Biología Celular y Tisular

Módulo 1 - Biología Celular

• Tema 1: La Organización Estructural de la Célula
  • Definición de célula.
  • Definición y objetivos de la Biología Celular.
  • La Teoría Celular.
    • Todos los seres vivos están formados por células.
    • La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.
    • Toda célula proviene de otra célula.
    • Los postulados de esta teoría fueron enunciados por Matthias Schleiden, Theodor Schwann, y Rudolf Virchow.
  • Generalidades de las células:
    • Tipos de células: Procariotas y Eucariotas.
    • Estructura y compartimentos de la célula eucariota (origen de la célula).
    • Tamaño y forma de las células.
    • Niveles de organización (nivel subatómico, atómico, molecular, celular, de tejido, de órgano, de sistema, y de organismo).
    • Definición de tejido (tipos generales de tejido: epitelial, muscular, nervioso, conjuntivo).
  • Métodos de estudio en Biología Celular y Tisular:
    • Protocolo histológico (inmersión, fijación, inclusión, corte, perfusión y tinción).
    • Microscopio óptico y electrónico (campo claro, fluorescencia, contraste de fases, campo oscuro, electrónico de transmisión TEM, electrónico de barrido SEM).
    • Cultivos celulares (cultivo primario, cultivo secundario/celular).
    • Fraccionamiento celular (diferencial y en gradiente de densidad).

La Célula

• La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
• Imagen de diferentes tipos de células (unicelulares y pluricelulares).
• Microorganismos con sus respectivas imágenes.
• Células animales y vegetales con sus respectivas imágenes.
• Tejidos animales y vegetales con sus respectivas imágenes.

Los Primeros Microscopios y el Descubrimiento de la Célula

• Zacharias Jansen (1590).
• Hans Lippershey (1590-1600) - Primer microscopio compuesto.
• Robert Hooke (1665) - Micrographia.
• Antonie van Leeuwenhoek (1670) - Microscopio simple.

La Biología Celular

• Rama de la biología que estudia la estructura, los procesos, las funciones, las interacciones y el comportamiento de las células.
• Conceptos de citología (estructura, funcionamiento y organización de las células).
• Citofisiología, Bioquímica, Biología molecular, Genética.
• La clave de cada uno de los problemas biológicos se encuentra finalmente en la célula.

Aportaciones a la Teoría Celular

• Camilo Golgi (1843-1926).
• Santiago Ramón y Cajal (1852-1934).
• Premio Nobel de Fisiología o Medicina (año).
• Doctrina de la neurona de Cajal: El tejido cerebral está compuesto por células individuales (año).

Inicios de la Biología Molecular

• Rosalind Franklin (1920-1958).
• Maurice Wilkins (1916-2004).
• Francis Crick (1916-2004).
• James Watson (1928-).
• Premio Nobel de Fisiología y Medicina (año).

Desarrollo de la Biología Molecular y Celular

• Bárbara McClintock (1902-1992).
• François Jacob y Jacques Monod (1920-2013) y (1910-1976).
• Premios Nobel de Fisiología o Medicina (año).
• Describieron experimentos sobre la regulación de la actividad de los genes (año).

Desarrollo de la Microscopía

• Microscopio de campo claro, Microscopio de fluorescencia, Microscopio electrónico, Microscopio electrónico de transmisión TEM, Microscopio electrónico de barrido SEM.

Tipos de Células

• Procariota (ejemplos: bacterias. Plásmidos).
• Eucariota (ejemplos: plantas, animales, hongos, protistas).

Célula Procariota vs. Eucariota

• Comparación de Procariotas vs Eucariotas en diferentes aspectos como tamaño, membrana plasmática, envoltura nuclear, ADN, cromosomas, división celular, ribosomas, sistema de endomembranas, pared celular, cloroplastos, vacuola, citoesqueleto, centriolos, movimientos, respiración.

Origen de las Células

• Datos que se tienen del origen de las células.
• Fósiles de Australia de 3500 millones de años y comparación con las bacterias actuales.
• Células eucariotas y bacterias (aproximaciones).
• Células Eucariotas (origen de las células del origen de las células).
• LECA (último ancestro común eucariota).
• Teoría Endosimbionte (Teorías de origen de las células eucariotas).

Tamaño de las Células

• Tamaño de células: desde átomos hasta ballenas.
• Principio de la relación superficie-volumen en las células. La relación de la superficie al volumen (superficie / volumen) de las células. En las células pequeñas, la alta relación superficie/volumen facilita un transporte más eficiente de sustancias dentro y fuera de la célula.

Control del Tamaño Celular

• Factores endógenos (receptores en la superficie celular, rutas de señalización, y factores reguladores del ciclo celular (ciclinas)).
• Factores exógenos (factores de crecimiento, mitógenos, y citoquinas).
• Estímulos físico-mecánicos.

###Forma de las Células

• Factores que influyen en la forma de las células.
• Información genética (citoesqueleto, composición de la membrana), presión mecánica de las células vecinas, tensión superficial y el medio en el que se encuentran, y la función que desempeñan.

