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NIVEL CELULAR DE
ORGANIZACIÓNAnatomía Microscópica
ANATOMOFISIOLOGÍA HUMANAA
CONTENIDO
• 1.1.1 Elementos celulares
• 1.1.2 Tipos de células
• 1.1.3 Reproducción celular
• 1.1.4 Alimentación celular
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA
CÉLULA
• Unidad viva básica del cuerpo.
• Unidad reguladora de la actividad biológica, rodeada por
una membrana y capaz de reproducirse
independientemente.
Reconocida como la unidad
fundamental de los seres vivos
por Schleiden, Schwann y Virchow
en el siglo XIX.
• Cada una de los 100 billones de células de un ser humano
(200 diferentes tipos) es una estructura viva que puede
sobrevivir durante meses o incluso muchos años, siempre
que los líquidos de su entorno contengan los nutrientes
apropiados.
Estructura y organización
funcional de la célula
• Dos tipos de células, inicialmente definidas según
donde situaran al núcleo: procariotas y eucariotas
• Clasificación de acuerdo al tamaño y tipo de
organelos:
• Procariotas: bacterias (simples)
• Eucariotas: protista, hongos, plantas y animales
(más complejas)
TIPOS DE CELULAS
• EUCARIOTAS
• Formada por tres partes principales: membrana celular, citoplasma y núcleo, es decir, aquella que presenta un núcleo bien diferenciado.
• PROCARIOTAS
• Células cuyo núcleo carece de membrana, el material nuclear se encuentra disperso por el citoplasma, son organismos unicelulares.
Estructura y organización
funcional de la célula
Característica PROCARIOTAS EUCARIOTAS
DenominaciónPro-antes, carion-
núcleo
Eu- verdadero, carion-
núcleo
Núcleo Ausente (nucleoide) Presente
Diámetro promedio ~1μm 10-100μm
Citoesqueleto Ausente Presente
Organelos Ausentes Presentes
Contenido de DNA Poco Gran cantidad
CromosomasMolécula de DNA
circular
Múltiples moléculas de
DNA linear + proteínas
CÉLULA PROCARIOTA
CÉLULA PROCARIOTA
CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL
CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL
CÉLULA EUCARIOTA• Sus dos partes más importantes son el núcleo y el citoplasma,
que están separados entre sí por una membrana nuclear,
mientras que el citoplasma está separado de los líquidos
circundantes por una membrana celular que también se conoce
como membrana plasmática.
Figure 2–5 Three-dimensional illustration of an idealized cell, as visualized by transmission
electron microscopy. Various organelles and cytoskeletal elements are displayed.
MEMBRANA PLASMÁTICA
Determina los límites de la célula y permite que exista como una
unidad, regula tránsito de sustancias (agua).
Es una Bicapa fosfolipídica: fosfolípidos (colas hidrofóbicas o
liposolubles al interior, cabezas hidrofílicas o hidrosolubles al
exterior) Inmersos colesterol (menos fluida, pero evita
congelamiento).
Microscopía electrónica doble línea delgada continua = vía
férrea
Contiene diferentes lípidos y diferentes proteínas y Carbohidratos
MEMBRANA PLASMÁTICA
Proteínas:
Integrales.- Estructurales -hélice c/2 porciones hidrofílicas =
bastoncillo
Periféricas.- En la cara citoplásmica de la membrana (ligadas a
proteínas integrales)
En la cara externa de la membrana:
Carbohidratos = CH-lípidos (glicolípidos)
CH-proteínas (glicoproteínas)
Glicocálix (revestimiento
flotante adhesión entre
células, reconocimiento de
moléculas como hormonas y
virus)
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
Membrana
plasmática
MODELO DEL MOSAICO FLUIDO
Estructura fluida y dinámica (moléculas de lípidos y
proteínas se desplazan lateralmente en la bicapa)
Diferencias entre células: Número y tipo de proteínas y CH
Componentes: 40% lípidos, 60% proteína involucradas en
funciones esenciales
Modelo del mosaico fluido
FUNCIONES DE LA MEMBRANA
• Delineación y Compartamentalización = separación física
Localizar y organizar funciones = funciones específicas
Regulación del transporte = transporte pasivo (difusiónsimple y facilitada) y transporte activo (por proteínasportadoras)
Detección y Transmisión de señales = señales de transducción
Comunicación célula-célula = uniones, adhesiones
Pared celular
• Diferencia fundamental entre cél. animales y vegetales (Protección enlas células vegetales)
• Fuera de la membrana plasmática
