Biología Celular e Histología Past Paper 2018-2019 PDF

Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 1. INTRODUCCIÓN La biología celular se encarga del estudio de las células en lo que respecta a las propiedades, estructura, funciones, comportamiento e interac...

Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 1. INTRODUCCIÓN La biología celular se encarga del estudio de las células en lo que respecta a las propiedades, estructura, funciones, comportamiento e interacción con el medio, ciclo vital y evolución. La célula es la unidad estructural más pequeña de los seres vivos. Están rodeadas por una membrana y contienen una solución acuosa concentrada de sustancias químicas. Las células están dotadas de la capacidad de crear copias de sí mismas. El descubrimiento de las células se debe a Robert Hooke (inglés), quien fue el primero en observarlas al microscopio (y en utilizar la palabra célula) en 1665. Por otro lado, en 1674, Anton van Leewenhoek (comerciante que fabricaba microscopios –lupas-) fue el primero en ver glóbulos rojos, núcleos, bacterias, espermatozoides, cilios… TEORÍA CELULAR La teoría celular establece que la célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos:  Todos los seres vivos están formados por células, si están formados por una se denominan unicelulares, si están formados por muchas son pluricelulares. Por tanto, la célula es la unidad anatómica de los seres vivos.  La célula es capaz de realizar todos los procesos metabólicos necesarios para permanecer con vida. Por tanto, la célula es la unidad fisiológica de los seres vivos.  La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Schleiden 1838 (botánico alemán) y Schwann 1839 (fisiólogo y anatomista alemán).  La célula contiene toda la información sobre la síntesis de su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de trasmitirla a su descendencia. Por ello, la célula es la unidad genética de los seres vivos. Virchow 1885.  Todas las células se originan a partir de otras preexistentes. TIPOS DE CÉLULAS Las células, desde su punto el punto de vista de su organización, se dividen en dos grupos:  Eucariotas: Poseen el material genético dentro del núcleo, el cual está separado del citoplasma por una doble membrana y tienen orgánulos (la mayoría membranosos). Ejemplos: células de animales, vegetales, hongos y protoctistas. Organización compleja.  Procariotas: Carecen de membrana nuclear pues el material genético se encuentra en una región denominada nucleoide, también carecen de orgánulos, excepto ribosomas. Las células de las bacterias son procariotas. Organización simple David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019  Características generales de la célula eucariota: alta complejidad y organización, uso de energía química (metabolismo celular), presenta un programa genético (información que se transmite), realiza actividades mecánicas (moverse interna y externamente), autorregulación (respuesta a estímulos), capacidad de dividirse y dar más células. La saccharomyces cerevisiae es la eucariota más simple (levadura).  Diferenciación celular: es la especialización y transformación de las células a partir de una célula inicial llamada huevo o cigoto. Las células se diferencian para desarrollar una función concreta. Las células (citología) se unen entre sí para dar lugar a tejidos (histología), y estos a su vez se combinan para formar órganos (organografía). * Otros niveles de organización (acelular). Podemos destacar: virus (AN y proteínas), viroides (ARN) y priones (proteínas). ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS 1. Síntesis probiótica: formación espontánea de moléculas orgánicas (factores atmosféricos). 2. Formación de macromoléculas: ácidos nucléicos y proteínas (a partir de moléculas orgánicas sencillas). 3. Primeras células: procariotas anaerobias (al rodearse un ácido nucléico de fosfolípidos). 4. Células autótrofas: fotosíntesis (obtienen su propia energía y generan oxígeno). 5. Células aerobias (gracias al oxígeno generado en la fotosíntesis). 6. Células eucariotas: teoría endosimbionte (las células eucariotas se forman a partir de células procariotas en simbiosis). * La primera célula de la que se tiene constancia data aproximadamente de hace 3500 millones de años. Esta célula, estaba formada por un ácido nucléico y una cubierta de fosfolípidos. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 2. TECNOLOGÍA DE LA BIOLOGÍA CELULAR UNIDADES DE MEDIDA DE CÉLULAS - Micrómetro: 1µm = 0,001mm. - Nanómetro: 1nm = 0,001µm. - Ángstrom: 1Å = 0,1nm = 10-10m (no se utiliza mucho). MICROSCOPÍA Microscopio óptico convencional  Aumento = Aumento del objetivo x Aumento del ocular.  Límite de resolución: es la distancia más pequeña entre dos puntos necesaria para que estos dos puntos puedan diferenciarse como tales (como dos puntos). El límite de resolución del microscopio óptico es de 240 nm = 0,24 µm.  PREPARACIÓN DE MUESTRAS (se utiliza un portaobjetos): 1. Fijación. Consiste en poner la muestra en un líquido conservador: formol. 2. Inclusión. Consiste en introducir la muestra en una sustancia para endurecerla: parafina. 3. Corte. La muestra se corta de tal forma que deje pasar la luz (corte muy fino de 5 µm aproximadamente): micrótomo. 4. Tinción. Las muestran son transparentes, así que para poder observarlas a microscopio necesitamos realizar una tinción (colorantes):  Hematoxilina: colorante básico que tiñe los componentes ácidos de los tejidos (núcleo de color violeta).  Eosina: colorante ácido que tiñe los componentes básicos de los tejidos (citoplasma de color rosa). Otros tipos de microscopio óptico (células vivas)  Microscopio de contraste de fases: células vivas sin colorear (en cultivos).  Microscopio interferencial de Normarski: imágenes de aspecto tridimensional.  Microscopio de fluorescencia: se utiliza en técnicas inmunocitoquímicas. La fluorescencia es la capacidad que tienen algunas sustancias de tal manera que cuando se iluminan (excitan) con luz de una determinada longitud de onda, emiten luz con una longitud de onda diferente.  