Capítulo IX: División celular:

La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial, llamada "madre", se divide para formar células hijas.

Como mencionamos en capítulos posteriores, hay 2 tipos principales de division en las células: Fisión binaria y Mitosis.


Fisión binaria:

Tambien llamada "Bipartición", es una forma de reproducción asexual que se lleva a cabo en arqueobacterias, bacterias, levaduras de fisión, algas unicelulares y protozoos. La célula madre se divide en dos células hijas de igual tamaño.
La fisión binaria comienza con la replicación del ADN (sólo en procariotas) que consta de una sola molécula circular. Esta tiene lugar desde el origen de replicación, que se abre formando una burbuja de replicación que separa el ADN doble hebra. Este nuevo ADN se va a anclar a la membrana plasmática en los polos de la célula a través de desmosomas.

Mitosis: 

Es el proceso de reparto equitativo del material hereditario característico de las células eucarióticas. Normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.
La mitosis completa, que produce células genéticamente idénticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparación tisular y de la reproducción asexual.

La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, el ciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase, durante la cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la interfase.

En todo este ciclo se pueden observar 6 procesos continuos:

Interfase: Se duplica el ADN y la célula aumenta su tamaño y masa.

 Profase: La envoltura nuclear se rompe y se comienza a formar el huso acromático.

Prometafase: Los cromosomas han sido alcanzados por fibras del huso (microtúbulos).

 

Metafase: Se alinean los cromosomas en la linea del ecuador.

Anafase: Los cromosomas duplicados (cromátidas hermanas) se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula.

 Telofase: Es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa.

 Citocinesis: Es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. En las células animales, se genera un surco de escisión que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula.

 

Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los organismos pluricelulares con el crecimiento de los tejidos. Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular.

En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal.

Capítulo VIII: Organelas membranosas:

Ya hemos hablado de las organelas no membranosas, y hemos visto su gran importancia en todos los procesos celulares.
Ahora veremos el resto de organelas, las membranosas.

Organelas membranosas:

*Núcleo:

- Es la organela más grande de la célula.
- Allí se encuentra el ADN. 
- Está provisto de una doble membrana, es decir, 4 bícapas lipídicas. 
- Tiene poros nucleares, orificios rodeados de proteínas encargados de regular el tránsito intra y extra nuclear.  
- Aquí es donde sucede la maduración del ARN.

*Mitocondria:
- Es la encargada de la generación de energía.
- Posee doble membrana.
- Es la única organela con ADN propio, de origen materno exclusivo.
- Posiblemente procedente de una endosimbiosis. 

 

*Retículo endoplasmático:
- Puede ser de dos tipos: Retículo endoplásmatico rugoso (RER) o Retículo endoplásmatico liso (REL).

• Retículo endoplásmatico rugoso (RER):   Es el encargado de la síntesis proteica, utilizando puentes disulfuro. Entre sus funciones se encuentran el  plegamiento adecuado de proteínas, la adición de carbohidratos (O-glicosilación) , además es el responsable de hacer cortes proteolíticos específicos y de organizar proteínas de la membrana celular y de las organelas, entre ellas las proteínas para secreción y proteínas de matriz extracelular.

•  Retículo endoplasmático liso (REL):Continúa con el proceso del RER. Ensambla proteínas multiméricas, se encarga de la glicosilación de proteínas, la síntesis de fosfolípidos de membrana y de ácidos grasos, también de la detoxificación y conjugación de sustancias hidrofóbicas. Aqui se da el almacenamiento de calcio.

*Aparato de Golgi:
- Es un sistema de saculaciones proximales al núcleo.
- Comprende 3 regiones: Cis: La más cercana al núcleo. - Media - Trans: La más alejada del núcleo.
- Encargado de la última etapa de glicosilación y procesamiento de carbohidratos en proteínas recién sintetizadas (N-glicosilación)
- Modifica proteínas secretoras.
- Lleva a cabo la síntesis de fosfolípidos (esfingomielina y glicolípidos)

*Lisosoma:

- Los lisosomas son el sistema digestivo de la célula eucariótica animal.
- Son estructuras vesiculares, con una única membrana, entre 50 nm y 1 µm que está glicosilada en la cara interna.
- Contienen cerca de 50 enzimas, que hidrolizan: proteínas, DNA, RNA, polisacáridos y lípidos.
- La enzima más común es la fosfatasa ácida.
- Su actividad enzimática se da a pH ácido 4.8

*Peroxisoma:
- Tienen una estructura semejante a la de los lisosomas.
- Se originan en la membrana del RER y se reproducen por fisión binaria.