• Cuando la célula vegetal se divide, produce una capa delgada dematerial aglutinante entre las dos células nuevas = lámina media(pectinas y polisacáridos), función = mantenerlas juntas
• Después cada célula produce una pared celular primaria a cada ladode la lámina media (celulosa)
• Al madurar pared celular secundaria (más rígida, celulosa ylignina)
• Cuerpo esférico grande, el más
voluminoso en cél. animales
• Rodeado por una envoltura nuclear
= 2 memb. concéntricas (bicapa)
• Membranas separadas por espacio
perinuclear
• En intervalos se fusionan creando
poros nucleares (canales), por donde
circulan materiales entre el núcleo y
el citoplasma
• En el núcleo están cromosomas =
DNA unido a proteínas
• En núcleo está la cromatina
NÚCLEO
NÚCLEO
Dentro del N se encuentra el nucléolo, ahí se forman
los ribosomas Nucleolo difiere en tamaño en función de la actividad energética
de la célula 25 % volumen nuclear
Portador de la información hereditaria
Influencia sobre actividades de la células moléculas en tipo y
cantidad necesarias
CITOPLASMA
Contiene diferentes
estructuras
Organelos: Ribosomas,
sistema
endomembranoso
(vacuolas y vesículas,
Retículo Endoplásmico,
Aparato de Golgi,
lisosomas), peroxisomas,
mitocondrias y
citoesqueleto
RIBOSOMAS
Organelo más abundante en
las células
Compuesto por ARNr y
proteínas
Constituido por 2 subunidades
grande y pequeña.
Son partículas granulares
unidas a la superficie exterior de
muchas partes del retículo
endoplásmico.
SISTEMA ENDOMEMBRANOSO (SEM)
Sistemas de membrana internos que delimitan compartimentos
especializados son selectivamente permeables, funciones
diferentes, enzimas diferente, aunque físicamente separados todos
interactúan funcionalmente.
1) VACUOLAS Y VESÍCULAS
Rodeadas por membrana
Almacenamiento temporal y transporte de materiales tanto
dentro como al exterior de la célula
Menos de 100 nm
SISTEMA ENDOMEMBRANOSO (SEM)
2) RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Constituye la mayor parte del sistema endomembranoso
Formado por una red de sacos aplanados, tubos y canales
conectados entre sí
CANTIDAD DE RE EN FUNCIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA
CÉLULA
• Tipos:
Rugoso: con ribosomas adheridos, se encuentra continuo con la
membrana externa de la envoltura nuclear que también tiene
ribosomas, tiene sacos grandes y aplanados = cisternas
Liso: sin ribosomas, abundante en células glandulares que
producen hormonas esteroideas; en células hepáticas relacionado
con procesos de desintoxicación = RE de transición
• Participa en la síntesis, procesamiento y transporte de proteínas
3) APARATO DE GOLGI
Formado por sacos aplanados,
limitado por membranas apiladas en
forma laxa unos sobre otros y rodeados
por túbulos y vesículas
Recibe vesículas del RE, modifica sus
membranas y contenidos, incorpora
productos terminados en vesículas de
transporte que los lleva a otras partes del
SEM, a la superficie celular o al exterior
de la célula
Dentro de sus cisternas se da la
asociación de CH a proteínas
(glicoproteínas) y a lípidos (glicolípidos)
4) LISOSOMAS
Son vesículas formadas en el Aparato de Golgi
Bolsas de membrana, contienen enzimas hidrolíticas(digestivas), aisladas del resto de la célula.
Almacén de enzimas implicadas en la degradación de proteínas,polisacáridos, ácidos nucleicos y lípidos (óptima actividad enmedio ácido)
Son responsables de la digestión celular
Sistema endomembranosoSEM
Figure 2–20 The Golgi apparatus and packaging in the trans Golgi network. ER, endoplasmic reticulum;
ERGIC, endoplasmic reticulum/Golgi intermediate compartment; COP, coat protein (coatomer).
PEROXISOMAS
Vesículas grandes
Contiene enzimas oxidasas (quitan H2 y lo pegan a O2H2O2,tóxico para células vivas, por lo que actúa con la catalasa paraoxidar muchas sustancias que de otro modo envenenarían a lacélula)
Abundantes en células hepáticas, participando endesintoxicación (eliminan alcohol)
También participan en degradación de ácidos grasos ( oxidación)
Organelos más grandes de las células Degradan moléculas orgánicas liberando energía químicamediante un proceso que consume oxígeno (respiración celular) Energía liberada se almacena en moléculas de ATP A mayor requerimiento de energía, más mitocondrias. Cél.hepática 2500 mitocondrias 25 % de su vol. Células cardiacasmayor No. y más grandes.
