangre es proveer nutrientes (oxígeno, glucosa), elementos constituyentes del tejido y conducir productos de la actividad metabólica (como dióxido de carbono). La sangre también permite que células y distintas sustancias (aminoácidos, lípidos, hormonas) sean transportadas entre tejidos y órganos. La fisiología de la sangre está relacionada con los elementos que la componen y por los vasos que la transportan, de tal manera que: •
Transporta el oxígeno desde los pulmones al resto del organismo, vehiculizado por la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos.
•
Transporta el anhídrido carbónico desde todas las células del cuerpo hasta los pulmones.
•
Transporta los nutrientes contenidos en el plasma sanguíneo, como glucosa, aminoácidos, lípidos y sales minerales desde el hígado, procedentes del aparato digestivo a todas las células del cuerpo.
•
Transporta mensajeros químicos, como las hormonas.
•
Defiende el cuerpo de las infecciones, gracias a las células de defensa o glóbulo blanco.
•
Responde a las lesiones que producen inflamación, por medio de tipos especiales de leucocitos y otras células.
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•
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Coagulación de la sangre y hemostasia: Gracias a las plaquetas y a los factores de coagulación.
•
Rechaza el trasplante de órganos ajenos y alergias, como respuesta del sistema inmunitario.
•
Homeostasis en el transporte del líquido extracelular, es decir en el líquido intravascular.
9.6 HEMATOPOYESIS
Las células sanguíneas son producidas en la médula ósea de los huesos largos, mientras que los glóbulos blancos se producen en la médula osea de los huesos planos; este proceso es llamado hematopoyesis. El componente proteico es producido en el hígado, mientras que las hormonas son producidas en las glándulas endocrinas y la fracción acuosa es mantenida por el riñón y el tubo digestivo
Las células sanguíneas son degradadas por el bazo y las células de Kupffer en el hígado (hemocateresis). Este último, también elimina las proteínas y los aminoácidos. Los eritrocitos usualmente viven algo más de 120 días antes de que sea sistemáticamente reemplazados por nuevos eritrocitos creados en el proceso de eritropoyesis.
9.7 HEMOGRAMA
El hemograma es el informe impreso resultante de un análisis cuali-cuantitativo de diversas variables mensurables de la sangre. El hemograma básico informa sobre los siguientes datos: •
Recuento de elementos formes
•
Valores de hemoglobina
•
Índices corpusculares
•
Valores normales
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9.8 HEMOSTASIA
Hemostasia o hemostasis es el conjunto de mecanismos aptos para detener los procesos hemorrágicos, en otras palabras, es la capacidad que tiene un organismo de hacer que la sangre en estado líquido permanezca en los vasos sanguíneos. La hemostasia permite que la sangre circule libremente por los vasos y cuando una de estas estructuras se ve dañada, permite la formación de coágulos para detener la hemorragia, posteriormente reparar el daño y finalmente disolver el coágulo. En condiciones normales, los vasos sanos están recubiertos internamente por una capa de células endoteliales, que forman el endotelio. Este tejido es antitrombogénico, es decir: •
Protege de la activación de las plaquetas, sintetizando prostaciclina (PGI2) y monóxido de nitrógeno (NO); estos dos mediadores son potentes vasodilatadores, e inhibidores de la agregación plaquetaria, cuya síntesis se estimula durante el proceso de coagulación por mediadores como la trombina y citoquinas;
•
Regula negativamente la coagulación, sintetizando trombomodulina, heparina e inhibidores de la vía del factor tisular entre otras moléculas, cuya función es inactivar la trombina y los factores de coagulación;
•
Regula la fibrinólisis, sintetizando moléculas del sistema fibrinolítico, como t-PA, una proteasa que corta el plasminógeno para producir plasmina, que a su vez corta la fibrina, disolviendo así el trombo o coágulo.
Externamente
al
endotelio
se
encuentra
el
subendotelio
(el
tejido
conectivosubendotelial), que es un tejido trombogénico: es el lugar de adhesión de las plaquetas y de activación de la coagulación. Ello se debe a que este tejido está compuesto de macromoléculas (sobre todo colágeno y miofibrillas) que pueden desencadenar la activación del proceso de hemostasis. En tejidos sanos, el subendotelio está recubierto por el endotelio, y por tanto fuera del alcance de las
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plaquetas. Sin embargo, cuando se produce daño tisular, los vasos se rompen y el subendotelio entra en contacto con la sangre:
Las plaquetas entran en contacto con el colágeno de la matriz extracelular, lo que provoca su activación y el inicio del proceso de hemostasis; El factor tisular entra en contacto con el factor de coagulación VII, activándolo, lo que desencadena la vía extrínseca de la coagulación.
El actor principal de la hemostasis son las plaquetas, los elementos más pequeños que circulan en la sangre (2 a 5 pm), de forma discoide, anucleados, con una vida media de 10 días y en una concentración plasmática de 150 a 400x10 A9/L. Las plaquetas se originan a partir del citoplasma de los megacariocitos y presentan todos los orgánulos de una célula normal (retículo endoplásmico, lisosomas, mitocondrias, microtúbulos, etc) a excepción del núcleo celular. En su membrana plasmática presentan varios tipos de glicoproteínas, como por ejemplo GPIa-IIa, GPIba, GPIIb-IIIa, GPIb-IX-V, CD9, etc. Otra característica importante de las plaquetas es la presencia de dos tipos de gránulos en su citoplasma:
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Gránulos a, que contienen: factor 4 plaquetario (una quimioquina que se une al heparan), factor von Willebrand, fibrinógeno, fibronectina, factor V, factor VIII, PDGF y TGF-beta; Granulos densos o 5: contienen calcio, ADP, ATP, serotonina, histamina y adrenalina.
FASES DE LA HEMOSTASIA
VASOCONSTRICCIÓN REFLEJA Respuesta transitoria inmediata (producida por el SN simpático ) a un daño del vaso sanguíneo, desencadenando un espasmo vascular que disminuye el diámetro del vaso y retrasa la hemorragia. Asimismo la vasoconstricción favorece la marginación de las células sanguíneas, acercándolas al sitio de la lesión, de manera que se facilitan las interacciones entre las plaquetas y el subendotelio.
