Biología: La Célula y sus Partes

La Célula

• Es el componente básico de todos los seres vivos.
• El cuerpo humano está compuesto por billones de células.
• Las células dan estructura, absorben nutrientes y los convierten en energía, realizan funciones especializadas, y contienen el material hereditario.

Partes de la Célula

• El citoplasma contiene un líquido gelatinoso (citosol) y otras estructuras que rodean al núcleo.
• El citoesqueleto es una red de fibras que forma el marco estructural de la célula, determina su forma, participa en la división celular y permite la muerte celular.
• El retículo endoplasmático procesa las moléculas creadas por la célula y las transporta dentro o fuera de la célula.
• El aparato de Golgi empaqueta las moléculas procesadas para su transporte fuera de la célula.
• Los peroxisomas o lisosomas reciclan componentes celulares gastados, dirigen bacterias invasoras y eliminan sustancias tóxicas.
• La mitocondria convierte la energía de los alimentos en una forma utilizable para la célula, tiene su propio material genético (separado del ADN nuclear) y puede auto-replicarse.
• El núcleo es el centro de comando de la célula que envía instrucciones para que crezca, madure, se divida y muera.
• El núcleo alberga el ADN, está rodeado por una membrana protectora llamada envoltura nuclear.
• La membrana celular o citoplasmática es el revestimiento externo que separa la célula de su entorno y regula la entrada y salida de materiales.
• Los ribosomas procesan las instrucciones genéticas para crear proteínas y pueden flotar libremente o estar conectados al retículo endoplasmático.
• Una célula madre o troncal tiene la capacidad de dividirse infinitamente y diferenciarse en distintos tipos de células especializadas, tanto en forma como en función.

Clasificación de las Células Madre

• Células madres adultas o multipotenciales: generan los tipos celulares del mismo tejido.
• Células madres embrionarias: provienen del embrión y se obtienen de embriones no utilizados en FIV, embriones creados por transferencia de células somáticas o de cultivos celulares existentes.

Tipos de Células Madre

• Totipotenciales: presentes únicamente en el cigoto y las primeras divisiones, pueden formar el embrión y el trofoblasto de la placenta.
• Pluripotenciales: se diferencian a partir de los cuatro días, formando el blastocito y la masa celular interna, y pueden diferenciarse en las tres líneas germinales (endodermo, mesodermo y ectodermo).
• Multipotenciales: se diferencian según su localización.
• Unipotenciales: generan un solo tipo de célula específica.

Funciones de las Células

• Nutrición, relación, reproducción, metabolismo, movimiento, defensa y soporte.

Funciones de las Células Especializadas

• Transportar oxígeno, contracción y relación, procesamiento de información, soporte estructural, reacciones químicas, construcción y reparación.

Funciones de las Células No Especializadas

• Autorenovación y creación de nuevas células.
• Diferenciación en múltiples tipos de células.
• Amplificación del número de células diferenciadas y maduras.
• Potencial de convertirse en células especializadas.

División Celular

• Es importante para el crecimiento de los seres vivos.
• En procariotas ocurre por fisión binaria o gemación.
• En eucariotas, es más compleja e incluye la división del núcleo (mitosis) y la división del citoplasma.

Tipos de Reproducción Asociados a la División Celular

• Bipartición: división de la célula madre en dos células hijas idénticas.
• Gemación: nuevos individuos se producen a partir de una yema.
• Esporulación o esporogénesis: proceso de diferenciación celular para la producción y dispersión de esporas.

Proceso de División Celular

• Interfase: preparación de la célula para la división.
• Mitosis: forma común de división celular en la que se replican el ADN y se dividen en dos células hijas iguales (diploides o haploides).
• Meiosis: división de una célula diploide en cuatro células haploides para producir gametos en organismos multicelulares.

Tipos de Reproducción Celular

• Fisión binaria: común en bacterias con un solo cromosoma.
• Reproducción celular que involucra la mitosis: como en humanos con múltiples cromosomas.
• Reproducción celular que involucra la meiosis: para formar gametos (células sexuales).

Matriz Celular

• Es la matriz interna y externa de la célula.
• Intracelular: es una red de fibras proteicas y moléculas que dan forma a la célula, organizando orgánulos y sustancias en el líquido intracelular.
• Extracelular: es una red de proteínas y otras moléculas que rodean y dan estructura a las células y tejidos, siendo un componente vivo y dinámico esencial en procesos fisiológicos y patológicos.