Microscopio confocal: es una variación del microscopio de fluorescencia. La fuente de luz es un rayo láser. El microscopio confocal divide la muestra en tres planos (arriba, medio y abajo) y permite seleccionar uno y reconstruirlo tridimensionalmente para estudiarlo. * Todos los microscopios ópticos utilizan lentes de cuarzo. Microscopios electrónicos Los microscopios electrónicos utilizan electrones en lugar de luz. En este caso se utilizan lentes electromagnéticas. Las imágenes que obtenemos de los microscopios electrónicos son en blanco y negro (se pintan a ordenador). Hay dos tipos de microscopios electrónicos: David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019  Microscopio electrónico de transmisión: los electrones salen de un filamento de tungsteno y llegan a la muestra al chocar con la placa. Las muestras deben ser finas (corte de 0,2 nm) para que los electrones puedan penetrarlas. Se analizan los electrones que se transmiten.  Microscopio electrónico de barrido: obtenemos imágenes tridimensionales de la muestra. Permite estudiar estructuras más grandes. Se analizan los electrones retrodispersados. El límite de resolución es de 2,5nm (el límite de resolución es más importante que el aumento, pues es el responsable de que la imagen se vea más nítida). La muestra se metaliza con oro.  PREPARACIÓN DE MUESTRAS (se utilizan rejillas): 1. Fijación: glutaraldehído y osmio. 2. Inclusión: epon (sustancia líquida en frío y sólida en calor). 3. Corte: ultramicrotomo (corte de 50nm). 4. Contraste: uranilo y plomo. * Las muestras se deshidratan (secado al punto crítico) y se metalizan (ME de barrido). Lo que se observa de un color más oscuro en la imagen se denomina elecrodenso y lo que se ve con un color más claro, electrolúcido. DIFERENCIA DE IMÁGENES ENTRE EL MICROSCOPIO ÓPTICO Y ELECTRÓNICO i M.O. M.E. De barrido De transmisión David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 TÉCNICAS ESPECIALES  Histoquímicas o citoquímicas. Se utilizan para localizar y caracterizar sustancias concretas de células y tejidos (dan información). - PAS: localizar azúcares (color rojo). - SUDÁN III: localizar lípidos y grasas (color rojo y negro).  Inmunnocitoquímicas. Utilizan anticuerpos y son más precisas para localizar proteínas. Se utilizan una serie de marcadores para ver concretamente la proteína que buscamos y distinguirla de las demás. Estos marcadores son: - M. óptico: peroxidasas y marcadores fluorescentes. - M. electrónico: oro coloidal.  Técnica histoquímica de lectina. Igual que las inmunocitoquímicas, pero para azúcares.  Hibridación in situ con fluorescencia (FISH). Se utiliza para detectar ARN y ADN, más concretamente para observar mutaciones como las trisomías.  Autorradiorafía. Consiste en añadir isótopos radiactivos a la célula viva para ver hacia dónde va. Para ver la radiactividad se utiliza una capa de plata, ya que la plata precipita donde hay radiactividad.  Criofractura (solo M.E.). La muestra se congela y se fractura con un cuchillo a nivel de la bicapa lipídica. La membrana se secciona por la mitad.  Tecnología de la proteína verde fluorescente (GFP). Se descubrió en medusas que emitían luz fluorescente. Por ingeniería genética podemos añadir los aminoácidos de esas proteínas a las células vivas y así sintetizarlas. De esta forma obtenemos células vivas con proteínas fluorescentes (así podemos ver el movimiento de esas células).  Tomografía electrónica. Permite estudiar estructuras tridimensionales (ej: mitocondrias) con el microscopio electrónico de transmisión. Se necesitan cortes gruesos de la estructura y un microscopio de alto voltaje para verlos.  Fraccionamiento celular (se utiliza mucho en bioquímica). Permite aislar orgánulos: los órganos se trituran y se introducen en tubos de ensayo, se centrifugan a velocidades cada vez mayores y los orgánulos precipitan.  Cultivos celulares. Se aíslan células de órganos o líneas celulares (células HeLa) y luego se cultivan con una serie de nutrientes para que sigan viviendo y se reproduzcan. La ventaja es que no se matan animales. La desventaja es que no son iguales que las células humanas. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 3. MEMBRANA PLASMÁTICA INTRODUCCIÓN La membrana plasmática es la estructura que delimita la célula y separa el interior celular del exterior celular. Tiene un grosor muy fino de 7-10nm. Presenta permeabilidad selectiva, es decir, solo deja pasar ciertas sustancias. Solo es posible verla a microscopio electrónico y tiene dos capas electrodensas y una electrolúcida (membrana trilaminar). En 1972, Singer y Nicolson propusieron el modelo de mosaico fluido (se demostró por criofractura), que se basa en que la membrana es una bicapa lipídica compuesta por fosfolípidos y proteínas dispersas (es fluida porque todo se encuentra en movimiento). Composición química de la membrana:  40% de lípidos: fosfolípidos, colesterol (del que depende la fluidez) y glucolípidos (dispuestos hacia el exterior).  60% de proteínas: periféricas (en el exterior, unidas débilmente), integrales (denominadas transmembrana cuando atraviesan toda la membrana) y proteínas ancladas a lípidos (se encuentran por fuera de la membrana unidas fuertemente a un ácido graso de la bicapa). * La fosfatidilserina es un aminoácido que se encuentra en la membrana interna y que, cuando muere, va hacia fuera de la célula para ser fagocitada. El glucocálix constituye el conjunto de azúcares que podemos encontrar en la superficie externa de la membrana plasmática. Estos son oligosacáridos unido a proteínas y a lípidos, dando lugar a glucoproteínas y glucolípidos, respectivamente. Normalmente, no se puede observar al microscopio (únicamente en células grandes del intestino). El glucocálix interviene en los procesos de identificación celular. * Las membranas presentan una estructura asimétrica en cuanto a la distribución de sus componentes: lípidos, proteínas y glúcidos. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Transporte de moléculas pequeñas ✦ Difusión pasiva simple: las moléculas atraviesan por sí mismas la membrana a través de los lípidos de la bicapa lipídica. Este paso se hace a favor de gradiente de concentración y sin gasto de energía. Pueden pasar: moléculas NO polares como gases (O2, N2…), moléculas lipídicas (hormonas, esteroides…) y moléculas polares SIN carga (agua, CO2, urea…). David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 ✦ Difusión pasiva facilitada: se realiza también a favor de gradiente de concentración y sin gasto de energía. Las moléculas atraviesan la membrana gracias a que se unen a unas proteínas transmembrana transportadoras específicas: - Permeasas: al unirse a la molécula que van a transportar, cambian su conformación, lo que les permite trasladar las moléculas de un lado de la membrana al otro. - Proteínas canal: son canales acuosos a través de los cuales pasan los iones por ósmosis. ✦ Transporte activo: se realiza en contra de gradiente de concentración (con gasto de energía) gracias a unas proteínas transmembrana transportadoras llamadas bombas, que transportan las moléculas desde el lugar más diluido (menor carga) al más concentrado (mayor carga). La bomba sodio/potasio bombea en contra de gradiente electroquímico 3 cationes de sodio (Na+) hacia el exterior y 2 cationes de potasio (K+) hacia el interior por cada molécula de ATP. * La fibrosis quística es una mutación del canal de cloruro. Es muy importante a nivel de las vías respiratorias pues en necesario para que se expulse el agua. Transporte de macromoléculas ENDOCITOSIS  Fagocitosis. Los pseudópodos de células fagocitarias (macrófagos, neutrófilos…) engloban partículas grandes (bacterias u otras células) formando un fagosoma, que pasa al interior celular.  