HEMOSTASIA PRIMARIA Es el proceso de formación del "tapón hemostático primario" o "tapón plaquetario", iniciado segundos después del traumatismo vascular. El tapón se forma porque los trombocitos se adhieren fuertemente al colágeno libre del vaso sanguíneo dañado,
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esto desencadena la liberación de múltiples sustancias químicas, como el ADP, el que aumenta la agregación de las plaquetas permitiendo una mayor unión entre estos elementos figurados, al cabo del proceso el tapón, ya está formado.Las etapas de la hemostasis primaria son: ADHESIÓN DE LAS PLAQUETAS La glicoproteina GPIb de las plaquetas se fija al colágeno del subendotelio a través del vWF (por von Willebrand factor), mientras que la glicoproteina GPIa-IIa se fija directamente al colágeno. ACTIVACIÓN DE LAS PLAQUETAS Esta incluye:
•
Degranulación de los gránulos a y 5, con liberación de su contenido en el plasma sanguíneo
•
Cambio de forma de las plaquetas
•
Activación de la glicoproteina de membrana GPIIb-IIIa: cambio de conformación
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•
Liberación de tromboxano (TxA2)
•
flip-flop de los fosfolípidos de la membrana, con exposición de cargas negativas hacia el exterior
AGREGACIÓN DE LAS PLAQUETAS El fibrinógeno plasmático (producido por el hígado) se asocia a la glicoproteina GPIIb-IIIa activada; como una molécula de fibrinógeno es un dímero simétrico, puede unirse simultáneamente a dos ligandos situados en dos plaquetas diferentes, lo que provoca la formación de una red de fibrinógeno y plaquetas que es lo que constituye el coágulo primario, que es soluble y reversible.
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Tema 9
GLOSARIO
1) Vitamina K. También conocida como fitomenadiona o antihemorrágica, es un grupo derivado de 2-metil-naftoquinonas. Son vitaminas humanas, lipofílicas (solubles en lípidos) e hidrofóbicas (insolubles en agua), principalmente requeridas en los procesos de coagulación de la sangre. Pero también sirve para generar glóbulos rojos (sangre). La vitamina K2 (menaquinona) es normalmente producida
por
una
bacteria
intestinal,
y
la
deficiencia
dietaria
es
extremadamente rara, a excepción que ocurra una lesión intestinal o que la vitamina no sea absorbida. 2) Aplasia. (del Griego a — no; plasis — formación) es generalmente definido como el desarrollo defectuoso o la ausencia congénita de un órgano o tejido.1 2 En el campo de la hematología, el término se refiere al retraso, incompleto o desarrollo defectuoso, o la cesación del usual proceso regenerativo. 3) Proenzima. Un zimógeno o proenzima es un precursor enzimático inactivo, es decir, no cataliza ninguna reacción como hacen las enzimas. Para activarse, necesita de un cambio bioquímico en su estructura que le lleve a conformar un centro activo donde pueda realizar la catálisis
PREGUNTAS -
Cuáles son los niveles normales de hemoglobina.
-
Cuales son los niveles normales del hematocrito.
-
Que son los granulocitos?
-
Cual es la acción de la antitrombina III?
-
Mencione una proenzima.
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TEMA 1O.
10. GENÉTICA
10 GENÉTICA
10.1 DEFINICIÓN
La genética es la rama de la biología que estudia los principios y mecanismos de la herencia de los seres vivos, especialmente los medios por los que los distintos caracteres se transmiten a la descendencia y las causas de las semejanzas y diferencias entre organismos relacionados. De otra manera la genética también se puede definir así: Rama de la biología, que estudia los factores hereditarios normales, la transmisión de los caracteres morfológicos y fisiológicos de generación a generación.
10.2
LEYES DE MENDEL
Mendel, fue el primer científico en aplicar de manera eficaz el método cuantitativo al estudio de la herencia, trabajó con la planta del guisante (chícharo), describió los patrones de la herencia en función de siete pares de rasgos contrastantes que aparecían en siete variedades diferentes de esta planta.
Observó que los caracteres se heredaban como unidades separadas, y cada una de ellas lo hacía de forma independiente con respecto a las otras. Señaló que cada progenitor tiene pares de unidades, pero que sólo aporta una unidad de cada pareja a su descendiente. Más tarde, las unidades descritas por Mendel recibieron el nombre de genes. A partir de los trabajos de Mendel quedaron tres principios fundamentales de la genética, que hoy se conocen como leyes:
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1.
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LEY DE LA UNIFORMIDAD. Esta primera ley se llama también, ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y dice que cuando dos homocigotos con diferentes alelos se cruzan, todos los descendientes que constituyen la primera generación filial (F1) son idénticos y heterocigotos.
2.
LEY DE LA SEGREGACIÓN. A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos. La ley de segregación hace referencia a que cada individuo posee dos genes para un carácter particular, de los cuales solamente uno puede ser transmitido cada vez.
3.
LEY DE COMBINACIÓN INDEPENDIENTE. La tercera ley se conoce como la de la herencia independiente de caracteres. La ley de combinación independiente se refiere a que los miembros de diferentes parejas de genes segregan y se transmiten a la descendencia de forma independiente.
Poco después del redescubrimiento de los trabajos de Mendel, los científicos se dieron cuenta de que los patrones hereditarios que él había descrito eran comparables a la acción de los cromosomas en las células en división, y sugirieron que las unidades mendelianas de la herencia, los genes, se localizaban en los cromosomas.