- Se encargan de la degradación de moléculas externas que ingresan por endocitosis o fagocitosis.
- Cumple la función de limpieza celular, (autofagia de organelas).

- Proteínas citosólicas marcadas para su destrucción.

Capítulo VII: Organelas no membranosas:

Las organelas son estructuras que se encuentran al interior de la célula y se especializan cada una en una tarea en particular, tienen una forma y unas funciones especializadas bien definidas y diferenciadas.

No todas las células eucariotas contienen todos los organelos al mismo tiempo, pues aparecen en determinadas células de acuerdo a sus funciones.

Podemos agruparlas en dos grandes grupos: las no membranosas y las membranosas.

Organelas no membranosas:

En este conjunto encontramos estructuras pequeñas, sin ningún tipo de membrana, de orden más sencillo, pero aún así importantes en los procesos celulares. Los ribosomas, los proteosomas, el citoesqueleto y el citosol hacen parte de este grupo.

*Ribosomas:   

- Son complejos moleculares encargados de sintetizar proteínas.

- Sólo son visibles al microscopio electrónico, debido a su reducido tamaño. Se observan como estructuras redondeadas. 

- Se encuentran en todas las células (excepto en los espermatozoides).    

- Se elaboran en el núcleo pero desempeñan su función de síntesis en el citosol.   

- Se asocisan al retículo endoplasmático rugoso, y son los responsables de darle dicha apariencia.

- Son los encargados de la síntesis de proteínas, proceso conocido como traducción. Transportan el ARN desde el núcleo hasta el Retículo endoplasmatico rugoso, enrollandose a este ARN, semejantes a un yo-yo.

*Proteosomas:
- Es un sistema enzimático multiproteico grande presente en todas las células eucariotas.
- Es el encargado de la degradación de proteínas citosólicas, este proceso se conoce como proteólisis.
- Mecanismo muy importante por el cual las células controlan la concentración de determinadas proteínas.

 
*Citoesqueleto:
- Es un entramado tridimensional de proteínas que provee el soporte interno para las células.
- Está conformado por 3 estructuras encargadas de dar forma y vigor a la célula y que intervienen  en los fenómenos de movimiento y división celular: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios.

• Los microtúbulos: Son estructuras tubulares de 25 nm. de diámetro que se originan en centros organizadores, están formados por tubulina e intervienen en procesos de desplazamiento de vesículas, movimiento de organelas y en la división celular (mitosis) pues forman el huso mitótico.

• Los microfilamentos: Tienen un diámetro entre 5-9 nm, formados por una proteína globular llamada actina, permite la formación de seudópodos, el mantenimiento de la morfología celular y en la citoquinesis, forma el anillo contráctil que divide la célula en dos.

• Los filamentos intermedios: Filamentos de proteína fibrosa de unos 12 nm. de diámetro, lo conforman una gran gama de proteinas como la citoqueratina, la vimentina, la desmina y la proteínas fibrilares acídicas de la glia, esto depende del tejido en que se hallen. Su función principal es la organización de la estructura tridimencional interna de la célula, también participa en algunas uniones intercelulares conocidas como desmosomas.

*Citosol:
- Es un gel viscoso organizado por las fibras citoesqueléticas.
- Está compuesto por líquido acuoso celular, electrolitos y proteínas libres.
- Equivale a lo restante del citoplasma, cuando no se toman en cuenta el resto de organelas membranosas y no membranosas.

Capítulo VI: Transporte celular:

Son todos aquellos mecanismos que regulan el paso de pequeños solutos, desde iones y micromoléculas, hasta a solutos grandes como las macromoléculas. Estos solutos pasan a través de la membrana plasmática, es decir de sus bicapas lipídicas.
Una característica de las membranas es su alta selectividad, que les permite actuar como agentes de separación específica de sustancias de distinta índole química; es decir, la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de otras.