Pinocitosis. Es un mecanismo para captar líquidos y partículas disueltas, estos materiales quedan atrapadas por una pequeña invaginación de la superficie de la membrana, la cual se cierra y estrangula dando lugar a pequeñas vesículas llamadas vesículas pinocíticas. La membrana se pliega gracias a la clatrina, que se polimeriza y forma una red.  Endocitosis independiente de clatrina. Se forman caveolas (invaginaciones de la membrana que originan vesículas sin clatrina), que tienen una proteína llamada caveolina (abundante en el epitelio de vasos sanguíneos). * Los virus como el VIH también realizan estos mecanismos de endocitosis: utilizan caveolas, clatrina y otros mecanismos. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 EXOCITOSIS Consiste en la secreción de partículas hacia el medio externo de la célula. Todos los materiales destinados a ser secretados se sintetizan en el retículo endoplasmático y luego pasan por el aparato de Golgi. En este orgánulo, los productos que van a ser secretados se reúnen y salen en vesículas secretoras, que se dirigen a la membrana plasmática con la que se fusionan para liberar su contenido al exterior. DIFERENCIACIONES DE MEMBRANA Se denominan así las regiones de la membrana plasmática que están especializadas en diferentes funciones. Estas son:  Microvellosidades. Son evaginaciones (pliegues) de la membrana plasmática hacia el exterior que contienen en su interior filamentos de actina. Las encontramos en la superficie apical de las células. Hay de dos tipos: - Borde en chapa: microvellosidades cortas, abundantes y del mismo tamaño (regulares). - Estereocilios: microvellosidades muy largas, de tamaño irregular y a veces ramificadas.  Invaginaciones. Son repliegues de la membrana plasmática a nivel basal (estriaciones basales hacia el interior celular).  Interdigitaciones. Son pliegues de células continuas. La membrana de una célula se pliega mucho y la otra célula “se adapta” a esa forma y se pliega también.  Espacios intercelulares. Son huecos entre dos células (canalículos) que permiten el paso de sustancias. Por ejemplo, la bilis del hígado. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 COMPLEJOS DE UNIÓN Son estructuras que permiten la unión de células entre sí ó la unión de una célula a la matriz extracelular. Muchas de esas uniones son permanentes, pero otras no. Uniones de tipo estable:  Unión estrecha (zónula occludens). Sirve para unir células y sellar el paso de sustancias entre ellas.  Unión adherente (zónula adherens). Sirve para mantener unidas las células, pero no impide el paso de sustancias. Entre las dos membranas se encuentran moléculas de adhesión. A esa unión llegan filamentos de actina.  Desmosoma (mácula adherens). Permite unir las células por un punto concreto (unión más fuerte). Unión célula a célula. A esta unión llegan filamentos intermedios, fundamentalmente de queratina. Por fuera presentan una capa densa llamada placa. * Hemidesmosoma. Presenta una composición diferente al desmosoma. Une la célula a la matriz (NO célula a célula).  Unión comunicante (GAP ó nexo). Permite la comunicación entre células. Hay estructuras llamadas conexonas (cilindro hexagonal hueco formado por conexinas) que permiten el paso de sustancias (conexión entre células) a través del espacio hueco que deja en su interior en forma de túnel.  Adhesión focal (unión puntual). Son puntos de unión entre las células y la matriz. Cuando la célula se desplaza, desaparece y se forman otros nuevos. A esas uniones llegan filamentos de actina. * Pénfigo: enfermedad autoinmune que se caracteriza por la formación de vesículas con posteriores alteraciones pigmentarias, haciendo que la piel se rompa, entre líquido… David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 4. NÚCLEO INTERFÁSICO El núcleo es la parte más importante de la célula. Es el encargado de contener toda la información genética en el ADN. Está implicado en los procesos de síntesis de todos los tipos de ARN y controla todas las actividades celulares. Es la característica principal que diferencia las células procariotas de las eucariotas. El núcleo interfásico es un núcleo metabólicamente activo, aunque cuando está en esta fase recibe el nombre de núcleo en reposo. El núcleo celular fue descubierto por Brown en 1833, pero anteriormente Leeuwenhoek ya lo observó en los eritrocitos del salmón. ✦ Forma: esférica, alargada, aplanada, irregular… (se adapta a la forma de la célula). También existen núcleos lobulares (eosinófilos), polilobulares (neutrófilos) y en herradura (monocitos). Conociendo la morfología del núcleo podemos conocer la de la célula. ✦ Tamaño: variable en función de la célula. Ocupa aproximadamente un 10% de la célula. El tamaño depende del grado de diferenciación. Cuanto más diferenciada está la célula, más grande es el núcleo, y viceversa. ✦ Número de núcleos: la mayoría de células tienen un núcleo (uninucleadas), pero hay células que tienen dos (binucleadas) o muchos (multinucleadas - como los osteoclastos). ✦ Posición del núcleo. Normalmente, tienen una posición central en la célula. Pero también pueden encontrarse en posición periférica (adipocitos) ya que tienen sustancias que lo desplazan (como la grasa). COMPONENTES DEL NÚCLEO  ENVOLTURA NUCLEAR. Es una doble membrana (interna y externa) que rodea el núcleo y separa el citoplasma del nucleoplasma. Tiene ribosomas en su membrana externa. Es la continuación del retículo endoplasmático. Solamente es visible a microscopio electrónico.  POROS NUCLEARES. Permiten la comunicación y el paso de sustancias entres el núcleo y el citoplasma. Las sustancias que se sintetizan en el núcleo salen al citoplasma a través de los poros nucleares y al revés. Las moléculas muy pequeñas pasan libremente (difusión pasiva) y las moléculas más grandes necesitan un transporte activo (gasto de energía). * Complejo de poro: zona de estructura octagonal formada por muchas nucleoproteínas donde aparecen los poros. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019  LAMINILLAS ANILLADAS. Son envolturas nucleares apiladas presentes en muy pocas células: embrionarias, tumorales y gónadas (células que se dividen muy rápidamente).  LÁMINA NUCLEAR. Zona densa que se encuentra por debajo (interior) de la envoltura nuclear que pertenece a los filamentos intermedios. Formada por las láminas A, B y C (proteínas). Su función principal es organizar la cromatina y la envoltura nuclear. * Laminopatías: progeria infantil (lámina A anormal, lo que provoca un envejecimiento prematuro).  MATRIZ NUCLEAR. Es una red fibrilar que funciona como nucleoesqueleto. Su función principal es dar soporte a la célula, la organización espacial de los componentes del núcleo y el anclaje de los mecanismos implicados en las actividades del núcleo. Está formado por actina (diferente de la del citoplasma) y muchas otras proteínas.  NUCLEOPLASMA. Es el jugo nuclear (equivalente al citosol), un líquido compuesto por agua y otras moléculas como enzimas, ATP, iones y proteínas relacionadas con la síntesis y el empaquetamiento de los ácidos nucléicos.  NUCLEOLO. No está rodeado por membranas. Es el lugar donde se produce la transcripción y el procesamiento del ARNr y el ensamblaje del ARNr a las proteínas específicas para formar los ribosomas (fábrica de ribosomas). Su forma es redondeada, su tamaño variable (mayor cuantos más ribosomas sintetice la célula – célula muy activa). Hay células que no presentan nucléolos, otras que tienen uno y otras que presentan más (10 máximo), es decir, el número de nucléolos es variable. - Ciclo del nucléolo: cambia en función de la célula. Durante la interfase, el número de nucléolos disminuye y se hacen más grandes; y durante la mitosis, el nucléolo desaparece. - Cromatina asociada al nucléolo (cromatina condensada por fuera del nucléolo). Hay 3 zonas en el nucléolo relacionadas con la síntesis de ribosomas. Según la zona distinguimos: o Centro fibrilar: estructura redondeada moderadamente electrodensa. o Zona fibrilar densa (pars fibrilar): fibrillas densas. o Zona granular (pars granular): pequeños granulillos.  CUERPOS NUCLEARES. Todas aquellas estructuras que se encuentran dentro del núcleo y no son nucléolo. Los Cuerpos de Cajal (descubiertos por Cajal en 1903) se encargan del procesamiento de diferentes tipos de ARN. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019  CROMATINA (sustancia coloreada). Es el componente más importante, está formado por ADN y moléculas asociadas a proteínas. Los colorantes básicos como la hematoxilina tiñen la cromatina al unirse al ácido del ADN. - Técnica histoquímica de la tinción de Feulgen: permite teñir los ácidos nucléicos de rojo. - Técnica cuantitativa: permite saber la cantidad aproximada de cromatina pues, cuanta más cantidad de ADN, más roja se tiñe. Dos tipos de cromatina:  Eucromatina. Se encuentra poco condensada. Se descondensa en la interfase.  Heterocromatina. Se encuentra muy condensada asociada al nucléolo. No se descondensa durante la interfase. El corpúsculo de Barr es la condensación de la cromatina de uno de los cromosomas X en algunas células somáticas de las hembras (se denomina palillo de tambor en neutrófilos). En las mujeres el cromosoma X se inactiva y aparece en algunas células y en otras no (por ello, podemos diferenciar las células de hombres y de mujeres). A microscopio la cromatina se ve como fibrillas y pueden ser de dos tipos: fibras de 10nm (10% - muy poca cantidad) y fibra de 30nm (90% en eucromatina - muy abundante - y 100% en heterocromatina). * Si una célula tiene mucha eucromatina significa que es muy activa, si tiene mucha heterocromatina es inactiva. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 5. CROMOSOMAS Los cromosomas son estructuras con forma de bastón que se observan cuando la célula se está dividiendo (tras romperse la envoltura nuclear). Están constituidos por ADN e histonas. Durante la interfase el material genético se observa en la cromatina, al final de la mitosis ya se observan los cromosomas. La mayoría de las células humanas son somáticas o diploides (2n) (no especializadas en la reproducción sexual), que poseen dos ejemplares de cada cromosoma. En la especie humana hay 46 cromosomas (23 pares). En cambio, las células germinales son haploides (n) y solo tienen un juego cromosómico de cada tipo. MORFOLOGÍA DE LOS CROMOSOMAS La observación de los cromosomas se realiza en la metafase de la mitosis, ya que es la fase de máxima condensación de los cromosomas. Los cromosomas tienen dos componentes simétricos llamados cromátidas (cada una con su molécula de ADN) (durante la anafase los cromosomas presentan una sola cromátida, ya que las cromátidas hermanas se han separado). DIFERENCIACIONES. Son estructuras de los cromosomas que hace que podamos diferenciar unos de otros.  Centrómero: estrechamiento por donde se unen las dos cromátidas. Divide cada cromátida en dos brazos. Está formado por ADN y el cinetocoro (estructura proteica).  Cinetocoro: estructura proteica trilaminada del centrómero donde se unen los microtúbulos del huso (centro organizador de microtúbulos).  Constricciones: estrechamiento menor del centrómero relacionada con la formación del nucléolo (célula en interfase).  Satélites: estructura que se forma cuando las constricciones secundarias están cerca del extremo del cromosoma.  Telómero: extremo del cromosoma. Es una zona débil y frágil que da estabilidad a los cromosomas. Se va perdiendo en cada división. * Telomerasa: complejo enzimático que se encarga de recuperar los telómeros. Solo se encuentra en algunas células (como las cancerígenas). TIPOS DE CROMOSOMAS. Según la posición del centrómero - Metacéntricos: 2 brazos aproximadamente iguales. - Submetacéntricos: 1 brazo más corto que el otro. - Acrocéntricos: brazos muy desiguales (1 mucho más corto). - Telocéntricos: presentan solo 1 brazo. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 ORGANIZACIÓN DEL CROMOSOMA Cromatina (no condensada) = Cromosoma (condensado) El cromosoma típico tiene un tamaño de 10µm. El ADN sin empaquetar presenta una longitud de 7,2cm y se empaqueta más de 7000 veces (grado de empaquetamiento), lo que permite concentrar gran cantidad de ADN en un pequeño volumen. La cromatina está formada por ADN asociado a proteínas histonas y proteínas no histonas.  