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10.3 GEN Y GENOMA
Los genes son la unidad mínima de información biológica, en ellos se encuentran todas las instrucciones bioquímicas de cada ser vivo Genoma es el conjunto de genes de cada individuo, es decir, la totalidad de la información contenida en los genes, se transmite de generación a generación perpetuando las características comunes de la especie y las particulares de cada individuo y sus predecesores. Así, todos somos hijos y padres de seres humanos, aunque con diferencias en cuanto a la estatura, el color de la piel y de los ojos, gestos y comportamientos
10.4 INFORMACIÓN GENÉTICA
Los genes portan la información necesaria para el desarrollo de los organismos vivos, en un proceso de revelación de estructuras fruto de la descodificación de la información presente en la secuencia de bases nitrogenadas (adenina, timina, guanina y citosina), pilares de la estructura molecular del DNA. El orden definido por las secuencias de DNA se "descomprime" trasladándose al orden más extenso del todo orgánico del ser vivo. En el proceso, la secuencia de bases se traduce a una secuencia de aminoácidos, constituyéndose las proteínas
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estructurales y las enzimas. Estas últimas catalizan y canalizan un complejo entramado de reacciones químicas y metabólicas celulares de tal modo que se obtiene la suficiente energía para el crecimiento, desarrollo y relación del ser con su entorno. La reproducción es consustancial con el fenómeno vital. En realidad, los genes se replican y los organismos se reproducen; siendo la propiedad replicativa del DNA, principio fundamental de su propia existencia, la que conlleva la reproducción de los seres vivos. El hombre pertenece a los organismos eucariotas pluricelulares, cuyas células están provistas de un núcleo nítidamente separado del citoplasma por la membrana nuclear. En el núcleo, el DNA está organizado junto a un tipo peculiar de proteínas denominado histonas, constituyendo unas estructuras individualizadas: los cromosomas, de formas cambiantes según los estadios del ciclo celular.
10.5 CROMOSOMAS
Su nombre se debe a Waldeyer y proviene del griego cromo = color, soma = cuerpo, "cuerpos coloreados" por su fácil tinción con colorantes básicos Los cromosomas están formados por un material complejo llamado cromatina, el cual consiste en fibras que contienen proteínas y DNA. En la célula en reposo se encuentra en la forma no empacada, parcialmente extendida. Esta estructura consta de hilos largo y delgados, en alguna medida agregados, lo que les da aspecto granular al microscopio óptico. En la división celular, las fibras de cromatina se condensan y son visibles como cromosomas bien definidos. En el hombre, existen 23 pares de cromosomas homólogos. Es particularmente característica de los cromosomas la tinción constante de su estructura en formas de "bandas" claras y oscuras, que permite su identificación individual y su diferenciación en distintos segmentos. Tales tinciones "de bandeo" responden a la afinidad diferencial del colorante (Giemsa o similar) en su combinación con las estructuras DNA-proteína.
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Cada cromosoma contiene de 70.000 a 100.000 genes, el gen es una unidad de información que determina algunas características del organismo al aportar información necesaria para realizar una o más funciones celulares específicas.
CONSTITUCIÓN DE LOS CROMOSOMAS
En la constitución de los cromosomas participan el DNA y unas proteínas de naturaleza básica: LAS HISTONAS. De estas proteínas se conocen varios tipos denominados H1, H2a, H2b, H3 y H4. El primer nivel de organización comporta la formación de una estructura a modo de collar de cuentas en la que éstas están constituidas
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por "octámeros" formados por parejas de cada una de las histonas, excepto la H1 que se posiciona en medio entre dos "cuentas". Dicha estructura adquiere progresivos niveles de complejidad y superenrollamiento, cuyo grado de compactación depende del momento del ciclo celular y se relaciona con la expresión génica. CROMATINA. La estructura DNA-proteína, a la que se añade en menor medida RNA, es la que se denomina cromatina (chroma = color) por su afinidad tincional con colorantes básicos. LOS CROMOSOMAS. Presentan unos brazos "cortos", denominados "p" (petit), o "largos", denominados "q" (grand), separados por la constricción primaria o centrómero. TELÓMEROS. Los extremos de los cromosomas reciben el nombre de telómeros.
El índice centromérico es la relación entre la longitud del brazo corto y la total del cromosoma:
METACÉNTRICOS. Tienen un índice de 1, por que ambos brazos son iguales. Son casi metacéntricos los cromosomas 1, 3, 16, 19 y 20
SUBMETACÉNTRICOS. Son de valores próximos a 1, uno de los brazos es corto. Son submetacéntricos los cromosomas 2, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10, 11, 12, 17, 18, y X
ACROCÉNTRICOS. Sensiblemente menores, no presenta brazo en uno de los lados. Son acrocéntricos los 13, 14, 15, 21, 22 e Y
Los acrocéntricos, excepto el Y, presentan un adelgazamiento o tallo en su brazo corto que se sigue de un pequeño fragmento esférico o satélite. En dichos tallos asientan los organizadores nucleolares, donde se ubicarán los nucléolos (RNA ribosómico precursor).
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Un cromosoma anterior a la duplicación (replicación del DNA) está constituido por una única cromátide. Se acepta asimismo que cada cromátide está constituida por
una única molécula de DNA de doble hebra (bicatenaria) "de telómero a telómero".
10.6 ÁCIDOS NUCLEICOS: DNA Y RNA
Los ácidos nucleicos son estructuras poliméricas cuyas unidades básicas son los nucleótidos. Cada nucleótido está constituido por:
AZÚCAR PENTOSA. La ribosa para el RNA o la desoxirribosa para el DNA. BASE NITROGENADA. Unida por un enlace N-glicosídico (carbono 1C) a una purina: adenina (A) o guanina (G), o a una pirimidina. citosina (C), timina (T) o uracilo (U) en el RNA FOSFATO. Además, el azúcar presenta un grupo fosfato en el carbono 5C.
Un nucleósido es la unión de la pentosa y la base nitrogenada. Una cadena sencilla de DNA se configura por la unión de sus nucleótidos por puentes fosfodiéster, enlazando los carbonos 5C y 3C de los azúcares adyacentes
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El DNA forma una molécula bicatenaria en la que existe una complementariedad en
la unión de sus bases A-T y G-C según enlaces por puentes de hidrógeno.
La cadena forma una doble hélice arrollada hacia la derecha, en el sentido de las agujas del reloj, mirando a lo largo del eje central. El diámetro es de 2 nm, con una vuelta completa cada 3,4 nm, en la que participan 10 nucleótidos. Los grupos fosfato y los azúcares quedan en el exterior de la molécula y el plano de estos últimos forma un ángulo recto con el plano de las bases, que se sitúan en el interior.