Mitocondrias
Mitocondrias
Dif. formas: casi esféricas, cilindros largos
Rodeadas de dos membranas, la interna sepliega (crestas) y son superficie de trabajopara reacciones mitocondriales. Más activauna mitocondria, más pliegues.
Presentan vestigios de su vida comoorganismos independientes (reproducciónpor fisión binaria=bacterias, contiene ADN)
Entramado denso de haces de fibras proteicas que se extienden através del citoplasma.Estructura dinámica que cambia y se desplaza con la actividad celularForman el esqueleto de la célulaMantienen la organización de la célula., le permite movimiento.,posiciona sus organelos y dirige el tránsito intracelular.
Tres tipos de filamentos:Microtúbulos: Papel en transporte, movimiento vesicular y de organelos, divisióncelular (centríolos), componentes de cilios y flagelos
Filamentos de Actina:
Papel en división y motilidad celular
Filamentos intermedios:
Constituyen la lámina nuclear
CITOESQUELETO
PROTOPLASMA
• Son las diferentes sustancias que componen las células
(disueltas en el citosol porción líquida clara del
citoplasma).
• Corresponde fundamentalmente a cinco sustancias
básicas:
• Agua (entre el 70 y 85%)
• Electrólitos (iones: potasio, magnesio, fosfato, sulfato, bicarbonato)
• Proteínas
• Lípidos
• Hidratos de carbono.
PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS
CÉLULAS
Tienen una compleja arquitectura interna que les
permite realizar funciones especializadas (Eucariotas)
Poseen un programa genético y los recursos para
aplicarlo
Cada célula es una unidad autónoma rodeada de
membrana que controla el paso de sustancias
(interior y exterior)
PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS
• Absorción: capacidad celular de tomar sustancias del
medio (alimentación o asimilación de nutrientes)
• Excreción: capacidad de eliminar sustancias o productos
de desecho.
• Respiración: producción de energía utilizando oxígeno
absorbido de la oxidación de sustancias nutritivas.
• Reproducción: capacidad de renovarse por crecimiento y
división, se reproducen por sí mismas.
PROPIEDADES BÁSICAS DE LA CÉLULAS
• Irritabilidad: capacidad de reaccionar ante un estimulo.
• Conductividad: formación de un impulso que va del punto
de excitación a toda la superficie celular.
• Contractilidad: capacidad de contraerse como reacción a
un estimulo.
• Secreción: capacidad de transformar pequeñas
moléculas absorbidas en un producto especifico y luego
excretarlo.
ALIMENTACIÓN CELULAR
• Es el proceso mediante el cual las células obtienen los
nutrientes de los líquidos circundantes.
• La mayoría de estas sustancias atraviesan la membrana
celular por difusión y transporte activo.
DIFUSIÓN: implica el
movimiento simple a través de
la membrana, provocado por
el movimiento aleatorio de las
moléculas de las sustancias
(pasan a través de los poros de
la membrana celular o a través
la matriz lipídica de la
membrana)
TRANSPORTE ACTIVO:
implica el transporte real de
una sustancia a través de la
membrana mediante una
estructura física de carácter
proteico que penetra en todo
el espesor de la membrana.
Mecanismos de transporte activo
• Endocitosis: función especializada de la membrana celular que permite el paso de partículas muy grandes.• 2 formas principales:
• Pinocitosis: Ingestión de partículas diminutas que forman vesículas de líquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular.
• Fagocitosis: ingestión de partículas grandes, como bacterias, células enteras o porciones de tejido degenerado.
Digestión celular
• Casi inmediatamente después de que aparezca una
vesícula de pinocitosis o fagocitosis dentro de una célula
se unen a ella uno o más lisosomas que vacían sus
hidrolasas ácidas dentro de ella.
• Así se forma una vesícula digestiva dentro del
citoplasma celular en la que las hidrolasas comienzan a
hidrolizar las proteínas, los hidratos de carbono, los
lípidos y otras sustancias de la vesícula.
• Productos de digestión pequeñas moléculas de
aminoácidos, glucosa, fosfatos etc, que pueden difundir a
través de la membrana de las vesículas al citoplasma.