Funciones de las Células

• Absorción
• Contracción
• Secreción
• Reproducción
• Comunicacion

Características Universales de las Células

• Guardan su información hereditaria en el ADN.
• Replican la información hereditaria mediante polimerización.
• Transcriben porciones de su información hereditaria en ARN.
• Realizan reacciones químicas variadas.
• Traducen ARN a proteína.
• Utilizan energía para diferentes procesos.
• Están envueltas por una membrana plasmática.
• Se autorregulan.
• Tienen capacidad de responder ante los estímulos.

Pluricelularidad

• Formación de organismos pluricelulares a partir de una única célula.
• Etapas en el desarrollo embrionario (etapa de huevo fecundado, 2, 4, 8 y 16 células, blastocisto, embrión de 4, 10, 16 y 20 semanas).
• Especialización celular en organismos pluricelulares, lo que permite que surgen funciones más complejas.

Rumbo a la Especialización

• Determinación: Compromiso de la célula para seguir un destino.
• Diferenciación: Modificaciones de la expresión génica para adquirir funciones específicas.
• Resultado de la diferenciación y características.

Células Madre

• Células madre totipotentes, pluripotentes y multipotentes, y autorrenovación.
• Algunos ejemplos de células madre y los descubrimientos que permitieron conocerlas.
• Ilmensee y Mintz (1976), Thomson y Gearhart (1998), y Yamanaka (2006).

Protocolo Histológico

• Pasos para obtener una muestra de tejido, observar y estudiar sus características.
• Obtención, fijación, inclusión, cortes, tinción.

La Fijación

• Tipos, química (inmersión y perfusión), físico (congelación)
• Objetivos de la fixación, Preservación de características y evitar alteraciones.

La Inclusión

• Fin, Objetivo: Endurecimiento de la muestra para realizar cortes finos.
• Materiales: Parafina, paraplast, celoidina, etc

El Corte

• Ultramicrotomo, Criostato, Vibratomo.
• Aspectos de las secciones, Finas para obtener imágenes de alta calidad.

El Montaje

• Proceso para colocar y preparar las secciones para su observación en el microscopio.

La Coloración/Tinción

• Objetivo: Facilitar la observación de tejidos en el microscopio óptico
• Métodos: Colorantes como los naturales (hematoxilina, eosina, etc.) y artificiales (azul tripán, azul de toluidina).

Histoquímica

• Técnica para estudiar moléculas específicos dentro del tejido
• Ejemplo: Técnica PAS (periódico ácido Schiff) para detectar glúcidos.

El Contraste/Metalización

• Técnica para mejorar el contraste en observaciones con microscopio electrónico.
• Metales pesados: acetato de uranilo, citrato de plomo
• Recubrimiento de metal: oro, platino.

La Observación

• Límite de resolución (LR). Distancia mínima entre dos puntos distinguibles como entidades separadas.
• Poder de resolución (PR). Capacidad de distinguir dos puntos próximos como entidades separadas.

Microscopio Óptico Compuesto de Campo Claro

• Partes, funcionamiento y características básicas del microscopio óptico.

Tipos de Microscopios Ópticos

• Campo claro, contraste de fases, contraste interferencial diferencial, campo oscuro, etc.
  • Ventajas de cada tipo y usos en investigación.

La Formación de la Imagen en el M.O.

• Detalles sobre el proceso de formación de la imagen en el microscopio óptico.
  • Óptica de la imagen, aumento del objetivo x aumento del ocular.

Límite y Poder de Resolución

• Conceptos de LR y PR, y factores que los afectan (λ y AN).

Aumento vs Resolución

• Diferencia entre aumento y resolución en microscopía.
• Aumento del ocular x aumento del objetivo

Inmunohistoquímica e Inmunofluorescencia

• Técnicas para detectar antígenos específicos.
• Inmunohistoquímica (detección de proteínas en tejido) e Inmunofluorescencia (utilizando fluoróforos).

Microscopía de Fluorescencia

• Imagen utilizando luz UV y un detector.
• Microscopio de fluorescencia.
• Proteínas o moléculas fluorescentes (GFP).

Microscopía Confocal

• Microscopía utilizada para obtener imágenes tridimensionales.
• Técnicas de obtención de imágenes 3D.

Microscopía de Superresolución

• Mayor resolución que otros microscopios.
• Microscopio STED.

Hibridación in situ (ISH)

• Técnica para localizar secuencias específicas de ADN o ARN en células o tejidos.

Microscopio Electrónico

• Usos y principios de funcionamiento del microscopio electrónico.

Cultivos Celulares

• Técnicas para mantener células vivas in vitro.
• Cultivo primario y secundario.
• Aplicaciones de los cultivos celulares: toxicológicos, inmunológicos, virología, etc..
• Regeneración de tejidos y fecundación in vitro.

Fraccionamiento Celular

• Técnicas para separar componentes celulares como organelos, etc.
  • Centrifugación diferencial y en gradiente de densidad.

Pon a prueba tus conocimientos sobre las estructuras celulares y las técnicas de microscopía en este cuestionario. Aprenderás sobre las diferencias entre las células vegetales y animales, así como sobre métodos de contraste y técnicas de observación.