Ambas cadenas discurren antiparalelamente (5C-3C/3C-5C) y se configuran un surco delgado y otro grueso en donde las cargas negativas de los grupos fosfato
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permiten la unión, in vivo, con las histonas. El RNA forma estructuras unicatenarias con posibles áreas plegadas conformadas en doble cadena. 10.7 DOGMA CENTRAL DE BIOLOGIA MOLECULAR
DNA Y REPLICACIÓN
La replicación del DNA es semiconservativa (propuesto por Watson y Crick), cada cadena sirve de molde para la síntesis de las cadenas nuevas, de acuerdo con la complementariedad de bases. De ese modo se asegura la perdurabilidad de la información genética en las
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moléculas hijas recién formadas, que son idénticas entre sí y con respecto a la molécula original progenitora. El proceso está catalizado por las DNA polimerasas-DNA dependientes, que dirigen la incorporación progresiva de nucleótidos nuevos que enlazan su grupo fosfato 5C al extremo 3COH de la cadena en crecimiento y cuyas bases son complementarias a las de la cadena molde, a la que se unen con enlaces por puentes de hidrógeno. La síntesis de la nueva cadena discurre, pues, en la dirección 5C-3C. Para la replicación se requiere que las cadenas molde se separen, constituyéndose una horquilla replicativa que se traslada a lo largo de toda la molécula.
RNA Y TRANSCRIPCIÓN
Se define como transcripción al proceso mediante el cual se transmite la información genética desde le DNA hasta el RNA, proceso de síntesis de una cadena de RNA a partir de una cadena de DNA que le sirve como molde o cadena "con sentido". El proceso está catalizado por las RNA-polimerasas-DNA dependientes o transcriptasas directas, que inician la transcripción al unirse a una región del DNA denominada promotora. La hebra de RNA crece en la dirección 5C-3C, incorporando ribonucleótidos con sus bases complementarias a las de la cadena molde y situándose uracilo en lugar de timina.
Existen tres tipos de RNA:
1.
EL RIBOSÓMICO O rRNA. Se sintetiza en los organizadores nucleolares cromosómicos constituyendo las moléculas precursoras de los ribosomas.
2.
EL RNA DE TRANSFERENCIA O tRNA. Existen 20 tipos "isoaceptores" que incorporan un aminoácido distinto a la cadena polipeptídica.
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3.
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EL RNA MENSAJERO O mRNA. Que porta la información codificada para la síntesis proteica.
En muchos casos son transcritas ambas cadenas de DNA, originándose moléculas de mRNA que portarán información diferente. Por término medio una célula humana posee unos 60.000 tipos de mRNA diferentes, de un tamaño de unos 2.200 nucleótidos. En casi todas las células se hallan a su vez DNA polimerasas-RNA dependientes, o transcriptasas inversas, que dirigen la síntesis de una cadena de DNA utilizando
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RNA como molde. Dicho proceso se denomina transcripción inversa o ilegítima. Esas enzimas son muy utilizadas en las técnicas de genética molecular.
TRADUCCIÓN
La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Los aminoácidos son transportados por el tRNA, específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el mRNA, dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del tRNA, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde. Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el mRNA queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de mRNA, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente.
La transferencia de información genética desde el DNA hasta RNA y la formación de la proteína se denomina dogma central de la biología molecular.
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10.8 CÓDIGO GENÉTICO
La información genética se almacena dentro de una molécula de DNA en forma de un código de tripletes, esto es, una secuencia de tres bases que determina un aminoácido.
Existen 64 posibles variaciones con repetición de tres nucleótidos en correspondencia con 20 aminoácidos. Cada ordenación de tres nucleótidos o codón (tripletes) codifica solamente un aminoácido. El triplete complementario de la molécula de tRNA que se une a él con un aminoácido particular se denomina anticodón
Por degeneración del código se entiende el hecho de que a cada aminoácido le corresponde más de un codón. Por universalidad del código se entiende que es el mismo para todos los organismos vivos, excepción hecha de algunos procariotas, protozoos ciliados y de las mitocondrias.
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10.9 DIVISIÓN CELULAR
Los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células animales han surgido a partir de una única célula inicial por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula madre. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso, llamado mitosis, se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.
10.10 CICLO CELULAR Y REPRODUCTIVO
La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados: •
El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.
•
El estado de división, llamado fase M.
INTERFASE
Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:[4]
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Fase G1 (del inglés Growth:espacio): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular.
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Fase S (del inglés Synthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas.
Fase G2 Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis.
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MITOSIS
La mitosis (gr. mítos = hilo) o cariocinesis, es el proceso de división celular mediante el cual una célula nueva adquiere un número de cromosomas idéntico al de sus progenitores. Esta división celular implica el reparto equitativo de los materiales celulares entre las dos células hijas. Por tanto, la mitosis es un
mecanismo que permite a la célula distribuir en las mismas cantidades los materiales duplicados durante la fase S de la interfase.
Este periodo se subdivide a su vez en cuatro fases:
1. PROFASE. (gr. pró = antes) Los cromosomas son largos como hebras de hilo, están dispersos en forma difusa en el núcleo y no son observables al microscopio óptico. Posteriormente se arrollan o condensan para formar los cromosomas mitóticos que son observables al microscopio óptico.
2. METAFASE. (gr. metá = entre, después de) Antes de la metafase existe un periodo denominado prometafase.
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a. PROMETAFASE. Los cromosomas presentan dos subunidades paralelas denominadas cromátides, las que se encuentra unidas por el centrómero, los cromosomas se acortan y son más gruesos. Al mismo tiempo se duplican los centríolos. b. METAFASE. Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial (placa ecuatorial), formando los husos mitóticos por los microtúbulos que se extiende desde el cinetocoro hasta el centríolo.
3. ANAFASE. (gr. aná = sobre, hacia arriba) El centrómero y el cinetocoro se dividen, los cual permite la migración de las cromátidas hacia los polos de los husos mitóticos. 4. TELOFASE. (gr. télos = fin) Se completa la división celular, los cromosomas se desenrollan y alargan. Resulta dos células hijas.