Función de la Matriz Extracelular

• Proporciona soporte estructural, bioquímico y biomecánico.
• Llena los intersticios y espacios entre células y tejidos.
• Constituye el medio homeostático, nutritivo y metabólico.
• Facilita el movimiento y migración celular.
• Interviene en la comunicación celular.
• Sirve como medio de transporte de señales entre células.

Colágeno

• Es una proteína abundante en los tejidos de animales vertebrados.
• Es vital para la salud de la piel, huesos, músculos y articulaciones.

Función del Colágeno

• Fortalece los huesos y previene la osteoporosis.
• Ayuda en la curación de heridas.
• Permite que la piel y los tendones se estiren.
• Da estructura a los vasos sanguíneos y arterias.
• Ayuda a mantener los músculos fuertes y funcionales.
• Fortalece las uñas y estimula su crecimiento.

Características del Colágeno

• Constituye entre el 30% y 70% de la proteína de la matriz extracelular.
• Se deposita en la matriz extracelular, autoensamblándose en conjuntos supramoleculares.
• Tiene una estructura de hélice triple, formada por tres cadenas polipeptídicas con glicina, prolina e hidroxiprolina.
• Desempeña funciones de estructura y contribuye a las propiedades mecánicas y la formación de tejidos.

La Neurona

• Es una célula nerviosa excitable y especializada.

Características de la Neurona

• El cuerpo celular proyecta una o más prolongaciones.
• La neurita recibe información y la conduce hacia el cuerpo celular.
• La dendrita recibe el impulso nervioso y lo transmite al cuerpo de la neurona.

Partes de las Neuronas

• El cuerpo celular.
• El núcleo celular.
• Las extensiones especializadas (axones y dendritas).

Propiedades de las Neuronas

• Irritabilidad: capacidad de respuesta a agentes físicos y químicos.
• Conductibilidad: capacidad de transmitir impulsos de un sitio a otro.

Tipos de Neuronas

• Unipolares: tienen una sola neurita que se divide en dos ramas cerca del cuerpo celular, dirigiéndose una a la periferia y otra al sistema nervioso central.
• Bipolares: tienen un cuerpo celular y una neurita única en cada extremo.
• Multipolares: tienen múltiples neuritas que rozan el cuerpo celular.

La Sinapsis

• Es la vía de conducción funcional entre neuronas, donde ocurre una comunicación interneuronal.

Tipos de Sinapsis

• La sinapsis más frecuente se establece entre el axón de una neurona y las dendritas o el cuerpo celular de la segunda neurona.
• El sitio de la sinapsis puede denominarse axodendríticas, axosomáticas o axoaxónicas.

Transmisión Sináptica

• Química: se liberan neurotransmisores que interactúan a través de espacios estrechos y se unen a moléculas proteicas en la membrana postsináptica.
• Eléctrica: uniones en hendiduras con canales que se extienden desde el citoplasma de la neurona presináptica hasta la postsináptica, comunicándose eléctricamente por canales iónicos.

Otros Datos de la Sinapsis Química

• Son áreas de especialización estructural en la superficie yuxtapuesta de la expansión axonal terminal y la neurona se denomina membrana presináptica y postsináptica.
• La hendidura sináptica mide de 20 a 30 nanómetros.

Neurotransmisores de la Sinapsis Química

• Acetilcolina (Ach), noradrenalina, serotonina, ácido gammaaminobutírico (GABA), encefalina, sustancia P y ácido glutámico.

Acción de los Neurotransmisores

• Se liberan al llegar el impulso nervioso, provocando la entrada de iones de calcio que fusionan la vesícula sináptica con la membrana presináptica.
• Los neurotransmisores liberados logran la elevación o disminución del potencial.
• La proteína receptora en la membrana postsináptica se une a la sustancia, abriendo el canal iónico y generando un potencial postsináptico excitatorio (PPSE) o inhibitorio (PPSI).
• Los efectos excitatorios e inhibitorios dependen de la suma de la respuesta postsináptica en las diferentes sinapsis.

Distribución y Destino de los Neurotransmisores

• Varían en las diferentes partes del sistema nervioso.
• La acetilcolina se encuentra en la unión neuromuscular, ganglios autónomos y terminales nerviosas parasimpáticas.
• La noradrenalina está en las terminaciones simpáticas y con mayor concentración en el hipocampo del sistema nervioso central.
• La dopamina se concentra en diferentes partes del sistema nervioso central (ganglios basales).

