Cultivos Celulares y Teoría Celular

Resumen de la Biología Celular

• La materia se organiza en niveles de complejidad creciente, comenzando con átomos y moléculas (nivel molecular), seguido por células (nivel celular), tejidos (nivel tisular), órganos (nivel orgánico), y sistemas o aparatos (organismo).
• El nivel molecular está formado por átomos y moléculas, como el ADN.
• El nivel celular es un conjunto de moléculas que forman células, como una célula muscular lisa.
• El nivel tisular está conformado por células especializadas en la misma función, unidos por matriz extracelular.
• Los tejidos de vertebrados incluyen epitelial, conectivo, muscular y nervioso, mientras que los vegetales incluyen meristemático, epitelial, parénquima, colénquima, xilema y floema.
• Los órganos son unidades funcionales formadas por dos o más tejidos, por ejemplo, el riñón, el corazón, o el pulmón en vertebrados.
• Los aparatos o sistemas están formados por órganos con funciones interrelacionadas, como el sistema respiratorio o digestivo.
• La célula es la unidad fundamental de los seres vivos, y hay dos tipos principales: procariotas y eucariotas.
• Las células eucariotas tienen un núcleo rodeado de una membrana doble, mientras que las células procariotas carecen de núcleo definido.
• El desarrollo de los conocimientos en biología celular está impulsado por avances en instrumentos como el microscopio simple, el compuesto, con objetivos de inmersión, los microscopios electrónicos y los de fluorescencia.
• Las primeras observaciones microscópicas permitieron comprender la estructura de las células.
• La teoría celular propone que: 1) Todos los organismos están formados por una o más células; 2) La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos; y 3) Toda célula proviene de otra célula preexistente (Virchow).
• El experimento de Miller-Urey simuló las condiciones de la Tierra primitiva para demostrar la síntesis abiogénica de moléculas orgánicas simples.

Teoría Celular

• La teoría celular fue propuesta por Schleiden y Schwann en 1838-1839, estableciendo que todos los organismos están formados por células.
• Schwann y Schleiden propusieron que la célula es la unidad básica de la vida; y toda célula procede de otra preexistente.
• La teoría celular ha sido modificada con el tiempo para tener en cuenta los virus y otros organismos no celulares.

Origen y Evolución Celular

• La hipótesis evolutiva propone que la vida surgió a partir de reacciones químicas sin intencionalidad alguna entre sustancias en la Tierra primitiva.
• Los postulados de Oparin-Haldane sugieren que la vida surgió en las condiciones de la Tierra primitiva, a través de la formación gradual de moléculas simples a complejas, incluyendo células.
• El experimento de Miller-Urey simuló las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva y generó aminoácidos, demostrando la posibilidad de síntesis abiótica de moléculas orgánicas.
• La formación de membranas fue un paso crucial en la evolución celular.

Las Membranas Definieron a las Primeras Células

• La formación de membranas lipídicas en entornos acuosos fue fundamental en la formación de las primeras células.
• Las membranas permiten separar el interior de la célula del entorno exterior, aislando el material celular y facilitando las funciones celulares.

Origen Evolutivo de las Células Eucariotas

• La teoría más aceptada para el origen de las células eucariotas es a través de la invaginación de la membrana de una célula procariota ancestral, dando lugar a compartimentos intracelulares, como el núcleo y el retículo endoplásmico.

De los Organismos Unicelulares a los Pluricelulares

• El desarrollo de organismos pluricelulares se caracteriza por la especialización de las células en diferentes funciones, con una coordinación entre ellas.
• Los organismos unicelulares tienen todas las funciones en una sola célula. En los organismos pluricelulares, las células se especializan en funciones específicas.
• Algunos ejemplos de esa evolución son algunas algas verdes como Chlamydomonas, Gonium, Eudorina o Volvox.

Diferenciación Celular

• La diferenciación celular es el proceso por el que una célula adquiere una forma específica y especializada en función del tejido del que forma parte.
• A través de la selección de genes, las células pueden cambiar su forma y función de forma significativa.
• La diferenciación celular se produce durante el desarrollo embrionario y a lo largo de la vida adulta.

Maduración Celular

• La maduración celular es un proceso que implica la terminación del desarrollo de orgánulos y el cambio a un estado funcional maduro en cada célula.
• El proceso de maduración celular implica cambios en la estructura y la función celular en comparación con un tipo celular inmaduro.