MEIOSIS
Los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis proceso de doble división de las células germinales. La meiosis (gr. meióein = menor, reducir), se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas (numero haploide) que tienen el resto de las células del cuerpo (numero diploide). Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de uno y el otro progenitor
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PRIMERA DIVISIÓN MEIOTICA:
1. PROFASE I. Al igual que la mitosis, los cromosomas se duplicas durante la fase S de la interfase. La primera división meiotica tiene una profase prolongada que se subdivide en cinco estadios.
a. LEPTOTENO. (gr. leptos = fino, nema = hilo), los cromosomas se encuentra como largos filamentos finos. b. CIGOTENO. (gr. zygos = yugo, estadio de unión), los cromosomas homólogos se aparean, denominado sinapsis (sinapsis = ligamento), formando pares bivalentes, el par homologo esta compuesto por cuatro cromátidas. c. PAQUITENO. (gr. pakys = grueso), los cromosomas se acortan, enrollan y engruesa. d. DIPLOTENO. (gr. diplos = doble), los cromosomas se separan, cada bivalente se compone de cuatro cromátides, denominadas tétradas. DIPLONEMA TARDÍO. crossing over o entrecruzamiento, es el intercambio de segmentos de cromátidas entre cromosomas homólogos. Formación del quiasma, separación, de los pares homólogos en los sitios de intercambio formando el quiasma. e. DIACINESIS. (gr. dia = a través, kinesis = movimiento), migración de los cromosomas hacia los polos.
2. METAFASE I. Formación de la placa ecuatorial por los pares bivalentes. 3. ANAFASE I. En esta fase no se dividen los centrómeros y los cromosomas enteros, cada uno, compuesto por dos cromátidas hermanas migra hacia los polos opuestos.
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4. TELOFASE I. Se vuelven a formar los núcleos,
SEGUNDA DIVISION MEIOTICA:
1. PROFASE II. No hay síntesis de DNA, los cromosomas tienen 1n. Se forma el huso 2. METAFASE II. Los cromosomas se dispone en la placa ecuatorial 3. ANAFASE II. Se produce la división de los centrómeros de cada bivalente, las cromátidas hermanas se convierten en cromosomas hijos. 4. TELOFASE II. Formación de los cuatro gametos, cada uno con la mitad o número haploide de cromosomas. La fecundación es la unión del óvulo con el espermatozoide, constituyéndose el cigoto diploide. Tras la entrada de un espermatozoide dentro del ovocito secundario, éste termina la meiosis II, dando origen al óvulo propiamente dicho y al segundo glóbulo polar.
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Los cromosomas se descondensan y se reconstituyen las membranas de los dos "pro-núcleos", siendo el masculino sensiblemente mayor que el femenino. Inmediatamente se fusionan ambos núcleos (cariogamia), constituyéndose el núcleo del cigoto. Al existir 23 pares de cromosomas homólogos, la distribución al azar en la anafase I de los mismos suponen 223 = 8.388.608 posibles combinaciones para cada gameto, es decir, 246 = 70 billones de posibles cigotos distintos, únicamente en base a poseer diferentes combinaciones cromosómicas. Tal cifra quedará muchísimo más agrandada al considerar los entrecruzamientos entre los homólogos, que originan innumerables recombinaciones alélicas.
DIFERENCIAS ENTRE LA MITOSI5 Y LA MEIOSIS (CUADRO RESUMEN) MITOSIS
MEIOSIS A nivel genético Segregación al azar de los cromosomas
Reparto exacto del material genético.
homólogos
y
entrecruzamiento
como
fuente de variabilidad genética. A nivel -celular Como consecuencia de lo anterior » Produce una reducción del juego de forman
células,
gen
éticamente cromosomas a la mitad exacta de los
iguales.
cromosomas homólogos. A nivel orgánico
Se da este tipo de división en los organismos
unicelulares
reproducción
asexual
pluricelulares crecimiento
para y
la
su
para
su Sirve para la formación de las células
y
en reproductoras sexuales: Ice gametos, o las
desarrollo, células
reparación
reproductoras
asexuales:
y esporas.
regeneración de tejidos y órganos. Fuente: Biología Humana. McGraw Hill-International
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las
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10.11 GAMETOGÉNESIS
La gametogénesis, es un proceso meiótico que tiene la finalidad de producir células sexuales o gametos, los cuales, como ya sabemos, son haploides y participan en el proceso de reproducción. Este proceso se efectúa en el interior de las gónadas y se inicia en células sexuales no diferenciadas y diploides, que en los animales se llaman espermatogonias y ovogonias.
La gametogénesis humana se inicia en la etapa de pubertad, que en el hombre se alcanza aproximadamente entre los 10 y 14 años de edad y se le denomina espermatogénesis. En la mujer, la producción de gametos u ovogénesis se inicia al tercer mes del desarrollo fetal y se suspende en profase I de leptoteno, esta meiosis se reinicia entre los 10 y 12 años de edad, que es cuando presentan primer ciclo menstrual.
ESPERMATOGÉNESIS HUMANA
Los espermatozoides se forman en el interior de los testículos, específicamente dentro de los túbulos seminíferos. Las paredes de estos túbulos se encuentran tapizados de espermatogonias, las cuales, por meiosis, se transforman en espermatozoides. La espermatogénesis, tiene una duración de aproximadamente 74 días.
La espermatogonia entra en un período de crecimiento que
dura
aproximadamente 26 días y se transforma en un espermatocito de primer orden. El espermatocito de primer orden entra a la primera división meiotica originando dos espermatocitos de segundo orden. Los espermatocitos de segundo orden entran a la segunda división meiótica y originan cuatro células haploides llamadas espermatidas.
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Cada espermátida entra a un proceso de metamorfosis o diferenciación llamado espermiogénesis
y
se
convierten
en
espermatozoides.
El
paso
de
espermatocito primario hasta espermatozoide maduro requiere de 48 días.
OVOGÉNESIS HUMANA
En las mujeres las células de estirpe germinal u ovogonias proliferan mitóticamente, pero muy tempranamente, alrededor del quinto mes de gestación, entran en meiosis, deteniéndose la división en el diploteno, que se le denomina aquí dictioteno (ovocito primario). En este momento los cromosomas, que están apareados con sus homólogos, detienen la terminalización de los quiasmas y se descondensan parcialmente, reconstituyéndose la membrana nuclear. Se activa la transcripción y la síntesis proteica de sustancias de reserva (vitelo) y de productos
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directores de las primeras etapas del futuro desarrollo embrionario, que darán explicación al fenómeno genético conocido como efecto materno.