Tipos de transporte:

La Célula transporta gran cantidad de elementos y sustancias, las cuales agruparemos en tres grandes conjuntos:
En el primero de ellos, encontramos pequeños solutos o micromoléculas. Esté puede darse de dos maneras: como transporte pasivo o como transporte activo.

 * El transporte pasivo se presenta a favor del gradiente electro-químico, por lo que no requiere gasto de energía. Se divide a su vez en tres clases:

-Difusión simple: Se movilizan sustancias no polares de bajo peso molecular. Su mayor ejemplo son los gases, como el O2  y el CO2.
- Difusión facilitada: Se movilizan sustancias polares sin carga, como la glucosa, gracias a la presencia de una proteína facilitadora.
- Canales iónicos: Activa canales de entrada y salida de elementos cargados, como Na+, K+, Cl- ; puede ser activado de dos maneras:

• Por voltaje: Se activa por percepción de diferencia en el gradiente eléctrico.
• Por mensajero: Se moviliza el ión en cuestión, pero no la molécula de señalización.

* El transporte activo es el que se da en una o varias moléculas en contra del gradiente electróquímico y requiere gasto de energía. Puede ser de dos clases:

- Transporte activo primario: Transporta moléculas a expensas de la energía proveniente de la hidrólisis de ATP. Como algunos ejemplos tenemos la ATPasa Na+/K+, ATPasa Ca++ y la ATPasa H+.
- Transporte activo secundario: Energía disponible a partir del movimiento de un primer soluto a favor del gradiente, usada para movilizar un segundo soluto en contra del gradiente. La vía Glucosa/ Na+ y la vía Aminoacidos/Na+ son característicos de este tipo de transporte.

En el segundo grupo tenemos el transporte de agua. Este proceso es conocido como ósmosis.
La ósmosis es el movimiento de agua de una región de baja concentración de soluto a una de mayor concentración . La presión osmótica es la fuerza ejercida por los solutos que hace posible el paso del solvente. Tiene mucha importancia  en la fisiología de todos los organismos vivos, pues contribuye a la regulación del volumen celular. Según la concentracion de solutos puede ser isotónica, hipertónica o hipotónica.

En el tercer y último grupo encontramos grandes solutos o macromoléculas.Es el grupo más complejo y por eso lo dividiremos en dos etapas, la etapa de entrada y la etapa de salida.

La etapa de entrada puede darse de dos maneras: endocitosis y fagocitosis.

- Endocitosis:

• Se da en todas las células nucleadas.
• Permite la captacion de líquidos y nutrientes.
• Hay participación del citoesqueleto.
• Generalmente participan proteínas de cubierta, como la clatrina, la caveolae y los coatómetos.
• Puede o no involucrar receptores de membrana.
• Se forman pequeñas vesículas, menores de 0.2 micrómetros de diámetro.
• Puede ser endocitosis simple  o endocitosis mediada por receptor.

 - Fagocitosis: 

• Es exclusiva de células fagocíticas, como macrófagos, dendríticas y neutrófilos.
• En organismos eucariotes pluricelulares cumple la función de defensa inmunológica, mientras que en los eucariotes unicelulares cumple función nutricional.
• Realiza cambios en el citoesqueleto.
• Entran partículas grandes, mayores de 0.5 micrómetros de diámetro.

La etapa de salida, denominada exocitosis, es el proceso de eliminación y regulación de desechos  generados en el lisosoma.Puede ser de dos tipos: Constitutiva o inducida.


- Exocitosis constitutiva:

• Es realizada por todas las células, en contraposición a la endocitosis simple.
• Libera desechos intracelulares.

 - Exocitosis inducida:

• Sólo la ejecutan algunas células de tipo glandular, hormonal o células excretoras.
• Se requiere una señal o estímulo para llevarse a cabo.
• La realizan los eosinófilos y los mastocitos.