Estudio de la Estructura Celular

• Los microscopios son herramientas esenciales para estudiar la estructura celular dado su tamaño microscópico.
• El poder de resolución de un microscopio indica la capacidad de distinguir dos puntos cercanos como separados.
• El límite de resolución representa la distancia mínima entre dos puntos que pueden ser distinguidos.
• Los microscopios ópticos utilizan la luz, mientras que los microscopios electrónicos utilizan electrones.

Tipos de Microscopios Ópticos Compuestos

• El microscopio óptico compuesto de campo claro realiza ampliaciones de muestras biológicas que no son visibles a simple vista, gracias al paso de haz de luz.
• El microscopio óptico compuesto invertido cuenta con el sistema de iluminación por debajo de la platina
• El microscopio óptico compuesto de campo oscuro utiliza un condensador que filtra algunos rayos luminosos.
• El microscopio de contraste de fase detecta diferencias en la fase de la luz que atraviesan una muestra.
• El microscopio de interferencia combina los principios del microscopio de campo oscuro y contraste de fase.
• El microscopio de luz polarizada distingue sustancias cristalinas o fibrosas de otros componentes celulares observables.

Técnicas de Hibridación In Situ

• La hibridación in situ sirve para detectar ácidos nucleicos en células (ADN o ARN).
• Se basa en la unión de una sonda marcada a una secuencia complementaria en el material biológico.
• Las sondas se pueden marcar con isótopos radiactivos o con moléculas fluorescentes que permiten su detección.

Estudios Dinámicos y No Dinámicos

• Los estudios dinámicos observan cambios celulares o moleculares a través del tiempo, mientras que estudios no dinámicos sólo observan un punto en el tiempo.
• Técnicas como el time-lapse o pulso y caza permiten explorar eventos dinámicos.
• Hay que tener en cuenta que los procesos estudiados no suelen ser in vivo.

Cultivos Celulares y Organotípicos

• Los cultivos celulares son el aislamiento de células en un medio de cultivo artificial, en un entorno controlado y que mantienen vivas las células en placa.
• Los cultivos organotípicos mantienen tejidos u órganos en un medio de cultivo para estudiarlos in vitro.

Técnicas de Cultivos Celulares y Organotípicos

• La disgregación celular que utiliza un bisturí, colagenasa o tripsina es esencial para separar células o tejidos.
• Además, es importante realizar los pasos de cultivos en condiciones de esterilidad, como el uso de una cámara de flujo laminar o mediante métodos de esterilización.
• El medio de cultivo debe proporcionar a las células los nutrientes necesarios para su supervivencia, crecimiento y división.

Cultivos De Organoides

• Consiste en utilizar células madre pluripotenciales para generar organoides (órganos o tejidos “mini”) in vitro que simulan muchos aspectos de la estructura del órgano.
• Los cultivos de organoides se utilizan para estudiar el desarrollo de tejidos, enfermedades, y probar drogas en modelos in vitro.

Equipo para Cultivos celulares

• Equipos como medios de cultivo
• Cámara de flujo laminar
• Incubador de CO2
• Microscopio invertido
• Contador de células
• Otros materiales y reactivos

Modelos experimentales

• Los modelos experimentales en biología celular incluyen procariotas (como Escherichia coli), eucariotas unicelulares (levaduras), pluricelulares (como plantas Arabidopsis) y animales (como la mosca de la fruta, las ranas, peces cebra, ratones, etc.)

Modificaciones de organismos

• Los organismos modificados genéticamente, como mutantes o transgénicos, sirven como modelos para investigar funciones génicas y fenotípicas.
• Las técnicas como knockout (eliminación de un gen) permiten dilucidar la función de genes específicos.

Aspectos éticos de la investigación con animales

• Se prioriza la minimización del sufrimiento animal en experimentos utilizando los principios de reemplazo, reducción y refinamiento (3R).
• Se deben considerar alternativas a los modelos animales.

Este cuestionario aborda conceptos esenciales sobre cultivos celulares, incluyendo disgregación, confluencia y la teoría celular. Explora las diferencias entre células procariotas y eucariotas y la importancia de las células madre en la investigación. Ideal para estudiantes de biología celular y microbiología.