• Cuando los productos de la digestión ya son solubles en agua atraviesan
la membrana de la vacuola digestiva y se incorporan al citoplasma, las
sobras indigeribles son eliminadas porque la vacuola (cuerpo residual)
se fusiona con la membrana plasmática y se abre al exterior (exocitosis),
lo que representa la excreción celular
Digestión celular
• La reproducción celular comienza en el núcleo.
• Puede ser por mitosis (la célula madre origina 2 células
con igual número de cromosomas) o por meiosis (la
célula madre origina 4 células con la mitad del número
cromosómico).
REPRODUCCIÓN CELULAR
G1
S
Síntesis
de ADN
G2
Interfase
• Secuencia ordenada de eventos :
• Interfase donde los
cromosomas se duplican
• Fase mitótica
donde ocurre
división celular
CICLO CELULAR EUCARIOTA
REPRODUCCIÓN CELULAR
•Cuando las células eucarióticas se dividen, cada célula hija tiene que
recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46
cromosomas
•Los organelos también deben ser repartidos entre las células hijas
•Mitosis: es una serie de pasos en los que un conjunto completo de
cromosomas es asignado a cada uno de los dos núcleos hijos
•Formación del huso, estructura de microtúbulos a la cual se une cada
uno de los cromosomas presentes en la célula, permite que los
cromosomas se separen unos de otros en forma organizada
•Citocinesis: proceso que divide a la célula en dos células nuevas,
cada una contiene un núcleo con un complemento de cromosomas
completo, la mitad del citoplasma, incluyendo los organelos
CICLO CELULAR
Fase G1Las moléculas y estructuras
citoplasmáticas aumentan en número
Fase SLos cromosomas se duplican
Fase G2Comienza la condensación de los
cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para
la mitosis y la citocinesis
MitosisLos cromosomas duplicados son
distribuidos entre los dos núcleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se
divide, separando a la célula materna en dos células hijas
CICLO CELULAR
INTERFASE PROFASE
Centrosomas(con pares de centríolos)
Cromatina
Nucleolos Membrananuclear
Membranaplasmática
Huso mitóticotemprano
Centríolos
CentrómeroCromosoma,formado por doscromátidas hermanas
Fragmentosmembrananuclear
Centrómeros
Microtúbulos delhuso
Interfase: El nucleolo
y la membrana celular
se distinguen y los
cromosomas están en
forma de cromatina
Profase: Los cromosomas se condensan y la
membrana nuclear ya no es visible.
Aparece el huso y se une a los centrómeros
Los centríolos comienzan a migrar hacia los
polos
M I T O S I S
METAFASE TELOFASE Y CITOCINESIS
Plano ecuatorialde la metafase
Huso Cromosomashijos
Surco desegmentación
Formacióndel nucleolo
Formación dela membrana nuclear
ANAFASE
Metafase: los
cromosomas gruesos y
enrollados, cada uno
con dos cromátidas se
alinean en la placa
ecuatorial de la célula
Anafase: Las
cromátidas de
cada cromosoma
se separan y
migran hacia los
polos.
Telofase: Los cromosomas
están en los polos y son
cada vez más difusos
La membrana nuclear se
vuelve a formar y el
citoplasma se divide.
M I T O S I S
MITOSIS
• Formación de clones o células hijas idénticas a las
células madre.
• Se originan células diploides, o sea, material genético
completo en cuanto al número de cromosomas
(contienen 46 (23 x 2) cromosomas).
• Crecimiento, regeneración y mantenimiento de tejidos,
reproducción asexual o vegetativa.
• Fases de la Mitosis
La reproducción sexual requiere de dos progenitores y siempre
involucra dos hechos: la fecundación y la meiosis
Fecundación es el medio por el cual las dotaciones genéticas de
ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética,
la de la progenie
Meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se
redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un
número haploide de cromosomas (n=23). La fecundación restablece el
número diploide (2n).
Cada una de las células haploides producidas por meiosis contiene un
complejo único de cromosomas, debido al entrecruzamiento y a la
segregación al azar de los cromosomas. De esta manera, la meiosis
es una fuente de variabilidad.
M E I O S I S
Meiosis consiste de dos divisiones celulares (meiosis I y meiosis II)
MEIOSIS: los cromosomas homólogos se separan
INTERFASE PROFASE I METAFASE I ANAFASE I
Centrosomas (con pares de centríolos)
Membrananuclear
Cromatina
Sitio de entrecruzamiento
Huso
Cromátidashermanas
Tétrada
Microtúbulosunidos
Planoecuatorial
Centrómero
Cromátidas hermanaspermanecen unidas
Los cromosomashomólogos se separan
Duplicación del ADN. Profase I: Formación de
cromosomas y
entrecruzamiento, donde
los cromosomas
homólogos intercambian
sectores. El núcleo se
rompe.