Capítulo V: Membrana plasmática:

La membrana celular plasmática es una estructura laminar formada por lípidos  y proteínas, responsable de numerosas tareas, entre ellas:

- Delimitar la célula.
- Resguardar el contenido citoplasmático.
- Permitir el funcionamiento celular con mínima interferencia externa.
- Servir de barrera selectiva para la movilización de sustancias.
- Responder a estímulos externos.
- Sitio de actividad bioquímica.
- Responsable de las interacciones celulares.

Es una bicapa lipídica, compuesta principalmente por fosfolípidos:

Lípidos: (30-70%) Los lípidos presentes en la membrana pueden ser: fosfolípidos, esteroles o glicolípidos.

Proteinas: (20-70%) Pueden ser perífericas o extrínsecas, integrales o transmembrana, y proteínas asociadas a membrana a traves de lípidos.

Carbohidratos: (7%) Pueden ser monosacáridos o polisacáridos. Se ubican exclusivamente en la cara extracelular de la membrana plasmática, donde juegan varios roles:
- Incrementan el carácter hidrofílico de lípidos y proteínas.
- Incrementan la estabilidad de las proteínas.
- Orientan la inserción de proteínas recién sintetizadas.
- Actúan como dominios de reconocimiento.

En la membrana pueden haber también ácidos grasos saturados o insaturados; la fluidez depende del número de carbonos y de insaturaciones, asi:
Mayor saturación =  Más Fluidez.
Mayor número de carbonos =  Menos Fluidez.

La membrana presenta 3 propiedades físicas básicas, que son:
- Fluidez: Regulada por los ácidos grasos y el colesterol.
- Asimetría: Determinada por los fosfolipidos, proteínas y carbohidratos.
- Movilidad: Fosfolípidos y proteinas la llevan a cabo.

Capítulo IV: Células eucariotas:

Las células que tienen su material hereditario encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que a su vez delimita un núcleo celular y que poseen organelas, son las células eucariotas.

- Tienen un tamaño generalmente grande, entre los 5 y 100 micrómetros.

- Su genoma se encuentra en ADN lineal, que está organizado en torno a proteinas tipo histonas; los cromosomas se encuentran dentro del núcleo.

- Realiza dos tipos de ciclo celular, la mitosis y la meiosis (Ver "Capítulo IX: División celular")

- Contiene gran variedad de organelas, de tipo membranoso y no membranoso. (Ver "Capítulos VII y VIII : "Organelas no membranosas" y "Organelas membranosas")

- Su nutrición se da por absorcion o fotosintesis, al igual que en procariotas.

-Se metabolismo se  da principalmente en la mitocondria, aunque tambien hay presente un patron enzimatico oxidativo.

- Posee un citoesqueleto, conformado por un complejo de microtúbulos, microfilamentos y filamentos. (Ver "Capítulo VII : Organelas no membranosas")

- Realiza una amplia gama de movimientos intracelularer, entre los que se encuentran la endocitosis, la fagocitosis, el transporte por vesículas y la mitosis. (Ver "Capitulo VI : Tipos de transporte celular")

Los animales, los vegetales y los parásitos son eucariotes.
Los protozoarios, como el leishmania spp, el trypanosma cruzi, el toxoplasma gondii y el plasmodium spp.
También los hongos, como el aspergillum spp, penicillium spp,  y sacaromises cerevisae.

Capítulo III: Células procariotas:

Son todas aquellas células sin núcleo, donde su  material genético se encuentra disperso en el citoplasma.
Estos organismos tienen rasgos específicos, que conoceremos a continuación.

- Suelen tener un tamaño muy reducido, entre 1 y 10 micrómetros.

- Su genoma se encuentra como ADN sin proteinas asociadas y es de tipo circular. Dicho genoma se agrupa en una region denominada nucleoide, que no está rodeado por ningún tipo de membrana.

- Su ciclo celular se da por fisión binaria que es una forma de reproducción asexual en la cual una célula madre se divide en dos células hijas de igual tamaño.

- Su principal caracteristica es que no posee ninguna organela.

 Se nutre por absorción o también por fotosíntesis. Su metabolismo se debe principalmente a diversos patrones enzimáticos, pues no hay mitocondria. No poseen citoesqueleto y por ende no realizan movimiento celular.