Los ovocitos primarios, detenidos en la meiosis I, están en todo su conjunto formado en el momento del nacimiento. A partir de la pubertad, en cada "ovulación" un ovocito primario termina la meiosis I y se forman el primer corpúsculo polar y un ovocito secundario. El ovocito secundario entra en meiosis II, deteniéndose en la metafase alrededor del día 14 del ciclo ovulatorio Se libera entonces el óvulo del ovario (ovocito secundario detenido en meiosis II) a la trompa de Falopio, donde se fecundará.
El óvulo es un gameto funcional y es más grande que los glóbulos polares porque en ella se concentra la mayor parte del material de reserva o vitelo, comúnmente conocido como yema.
Este material de reserva es importante para los organismos ovíparos ya que su desarrollo embrionario depende de ello; para el humano no lo es tanto, ya que los nutrientes necesarios para su desarrollo los obtiene directamente de la madre. Fuente: Biología Humana. McGraw Hill-International
DIFERENCIAS ENTRE ESPERMATOGENESIS Y OVOGENESIS
Se acumula mayor cantidad de material nutritivo durante la ovogénesis que en la espermatogénesis.
Las células resultantes de la ovogénesis presentan tamaños diferentes debido a que el material nutritivo no se distribuye equitativamente. En la ovogénesis se produce 1 gameto funcional y 3 corpúsculos polares, mientras que en la espermatogénesis se producen cuatro gametos funcionales.
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Durante la formación de los espermatozoides, se requiere un proceso de diferenciación para obtener gametos funcionales, lo cual no sucede durante la ovogénesis. La ovogénesis se inicia al tercer mes del desarrollo intrauterino; la espermatogénesis hasta que el hombre llega a la pubertad. Duración, de 60 a 65 días en el hombre y de 10 a 30 años en la mujer. Producción de gametos, de 100 a 200 millones por cada eyaculación y 1 óvulo por ciclo menstrual
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10.12 CARIOTIPO
El cariotipo, es Análisis Cromosómico, que se realiza para identificar anomalías cromosómicas como causa de malformaciones (enfermedad). Por medio de esta prueba se puede contar la cantidad de cromosomas, también detectar cambios cromosómicos estructurales, que puedan indicar cambios genéticos asociados con riesgo de enfermedad.
FORMA EN QUE SE REALIZA EL EXAMEN
1. El examen se puede realizar en una muestra de sangre, médula ósea, líquido amniótico o de tejido placentario. 2. Los cromosomas contienen miles de genes que se almacenan en el ADN, el material genético básico. 3. La muestra se deja crecer en un cultivo de tejido en el laboratorio y luego las células se seleccionan, los cromosomas se tiñen y se observan bajo el microscopio. 4. Las células se fotografían para obtener un cariotipo que muestra la disposición de los cromosomas. Las anomalías se pueden detectar a través de la cantidad o disposición de los cromosomas. 5. La dotación cromosómica normal de la especie humana es de 46, XX para las mujeres y de 46, XY para los varones. 6. En el cariotipo humano los cromosomas se ordenan de mayor a menor. Hay cromosomas grandes, medianos y pequeños. Al ordenar los cromosomas se constituyen 7 grupos atendiendo no sólo al tamaño sino también a la forma de las parejas cromosómicas, dentro del cariotipo humano podemos encontrar cromosomas metacéntricos, submetacéntricos y acrocéntricos. 10.13 IDIOGRAMA
En el cariotipo humano hay siete grupos de cromosomas. Dentro de cada grupo se ordenan y reconocer los cromosomas con la ayuda de un idiograma.
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Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón de bandas de todo el complemento cromosómico, los cromosomas se sitúan alineados por el centrómero, y con el brazo largo siempre hacia abajo. Los grupos que comprende el cariotipo humano son los siguientes:
CROMOSOMAS GRANDES Grupo A, (cromosomas 1, 2 y 3), meta y submetacéntricos Grupo B, (cromosomas 4 y 5), submetacéntricos
CROMOSOMAS MEDIANOS Grupo C, (cromosomas 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y además los cromosomas X), submetacéntrico Grupo D, (cromosomas 13, 14 y 15) acrocéntricos
CROMOSOMAS PEQUEÑOS Grupo E, (cromosomas 16, 17 y 18) submetacéntricos Grupo F, (cromosomas 19 y 20) metacéntricos Grupo G, (cromosomas 21 y 22) acrocéntricos y el cromosoma Y
Por acuerdo los cromosomas sexuales X e Y se separan de sus grupos correspondientes y se ponen juntos aparte al final del cariotipo.
CARÁCTER NORMAL
En las mujeres: 44 cromosomas autosómicos y 2 cromosomas sexuales o gonosomas (XX), total 46 (X,X). En los hombres: 44 cromosomas autosómicos y 2 cromosomas sexuales o gonosomas (XY), total 46 (X,Y)
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10.14 ALELOS
A las formas diferentes que puede tener un gen se denominan alelos. El humano es un organismo diploide, es decir, tiene 2 juegos de cromosomas o 2 copias de todos sus genes (una heredada del padre y una heredada de la madre). Entonces porta dos alelos para cada gen, cuando los 2 alelos son idénticos el individuo se denomina homocigoto y cuando porta 2 alelos diferentes entre sí se denomina heterocigoto.
El hecho que un individuo tenga 2 alelos diferentes no siempre implica que el individuo presente ambas características. Por ejemplo, si tenemos un gen A que
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codifica la pigmentación por melanina en la piel, cabellos y ojos, que presenta 2 alelos: •
ALELO A: Pigmentación normal.
•
ALELO a: Ausencia de pigmento.
Se tiene que si el individuo es: •
AA presenta una pigmentación normal.
•
Aa presenta una pigmentación normal.
•
aa presenta la ausencia de pigmentación (albino).
DOMINANCIA •
Al alelo que determina el fenotipo del heterocigoto (Aa) se denomina dominante y se simboliza con una letra mayúscula (A).