Metafase I: Aparece el
huso acromático. Los
cromosomas se fijan
por el centrómero a
las fibras del huso.
Anafase I: Las fibras
del huso se contraen
separando los
cromosomas y
arrastrándolos hacia
los polos celulares.
Meiosis II Inicia a partir de dos células diploides formadas en la meiosis I
MEIOSIS II: las cromátidas hermanas se separan
TELOFASE I y CITOQUINESIS
PROFASE II METAFASE II ANAFASE II
Surcos desegmentación
Las cromátidashermanas se separan y migran a los polos
TELOFASE IIY CITOQUINESIS
Los cromosomas se convierten en cromatina Cuatro células hijas haploides
Se forman dos células hijas diploides (2n)
Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo
Cromosomas se ubican en el centro y se fijan al huso acromático
Telofase I: Se forman los
núcleos y se originan dos
células hijas. Los
cromosomas liberan la
cromatina.
Gametogénesis
GAMETOGÉNESIS Y OVOGÉNESIS
• En los individuos machos, la gametogénesis recibe el
nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los
órganos reproductores masculinos. En los individuos
hembras, la gametogénesis recibe el nombre de
ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores
femeninos.
• En el hombre se forman los espermatozoides y en las
mujeres los óvulos
POSIBILIDAD 1 POSIBILIDAD 2
Orientación independiente de los
cromosomas enmetafase I
Metafase II
Gametos
Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 Combinación 4
Producción de descendencia variada
FUNCIONES DE LA MEIOSIS
• Reducir el número de cromosomas (diploide a haploide)
para que los gametos (células sexuales), al unirse
durante la fecundación, vuelvan a formar células
somáticas diploides.
• Promover la diversidad genética entre los individuos
producidos, para que la selección natural escoja los mejor
adaptados.
CICLO DE
VIDA
HUMANO
MEIOSIS FECUNDACION
Gametos haploides (n = 23)
óvulo
espermatozoide
Cigoto diploide(2n = 46)
Adultos diploides(2n = 46)
Mitosis y desarrollo
Las células sexuales (o gametos) son haploide (n) tienen solo un juego de cromosomas
La meiosis produce células haploides a partir de células diploides
DE CÉLULAS A TEJIDOS Y A ÓRGANOS
La célula es la unidad fundamental estructural y funcional
Los tejidos se forman por la agrupación de células con la misma
función especial. Cuatro clases fundamentales:
Tejido epitelial
Tejido conectivo
Tejido muscular
Tejido nervioso
La formación de los órganos se caracteriza porque 2 o más
tejidos se unen en esquemas específicos para cada órgano
Etapa embrionaria de blastocisto, formación de la masa celular
interna. Tres capas germinativas
Ectodermo → tejidos epitelial y nervioso
Mesodermo → tejidos epitelial, conectivo y muscular
Endodermo → tejido epitelial
Tejidos y órganos como un todo
Células
Tejidos
Órganos
Aparatos y sistemas
Cuerpo humano
DIFERENCIACIÓN CELULAR
Proceso por el cual se producen diferencias estables
entre las células de un individuo
Tiene lugar durante toda la vida del organismo,
predominando en el período embrionario
Potencia de una célula: capacidad de diferenciarse en
distintos tipos celulares
Ejemplo: ovocito fecundado (cigoto), tiene
posibiliades máximas de desarrollo → totipotente (da
origen a todos los tipos celulares del organismo)
Diferenciación celular
BIBLIOGRAFÍA
• GUYTON-HALL. Tratado de Fisiología Médica, 12ª.
Edición; Editorial Mc Graw Hill; 2011.
• JUNQUEIRA L.C. Histología Básica, 5ª. Edición; Editorial
Salvat; 2002.
• GARTNER L.P. Histología Básica, Elsevier; 2011.
BIBLIOGRAFÍA
• GUYTON-HALL. Tratado de Fisiología Médica, 12ª.
Edición; Editorial Mc Graw Hill; 2011.
• JUNQUEIRA L.C. Histología Básica, 5ª. Edición; Editorial
Salvat; 2002.
• GARTNER L.P. Histología Básica, Elsevier; 2011.