Neuromoduladores

• Se inyectan en la membrana presináptica en la hendidura sináptica, pudiendo modular y modificar la actividad de la neurona postsináptica.
• Pueden aumentar, prolongar, inhibir o limitar el efecto del neurotransmisor en la membrana postsináptica.

Conducción Axonal

• Es la propagación del potencial de acción a lo largo del axón, siempre hacia adelante, sin volver a la zona ya generada.

La Neuroglia

• Son células no excitables, más pequeñas y numerosas que las neuronas (5 a 10 veces más).
• Constituyen aproximadamente el 50% del volumen total del encéfalo y la médula espinal.

Tipos de Neuroglia

• Astrocitos
• Oligodendrocitos
• Microglía
• Epéndimo

Astrocitos

• Tienen cuerpo celular pequeño con prolongaciones ramificadas.
• Las fibras se encuentran principalmente en la sustancia blanca.
• Los protoplasmáticos están sobre todo en la sustancia gris.
• Inhiben o absorben GABA y ácido glutámico y captan el exceso de iones de potasio en el espacio extracelular.

Oligodendrocitos

• Son cuerpos celulares pequeños con prolongaciones delicadas.
• Frecuentemente se encuentran en hileras a lo largo de las fibras nerviosas mielínicas y rodean los cuerpos de la célula nerviosa.
• Forman la vaina de mielina de la fibra nerviosa en el sistema nervioso central y periférico.

Microglía

• Se dispersan en todo el sistema nervioso central.
• Son pequeños cuerpos celulares que prolongan ondulantes ramificaciones.
• Inhiben los procesos de inflamación y deterioro del sistema nervioso central (SNC).

Epéndimo

• Son células que revisten las cavidades del encéfalo y el conducto central de la médula espinal.
• Forman una capa única de células cúbicas y cilíndricas con vellosidades y cilios.
• Incluyen los ependimocitos (revisten los ventrículos y el conducto central), tanicitos (resisten el piso del tercer ventrículo) y células epiteliales coroideas (cubren la superficie de los plexos coroideos).
• Ayudan a la circulación del líquido cefalorraquídeo dentro de las cavidades y del conducto central de la médula.

El Potencial de Acción

• Es un cambio repentino, rápido y transitorio que se propaga en el potencial de membrana en reposo.
• Solo las neuronas y las células musculares pueden generar un potencial de acción, una propiedad llamada excitabilidad.
• Desde un punto de vista eléctrico, los estímulos por debajo del umbral de excitación (subumbrales), al nivel del umbral de excitación (umbrales), y sobre el umbral de excitación (supraumbrales).

Fases del Potencial de Acción

• La hipopolarización causa cambios temporales en la permeabilidad de la membrana a iones difusibles, abriendo canales iónicos y disminuyendo los gradientes de concentración de iones
• La hipopolarización es el aumento inicial del potencial de membrana hasta el umbral de excitación.
• La despolarización es la apertura de los canales de sodio y el consiguiente ingreso de iones de sodio, volviendo el interior de la célula más electropositivo. El potencial se acerca al equilibrio hidroquímico del sodio (+61 mV).
• La sobreexcitación (sobretiro) es la fase de positividad extrema.
• La repolarización esta precedida por la la permeabilidad al sodio disminuye repentinamente, y el valor de membrana activa los canales de potasio provocando una salida masiva de iones potasio, disminuyendo así la electropositividad de la célula.
• La hiperpolarización resulta en un estado en el cual el potencial de membrana es más negativo que el potencial de membrana en reposo.

Período Refractario

• Es el lapso de tiempo posterior a la generación del potencial de acción durante el cual la célula excitable no puede producir otro potencial de acción.
• Absoluto: se superpone con la despolarización y dos tercios de la repolarización, impidiendo la generación de un nuevo potencial.
• Relativo: lapso en el que la generación de un nuevo potencial solo es posible con un estímulo por encima del umbral, superponiéndose al tercio final de la repolarización.

Propagación del Potencial de Acción

• Se genera en el cuerpo de la neurona y se propaga a lo largo del axón sin afectar su calidad y el tejido diana recibe el mismo impulso sin importar la distancia desde el cuerpo de la neurona.
• Esto significa que el potencial de acción no se “mueve”, sino que puede generar otro potencial de acción en el segmento contiguo de la membrana neuronal.