•
Al alelo que no determina el fenotipo del heterocigoto (Aa) se denomina recesivo y se simboliza con una letra minúscula (a).
10.15 GENOTIPO Y FENOTIPO
GENOTIPO. A la descripción de los 2 alelos que lleva un individuo para un gen (AA, Aa ó aa) se denomina genotipo.
FENOTIPO. A la característica observable que determinan los alelos de un gen se denomina fenotipo (pigmentación normal o albino).
10.16 MUTACIONES
Una mutación es un cambio heredable en el material genético de una célula. En la naturaleza las mutaciones se originan al azar y, aunque las causas siguen siendo inciertas, se conocen bastantes agentes externos, mutágenos, que pueden producir mutaciones como: las radiaciones ambientales y sustancias químicas. Una mutación en una célula somática, puede provocar alteraciones en el organismo en
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el que se presente; pero desaparece en el momento en que muere el individuo en que se originó.
Sin embargo, las mutaciones en las células sexuales, óvulos y espermatozoides, pueden transmitirse como rasgos hereditarios diferenciadores a los descendientes del organismo en los que tuvo lugar la mutación.
Se distinguen varios tipos de mutaciones en función de los cambios que sufre el material genético.
1. MUTACIONES CROMOSÓMICAS. Este tipo de mutaciones provoca cambios en la estructura de los cromosomas. o DELECIÓN. Implica la pérdida de un trozo de cromosoma; los efectos que se producen en el fenotipo están en función de los genes que se pierden. o DUPLICACIÓN. En este caso existe un trozo de cromosoma repetido.
2. MUTACIONES GENÓMICAS. Este tipo de mutaciones afectan a la dotación cromosómica de un individuo, es decir, los individuos que las presentan tienen en sus células un número distinto de cromosomas al que es propio de su especie. No son mutaciones propiamente dichas, porque no hay cambio de material genético, sino una aberración, la cual suele ser el resultado de una separación anormal de los cromosomas durante la meiosis, con lo que podemos encontrarnos individuos triploides (3n), tetraploides (4n), etc. En el hombre, existen varios síndromes provocados por la no separación de una pareja de cromosoma homólogos durante la meiosis, con lo cual permanecen unidos y se desplazan juntos a un mismo gameto provocando lo que se denomina trisomía, es decir, con un cromosoma triplicado.
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3. MUTACIONES GÉNICAS. Son las verdaderas mutaciones, porque se produce un cambio en la estructura del DNA. A pesar de todos los sistemas destinados a prevenir y corregir los posibles errores, de vez en cuando se produce alguno en la réplica, bien por colocarse una Citosina (C) en lugar de una Timina (T), o una Adenina (A) en lugar de una Guanina (G); o el mecanismo de replicación se salta algunas bases y aparece una "mella" en la copia. O se unen dos bases de Timina, formando un dímero.
10.17 ALTERACIÓN DEL GENOTIPO
Todas nuestras células guardan información específica sobre como deben funcionar. Esta información esta guardada en una molécula llamada DNA, cuyos fragmentos que tienen la información específica para una función se denominan genes. Los genes influyen en nuestra forma, apariencia, habilidades físicas y limitaciones, por tanto cuando existe una alteración o cambio en la información celular se presenta una enfermedad.
Actualmente el desarrollo de nuevas tecnologías moleculares y los avances en el proyecto del Genoma Humano han determinado que el campo de la medicina molecular crezca rápidamente. Identificándose enfermedades genéticas que van
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desde el albinismo hasta ciertos tipos de cáncer, que pueden ser diagnosticados por métodos moleculares. Un aspecto importante sobre las enfermedades genéticas es que la mayoría son heredables existiendo patrones específicos de herencia de acuerdo al tipo de enfermedad. Lo cual permite conocer la probabilidad que tiene una pareja de heredar una enfermedad a la descendencia. Esto se realiza a través del análisis de los individuos afectados en una familia así como por métodos de diagnóstico prenatal.
El ser humano esta formado por millones de células cuyo funcionamiento y coordinación determina que el cuerpo se integre como un todo. Las células están agrupadas de acuerdo a la función que cumplen formando los tejidos, órganos, aparatos y sistemas. Entonces cuando una célula o un grupo de células fallan en su funcionamiento se origina una enfermedad.
La célula sabe lo que debe hacer específicamente en cada momento por que esta programada desde su aparición. El programa de la célula esta guardado en forma de moléculas específicas que constituyen la información celular, donde las letras están representadas por los nucleótidos que pueden ser de 4 tipos diferentes: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G). Estos nucleótidos se van uniendo uno al lado del otro, al igual que nosotros unimos las letras para formar las palabras. La serie de nucleótidos en un ordenamiento específico es un gen, que vendría a ser como una frase en nuestro lenguaje. La unión de los nucleótidos permite la formación del ácido desoxirribonucleico o DNA. La célula guarda una gran cantidad de información, entonces el DNA es una molécula muy larga que para caber en la célula debe ser plegada. Este plegamiento se da a través de unas moléculas denominadas histonas que con el DNA forman los nucleosomas y la organización de los nucleosomas da origen a la cromatina. Finalmente la cromatina plegada (condensada) da origen a los cromosomas que están guardados en el núcleo de la célula. Un fragmento de DNA que guarda la información específica para una función se denomina gen. Pero si bien el DNA guarda la información es incapaz de efectuar
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otras funciones dentro de la célula. Entonces la información de DNA es traducida a moléculas efectoras que son las proteínas.
Las proteínas están formadas por 20 diferentes aminoácidos, de manera que para que el DNA codifique todos estos aminoácidos la célula lee la información en nucleótidos y la traduce a aminoácidos. Esta lectura se realiza en grupos de 3 nucleótidos de las diferentes combinaciones posibles de A, C, G y T cada combinación codifica a un aminoácido específico o bien señales de inicio o terminación de la lectura de la proteína (código genético). Sin embargo para evitar daños la célula no puede exponer su DNA para que se copien todas las moléculas de proteína que se necesita. Entonces se realiza una copia temporal del DNA del gen que se necesita, esta copia es la molécula del mRNA, que se diferencia del DNA por la presencia de un grupo OH extra en sus nucleótidos y la sustitución de la Timina por el Uracilo (U).
El mRNA guarda la información de un solo gen y es el que es traducido a proteínas. Una vez cumplida su función es degradado en la célula. Las proteínas son las efectoras de las funciones, determinando cambios en la estructura de la célula o bien modificando la velocidad de una reacción dentro de la célula (enzimas). Entonces las proteínas determinan la función celular y por tanto las funciones del organismo.
Cuando una célula o un grupo de células funcionan mal se produce una enfermedad, este fallo puede estar dado por la acción de algún agente externo o bien por un error en la información que guarda. En este último caso puede ser que: •
Todas las células porten el error: enfermedad congénita o heredable.
•
Solo algunas células lo portan: enfermedad por mutación somática.
A la aparición de un error en la información de la célula o cambio en el DNA se denomina mutación o alteración genética. Sin embargo no todos los humanos
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tienen exactamente las mismas secuencias de DNA en todos sus genes y la aparición de un cambio no siempre implica el desarrollo de una enfermedad. Es decir las formas diferentes de un gen pueden determinar que una persona sea normal pero presente características diferentes como tener el pelo lacio u ondulado o bien presentar una implantación del pelo en V o en forma recta. 10.18 CLONACIÓN
"Klon" es una palabra griega que significa retoño, rama o brote. En el lenguaje científico es el conjunto de individuos que desciende de otro por vía vegetativa o asexual. El clon no es algo nuevo. La clonación existe en la naturaleza paralelamente a la reproducción por la vía sexual. En el origen de la evolución, la reproducción se hacia asexualmente, de modo que los descendientes de los seres microscópicos con los que se inicia la vida, eran idénticos a sus padres. Biológicamente, pues, nuestros orígenes fueron clones. Los biólogos afirman que la reproducción sexual comienza posteriormente, o sea hace unos 1.000 millones de años. En febrero de 1997, un grupo de genetistas guiado por Ian Wilmut, del instituto Roslin en Escocia anunciaron que habían clonado una oveja llamada Dolly, que era exactamente igual a su madre. Esta oveja que nació el cinco de Julio de 1996, se convirtió en el primer mamífero clonado y desde entonces esa palabra fue asimilada en nuestras mentes, pero ya hace mas de veinte años los científicos estudiaban sobre la clonación. Los primeros que tuvieron éxito fueron los biólogos americanos Robert Briggs y Thomas King que clonaron por primera vez una rana en 1952. El llamado "Proyecto Genoma Humano" HUGO, se puso en marcha el 1 de Octubre de 1990 y fue logrado el año de 2000. Es considerado el proyecto científico más importante de todos los tiempos y se reconoce internacionalmente a ese día como el de su nacimiento. El proyecto Genoma Humano determina en qué cromosoma, y dentro de éstos en qué lugar se encuentra ubicado cada gen (unidad principal en la transformación de las características hereditarias). En un sentido más directo, el contenido de la
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información es la secuencia de 3.000 millones de pares de bases en un genoma haploide humano. Sin embargo, se sabe que una diminuta fracción de DNA humano codifica proteínas o RNA; el resto, más del 95%, es no funcional o tiene función que aún no se especifica.
PROCESO DE LA CLONACIÓN
La clonación es la acción de reproducir a un ser de manera perfecta en el aspecto fisiológico y bioquímico de una célula originaria. Esta definición de diccionario quiere decir que a partir de una célula de un individuo se crea otro exactamente igual al anterior, ya que los caracteres que puede mostrar un ser humano se deben a los genes que ha heredado de los progenitores. Mediante la clonación se obtiene que el individuo tenga los mismos genes que el padre o la madre, la reproducción sexual se sustituye por la reproducción artificial, pero los genes los aporta una única persona, el individuo tendrá los mismos genes. CARACTERÍSTICAS DE LA CLONACIÓN Se obtiene un individuo totalmente "idéntico genéticamente al organismo progenitor". Los seres clonados mamíferos pueden crearse a partir de casi cualquier tipo de célula ya sea macho o hembra. Se da la metilación, que de este depende el desarrollo embrionario de un organismo, permite que éste se desarrolle normalmente y se activen las funciones que determinarán no sólo su forma sino también la formación de órganos y tejidos, además de otras características de la herencia genética. Se obtiene que el individuo tenga los mismos genes que el padre o la madre, la reproducción sexual se sustituye por la reproducción artificial. Los genes los aporta una única persona, el individuo tendrá los mismos genes, pero está demostrado científicamente, que es posible que sus rasgos puedan oscilar. El proceso es el mismo con cualquier animal.
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Se siguen diversos tipos de procedimientos, ejemplo, uno puede ser para conseguir terneros clónicos, totalmente semejantes entre sí, pero no a la madre, consiste en fecundar en probeta un óvulo de vaca con un espermatozoide de un toro.
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Tema 10
GLOSARIO
1) Gen. (más información), Unidad biológica de material genético y herencia. Es una secuencia determinada de ácidos nucleicos dentro de una molécula de ADN, que ocupa un locus preciso en un cromosoma. 2) Genetica., Ciencia que trata de la reproducción, herencia, variación y de los problemas y fenómenos relacionados con la descendencia 3) Genética clínica: parte de la genética que estudia las alteraciones hereditarias e investiga los posibles factores hereditatios que pueden influir en la aparición de cualquier enfermedad. 4) Genética Mendeliana: genética que sigue y explica las leyes de Mendel 5) Genética molecular: rama de la genética que se centra en la estructura química y en las funciones, replicación y mutaciones de las moléculas implicadas en la transmisión de la información genética. 6) Genotipo, Composición genética de un individuo. 7) -Meiosis, División celular que tiene lugar durante la formación de los gametos en especies de reproducción sexual, mediante la cual una célula germinal diploide da lugar a cuatro gametos haploides. 8) Mitosis, , División celular característica de las células somáticas que produce dos células hijas, genéticamente idénticas a la célula progenitora
PREGUNTAS -
Que es un gen?
-
Defina alelo.
-
Defina cromatina
-
Que son las bases nitrogenadas?
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