Las histonas son proteínas muy básicas (de carga muy positiva). Tipos: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Cada 200 pares de bases en el ADN hay: 1H1, 2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4.  Nucleosoma: son estructuras fundamentales de la cromatina. El núcleo del nucleosoma presenta 8 partículas (8 histonas): 2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4 (la H1 no forma parte). El ADN da aproximadamente 2 vueltas al octeto de histonas. El segmento de ADN que se encuentran entre 2 nucleosomas se denomina ADN espaciador. Al conjunto de nucleosomas sin enrollar se le denomina “collar de perlas”.  Fibra de 30nm: resulta del plegamiento de la fibra de 10nm formando una estructura de solenoide (muelle) al unirse los nucleosomas por la H1 alrededor de un eje. Posteriormente, comienza a plegarse de nuevo formando bucles en un esqueleto proteico (esqueleto nuclear). Posteriormente, sigue plegándose hasta llegar a formar el cromosoma. MÉTODOS DE ESTUDIO DE CROMOSOMAS y BANDEO CROMOSÓMICO Los cromosomas no se estudian de igual modo que el resto de estructuras celulares, se estudian en metafase. Para ello, se realiza una extensión: las células sanguíneas como los glóbulos blancos son sometidas a una droga (para que dejen de reproducirse) y se utiliza agua (para que la célula se rompa), de esta forma los cromosomas quedan libres. Luego se ponen en un portaobjetos y se realiza una tinción para poder verlos a microscopio. El bandeo cromosómicos consiste en teñir los cromosomas por bandas (no homogéneas – oscuras y blancas) utilizando ciertos colorantes. El patrón de bandas permite analizar el cromosoma y detectar anomalías. Hay varios tipos de bandeo, el más utilizado es el bandeo G (giemsa). David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 CARIOTIPO El cariotipo es la disposición ordenada (de más grande a más pequeño) de las fotos de los cromosomas de un individuo.  La especie humana presenta 46 cromosomas (2n): 44 son autosomas (se encuentran tanto en hombres como en mujeres) y 2 son heterocromosomas o cromosomas sexuales (X e Y) (XX en mujer y XY en hombres).  Al realizar un cariotipo, los cromosomas se disponen en parejas (cromosomas homólogos) de tal manera que los brazos cortos se dirigen hacia arriba y los largos hacia abajo, y se les da una letra de la A hasta la G, formando 7 grupos.  Un idiograma es la representación dibujada de las parejas de cromosomas homólogos, ordenados de mayor a menor.  Las alteraciones del cariotipo humano se asocian a enfermedades como las monosomías, trisomías, polisomías… GENOMA HUMANO El genoma humano comprende de la información genética de la especie humana. Un gen es el conjunto de todas las secuencias de ADN necesarias para producir ADN funcional. El genoma humano tiene 3200 millones de pares de bases, es decir, unos 25000-30000 genes aproximadamente. El 1,5% del genoma humano codifica proteínas. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 6. CITOSOL, INCLUSIONES y RIBOSOMAS CITOSOL El citosol o hialoplasma (55%) es el medio líquido intracelular que rodea los orgánulos. Citosol + Orgánulos = Citoplasma COMPOSICIÓN QUÍMICA El citosol está formado por agua (80%), proteínas y enzimas, ARN, reserva energética (glúcidos y grasa), y materiales de construcción (aminoácidos, azúcares…). FUNCIONES - Procesos metabólicos: glucólisis, glucogenogénesis, fermentaciones (láctica y alcohólica), glucogenolisis, síntesis de aminoácidos y de ácidos grasos… - Procesos vitales. Movimiento intracelular (cuando la célula se encuentra en división)… - Regulación del pH intracelular. Próximo a la neutralidad (≈7,4). - Degradación de proteínas. Proteasoma (complejo de proteínas donde se degradan las proteínas mal plegadas, dañadas… - la ubiquitina se une a esas proteínas dañadas). - Transporte de lípidos (colesterol) de unos orgánulos a otros. INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS Las inclusiones citoplasmáticas o paraplasma son estructuras que aparecen en la célula como resultado del metabolismo de la célula, pero NO son vitales.  Glucógeno. Almacén de glucosa. Es un polisacárido de reserva animal que se encuentra principalmente en células musculares y en las del hígado (hepacitos). La célula obtiene energía degradando el glucógeno para obtener glucosa. Presenta un aspecto en forma de racimo de uva (gránulos α) y para verlo a microscopio es necesario utilizar la técnica PAS (se observan como puntos electrodensos llamados gránulos β).  Vacuolas lipídicas. Son gotas de grasa. Los adipocitos acumulan gran cantidad de esas gotas lipídicas. Para verlas a microscopio se fijan por congelación ó se utiliza Sudán rojo o negro (ya que tiñe las vacuolas lipídicas).  Inclusiones cristalinas de proteínas. Se disponen de forma organizada, como si fuesen cristales en células determinadas. Los cristales de Reinke se encuentran en el citoplasma de las células de Leydig del testículo.  Pigmentos. Son sustancias que dan color a la célula. Pueden ser de dos tipos:  Endógenos. Son aquellos que fabrica la célula. Derivan de la hemoglobina: hemosiderina (color amarillo) y bilirrubina (color amarillo anaranjado, no se acumula). Otros son melanina (color marrón, función de protección) y lipofuscina (color pardo, se acumula en células de personas mayores).  Exógenos. Son aquellos no fabricados por el organismo. Son los carotenos (zanahoria) y los minerales (alquitrán del tabaco, se acumula en el pulmón, color negro). También la tinta de tatuajes es un tipo de pigmento exógeno (artificial). David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 RIBOSOMAS Los ribosomas son complejos macromoleculares de pequeño tamaño (20-25nm) NO rodeados de membrana. Puede haber hasta 10 millones de ribosomas por célula (varía en función de la actividad de esta). Están formados por proteínas y ARNr. La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Fueron descubiertos por Palaude (1955). Los ribosomas de las células procariotas son ribosomas 70S, mientras que los de las células eucariotas son ribosomas 80S. Ribosomas de células eucariotas:  Monorribosomas. Son aquellos que se encuentran aislados.  Polirribosomas o polisomas. Son grupos de 15 o 20 ribosomas (forma de espiral).  Ribosomas unidos al retículo endoplasmático rugoso.  Ribosomas de mitocondrias (55-60S) y de cloroplastos (70S). ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los ribosomas están formados por un 60% de proteínas y un 40% de ARNr. Están formados por dos subunidades: mayor (60S) y menor (40S). El ribosoma completo es 80S. - Subunidad mayor 60S: ARNr 28S, 5´8S, 5S y 49 proteínas (L1, L2, L3 … L49). - Subunidad menor 40S: ARNr 18S y 33 proteínas (S1, S2, S3 … S33). FUNCIÓN La función principal de los ribosomas es la traducción y síntesis de proteínas a partir de un molde de ARN mensajero. El ARNm (sintetizado en el núcleo) va al citoplasma y se une a la subunidad menor del ribosoma, mientras que la subunidad mayor realiza la síntesis. El ARNm es leído por muchos ribosomas a la vez (polisoma). Conforme se va sintetizando la proteína, esta se va plegando para adquirir la estructura tridimensional (funcional). Las chaperonas (proteínas) son las encargadas de que se pliegue.  Ribosomas libres. Sintetizan las proteínas que van al núcleo, mitocondrias, peroxisomas, citosol y membrana plasmática.  Ribosomas asociados al retículo endoplasmático rugoso. Sintetizan las proteínas que van al RE rugoso, aparato de Golgi, lisosomas, membrana plasmática, y los destinados a ser secretados por la célula. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 BIOGÉNESIS DE RIBOSOMAS La mayoría de componentes se sintetizan en el nucléolo y otros, en el núcleo o fuera de él. Pero todos esos componentes se ensamblan en el nucléolo.  En el nucléolo se sintetiza los ARNr 28S, 18S y 5´8S.  El ARNr 5S se sintetiza en el núcleo (fuera del nucléolo).  Las proteínas de los ribosomas se sintetizan en los ribosomas del citosol. Las proteínas entran por los poros nucleares al núcleo y van al nucléolo. En el nucléolo se ensamblan todos los componentes formando la subunidad mayor y la subunidad menor del ribosoma, que salen al citoplasma (donde se unirán para realizar la síntesis de proteínas). David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 7. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO, APARATO DE GOLGI Y LISOSOMAS George Palade (Premio Nobel en 1974) fue quien descubrió los ribosomas y quien encontró la relación entre el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y los lisosomas. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO El retículo endoplasmático constituye una red de membranas que se extiende por todo el citoplasma (generalmente, es el orgánulo más desarrollado y voluminoso). Se observa a microscopio electrónico. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Está formado por una serie de cisternas (sacos aplanados), túbulos (forma de tubo) o vesículas (redondeadas). En función de si tiene o no ribosomas en su superficie distinguimos entre retículo endoplasmático rugoso (RER) y retículo endoplasmático liso (REL). El lumen hace referencia al interior del orgánulo. En el retículo endoplasmático, el lumen está compuesto por una mezcla de proteínas (por ejemplo, si una célula fabrica insulina, el lumen del RE tendrá insulina). La membrana del retículo endoplasmático es más fina que la membrana plasmática y está compuesta por un 30% de lípidos y un 70% de proteínas. TIPOS DE RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO ✦ Retículo endoplasmático rugoso. Es aquel que presenta ribosomas pegados en su superficie. Está muy desarrollado en células que sintetizan proteínas (células plasmáticas – fabrican anticuerpos). ✦ Retículo endoplasmático liso. Es aquel que en su superficie NO presenta ribosomas. Está muy desarrollado en células secretoras de hormonas esteroideas (sintetizan lípidos) y musculares. * El RE rugoso y el RE liso están unidos entre sí y a la envoltura nuclear. Es la misma membrana, pero cada zona desempeña unas funciones específicas. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 FUNCIONES RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO  Síntesis de proteínas. Los ribosomas unidos a las membranas del RE se dedican a la síntesis de proteínas y a su correcto plegamiento (estructura tridimensional). Estas proteínas son de dos tipos: proteínas transmembrana (llevadas a la membrana del RE) y proteínas solubles en agua (llevadas al interior del RE).  Inicio de la glicosilación de proteínas. Consiste en la incorporación de hidratos de carbono a las proteínas. La mayoría de las proteínas sintetizadas en el RE rugoso son glicosiladas. Este proceso se termina en el aparato de Golgi. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO  Síntesis de lípidos. Fosfolípidos, colesterol y derivados lipídicos (a. biliares y hormonas).  Detoxificación de sustancias (complejo P450). Transforma las sustancias tóxicas liposolubles (tales como pesticidas, cancerígenos...) en sustancias hidrosolubles que pueden ser eliminadas por la célula.  Almacén de calcio. Importante en células musculares. APARATO DE GOLGI El aparato de Golgi fue descubierto por Camilo Golgi (1898). Para verlo a microscopio necesitamos utilizar técnicas inmunocitoquímicas ya que no se tiñe con hematoxilina ni eosina. Las células en las que se sintetizan muchas glicoproteínas presentan un aparato de Golgi muy desarrollado. El aparato de Golgi está formado por cisternas aplanadas dispuestas en apilamientos llamados dictiosomas. Cada dictiosoma tiene a su alrededor una serie de vesículas, túbulos y, en algunas células, gránulos de secreción (mucho más pequeños que las vesículas). El lumen de los dictiosomas del aparato de Golgi es una mezcla de proteínas variable en función de las proteínas que sintetice la célula (al igual que el RE). La membrana del aparato de Golgi está compuesta por un 65% de proteínas y un 35% de lípidos (intermedia entre la membrana plasmática y la del retículo). Las membranas están polarizadas, es decir, la composición de las membranas es variable. Se diferencian dos caras diferentes:  Cara CIS o de formación. Es la que se encuentra más próxima del retículo endoplasmático y recibe sustancias (proteínas sintetizadas) del RER.  Cara TRANS o de maduración. Mira hacia la membrana plasmática y está formado por las últimas cisternas del aparato (donde se liberan las proteínas). - Red TRANS Golgi (TGN). Es el conjunto de túbulos y vesículas que se encuentran más alejados de la cara trans (orientados en dirección trans). Se encarga de dirigir las proteínas a su destino final (secreción por exocitosis). TRANSPORTE A TRAVÉS DEL APARATO GOLGI  Modelo de transporte vesicular o cisternas estacionales. Este modelo defiende que las cisternas del aparato de Golgi son estructuras fijas. Cuando la proteína deja la cisterna 1 del dictiosoma, se transporta en una vesícula hasta la cisterna 2, y así sucesivamente. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019  Modelo de maduración de cisternas. Este modelo defiende que las cisternas del aparato de Golgi se desplazan. La proteína entra a la cisterna 1 (lado cis), formada por los cuerpos túbulo vesiculares provenientes del RE. Esta cisterna se mueve progresivamente y madura hasta llegar al lado trans donde se descompone en vesículas (dirección cis-trans). FUNCIONES ✦ Glicosilación de lípidos y proteínas. En el aparato de Golgi tiene lugar la segunda parte de la glicosilación tanto de las proteínas como de los lípidos (que consiste en añadirles azúcares). ✦ Procesos de secreción y reciclaje de la membrana plasmática. Las proteínas destinadas a ser secretadas son sintetizadas en el RE y posteriormente llevadas al aparato de Golgi, de donde salen dentro de las vesículas de secreción (TGN). Estas vesículas se fusionan con la membrana plasmática a la vez que vierten su contenido al exterior por exocitosis, lo que permite reponer los componentes de la membrana que se pierden en la endocitosis (reciclaje de la membrana). LISOSOMAS Los lisosomas son orgánulos de morfología muy variable (polimorfismo). Contienen más de 50 enzimas digestivos diferentes del tipo hidrolasa ácida (son los estómagos de la célula) y tienen un pH ácido óptimo (≈5). Para verlos a microscopio se utilizan técnicas citoquímicas e inmunocitoquímicas con fluorescencia. Fueron descubiertos por De Duve (1949).  Lisosomas primarios. Son lisosomas pequeños que solo contienen enzimas digestivos.  Lisosomas secundarios. Son lisosomas encargados de degradar sustancias más grandes. Contienen el material que van a degradar.  Cuerpos residuales. Son lisosomas más grandes encargados de acumular sustancias que no se pueden digerir. Los gránulos de lipofuscina (pigmento) son cuerpos residuales. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 FUNCIÓN DE DIGESTIÓN CELULAR En función de si las sustancias proceden del interior o del exterior celular distinguimos procesos de de fagocitosis y pinocitosis (del exterior celular) o de autofagia (sustancias propias).  Pinocitosis. La membrana (revestida por una capa interna de clatrina) se invagina y se estrangula formando una vesícula rodeada de clatrina. La cubierta de clatrina se pierde y la vesícula va al endosoma temprano, luego al endosoma tardío (cuerpos multivesiculares) y finalmente al lisosoma (donde se degrada).  Fagocitosis. Los pseudópodos de la membrana engloban las partículas (bacterias) y se forma un fagosoma (la bacteria entra en la célula y se va muriendo). El fagosoma va directo al lisosoma (una vez muerta la bacteria, se degrada). Hay bacterias que utilizan esta vía para entrar a las células e infectarlas.  Autofagia. Se degradan trozos enteros de citoplasma (la célula se come a sí misma). Cuando a las células no les llegan nutrientes se digieren a sí mismas para poder sobrevivir. Aparece una doble membrana que engloba al citoplasma y los orgánulos (vacuola autofágica) y que se fusiona con los lisosomas para degradarse. BIOGÉNESIS Y ENFERMEDADES LISOSOMALES BIOGÉNESIS Las enzimas del lisosoma se sintetizan en el RE rugoso. De ahí, viajan al aparato de Golgi donde se marcan con manosa-6-fosfato y se identifican como enzimas del lisosoma. Posteriormente, van al TGN donde se empaquetan en vesículas de clatrina y, finamente, van al endosoma y después al lisosoma. ENFERMEDADES LISOSOMALES Surgen cuando las células del paciente no contienen algún enzima del lisosoma y, por tanto, no pueden degradar sustancias concretas. Las causas de esta enfermedad son genéticas. Enfermedad del Tay-Sachs. A los que padecen esta enfermedad les falta la enzima hexosaminidasa-A (que rompe los lípidos de las neuronas). Esta enfermedad puede ocasionar defectos neuronales, retraso mental y muerte temprana. David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 8. MITOCONDRIAS y PEROXISOMAS MITOCONDRIAS Las mitocondrias son las centrales energéticas de las células. Se observan a microscopio electrónico (Palade). Las descubrieron diferentes científicos que les pusieron diferentes nombres: bioblastos (1884) y mitocondrias (1897). Posteriormente, se descubrió que realizaban la función de respiración celular. Las mitocondrias tienen un aspecto redondeado o filamentoso y se distribuyen por todo el citoplasma. El número de mitocondrias por célula oscila entre 300-800 aproximadamente (aunque hay algunas que tienen cientos de miles) - el número depende de la actividad de la célula (cuanto más activa, más mitocondrias). Hay gran cantidad de mitocondrias en las miofibrillas de las células musculares. ESTRUCTURA Las mitocondrias están delimitadas por una doble membrana (interna y externa), entre ambas se encuentra el espacio intermembranoso, y el interior de la mitocondria se denomina matriz mitocondrial. La membrana mitocondrial interna presenta unos pliegues hacia el interior denominados crestas mitocondriales. Cuanta más energía necesita la célula, el número de crestas mitocondriales es mayor. Hay dos tipos principales de crestas (aunque también hay otros): - Crestas laminares. Son las más típicas, tienen forma de lámina. - Crestas tubulares. Solo en algunos tipos de mitocondrias, como las que producen hormonas esteroideas. Se ven más irregulares a microscopio. En la membrana de las crestas (membrana mitocondrial interna) se observaron partículas (Fernández-Morán 1962) y se les llamó factor de acoplamiento o partículas F. Estas partículas F corresponden al complejo enzimático ATP-sintasa. COMPOSICIÓN QUÍMICA La membrana mitocondrial externa está compuesta por un 40% de lípidos (fosfolípidos y colesterol) y un 60% de proteínas (enzimas, porinas y complejo de Tom). El complejo de Tom es un complejo proteico translocador que se encuentra en la m. externa de la mitocondria y cuya función es permitir el paso de las proteínas sintetizadas en el citosol al interior de la mitocondria. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 La membrana mitocondrial interna se compone de un 20% de lípidos (cardiolipina, SIN colesterol) y un 80% de proteínas (cadena transportadora de e-). La ATP sintasa es una proteína transportadora de piruvato. El complejo Tim es un complejo proteico que se encuentra en la m. interna de la mitocondria y cuya función es introducir las proteínas en la matriz mitocondrial. La matriz mitocondrial contiene las enzimas que participan en procesos metabólicos como el ciclo de Krebs y la β-oxidación de ácidos grasos; entre ellas está la piruvato deshidrogenasa. También contiene ADN, mitorribosomas (55S), gránulos densos (acumulan Ca2+ - participan en la mineralización de los huesos) y en raras ocasiones tiene estructuras cristalinas, grasa… FUNCIONES  Producción de energía. La glucolisis (citosol) genera piruvato a partir de glucosa. El piruvato entra en la matriz mitocondrial gracias a la piruvato deshidrogenasa, donde se transforma en Acetil Co-A. La β-oxidación de ácidos grasos (matriz mitocondrial) también genera acetil Co-A. El acetil Co-A entra al ciclo de Krebs y produce CO2 como residuo (se expulsa). En el ciclo se generan e- y coenzimas reducidos NADH y FADH2 (a partir de NAD y FAD). Los e- se transfieren a las proteínas transportadoras de la membrana mitocondrial interna hasta el aceptor final (O2). Es entonces cuando se acumulan los protones de H+ en el espacio intermembrana y se genera un gradiente quimiosmótico que hace que vuelvan a la matriz mitocondrial atravesando la ATP-sintasa y produciendo energía en forma de ATP (energía química).  Otras funciones (interviene en otros procesos celulares):  Homeostasis del calcio.  Metabolismo de lípidos.  Producción de calor: termogénesis (UCP1).  Regulación de especies relativas de oxígeno.  Regulación de la apoptosis (muerte celular). BIOGÉNESIS y ORIGEN EVOLUTIVO BIOGÉNESIS Las mitocondrias se forman por división de otras mitocondrias y luego crecen. Las proteínas de las mitocondrias son sintetizadas por los ribosomas en el citosol, pero 13 de ellas son sintetizadas por las propias mitocondrias. ORIGEN EVOLUTIVO. Teoría endosimbionte Las células eucariotas son el resultado de una simbiosis de varias procariotas. Uno de estos procariotas habrían sido las mitocondrias, que proporcionarían al organismo simbionte energía a partir de la degradación aerobia de sustancias orgánicas. PEROXISOMAS Los peroxisomas están presentes en la mayoría de células, pero NO son vitales para ellas. Participan en las reacciones de oxidación. Las células del hígado y las del riñón son las que más peroxisomas tienen (el resto tienen pocos). Se observan a microscopio electrónico. Fueron descubiertos en 1954 y llamados microcuerpos; en 1965, De Duve les dio el nombre de peroxisomas. Cuando los peroxisomas son muy pequeños, se denominan microperoxisomas. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los peroxisomas son estructuras redondeadas delimitadas por una membrana simple, el contenido de estos se denomina matriz, donde se observa una estructura cristalina llamada nucleoide (NO en células humanas). Las células humanas del riñón presentan placas marginales de aspecto poliédrico (estructura cristalina). Los peroxisomas tienen enzimas oxidasas (que generan H2O2): D-aminooxidasa, oxidasa del acetil Co-A y urato-oxidasa del ácido úrico (solo en el nucleoide de NO humanos); y enzimas catalasas, que descomponen el agua oxigenada (H2O2). Las oxidasas producen H2O2 y la catalasa la eliminan. FUNCIONES  Detoxificación de peróxido de hidrógeno (H2O2).  β-oxidación de ácidos grasos. Pero en este caso, la energía no se aprovecha ya que no hay mecanismo para obtener ATP - se forma calor.  Degradación de purinas (bases púricas: adenina, guanina y uracilo). Forman ácido úrico que se puede acumular en las articulaciones.  Detoxificación de sustancias tóxicas (alcohol) y sustancias raras e infrecuentes (D-aa).  Biosíntesis de lípidos (plasmalógeno, colesterol, ácidos biliares…). BIOGÉNESIS Se forman como preperoxisomas (inmaduros) procedentes del retículo endoplasmático y se fusionan unos con otros para dar peroxisomas más grandes que crecen gracias a la acumulación de proteínas procedentes del citosol. Además, pueden dividirse para originar más peroxisomas. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 9. CITOESQUELETO El citoesqueleto constituye el esqueleto de la célula. Es el conjunto de filamentos que se extiende por el citoplasma y le da forma a la célula. El citoesqueleto se encarga de mantener la posición de los orgánulos y de los movimientos intracelulares y extracelulares. Las proteínas motoras son las que aportan la energía para que se produzca el movimiento. Filamentos del citoesqueleto:  Microtúbulos de tubulina (24-25nm).  Microfilamentos de actina (6-8nm).  Filamentos intermedios (8-12nm). 1. MICROTÚBULOS Los microtúbulos son estructuras con forma de cilindro hueco rectilíneo (no ramificado) que aparecen en todas las células y están presentes en estructuras dinámicas. Tienen una longitud variable. Hay dos tipos de microtúbulos: 1. Microtúbulos lábiles o citoplasmáticos. Son aquellos que se rompen fácilmente. 2. Microtúbulos estables. Son los centriolos, cilios y flagelos (se observan a microscopio). MICROTÚBULOS LÁBILES o CITOPLASMÁTICOS Para verlos a microscopio es necesario utilizar una serie de técnicas especiales. Cuando las células están en interfase presentan una disposición radial, y cuando la célula se encuentra en división forman el huso mitótico. Los microtúbulos están compuestos por tubulina (α, β, γ): las tubulinas α y β son los componentes principales; la tubulina γ solo aparece cuando el microtúbulo comienza a formarse. Las tubulinas α y β se unen formando el dímero αβ de tubulina. Estos dímeros se alinean uno detrás de otro formando un protofilamento. 13 protofilamentos forman un microtúbulo. Aparecen una serie de proteínas unidas al microtúbulo llamadas proteínas MAP. Son proteínas reguladoras encargadas del ensamblaje de los dímeros para formar el microtúbulo. Los microtúbulos son estructuras dinámicas que cambian continuamente de longitud y que presentan dos extremos:  Extremo + : de crecimiento rápido (disposición radial en la periferia de la célula – al lado del centrosoma).  Extremo - : de crecimiento lento (zonas donde el microtúbulo tiende a decrecer). CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTÚBULOS Son aquellas zonas de la célula donde crecen los microtúbulos: centrosoma (principal), cuerpo basal de los cilios y aparato de Golgi. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 PROTEÍNAS MOTORAS DE MICROTÚBULOS Las proteínas motoras son las que aportan la energía para que se produzca el movimiento. Estos movimientos requieren energía (ATP). - Kinesina: dirige los movimientos hacia el extremo + (periferia). - Dineína: dirige los movimientos hacia el extremo - (centro). Por ejemplo, la célula necesita mover la mitocondria. En función de donde quiera enviarla utilizará kinesina (hacia la periferia) o dineína (hacia el centro). FUNCIONES DE MICROTÚBULOS  Mantenimiento de la forma de la célula.  Mantenimiento de la posición de los orgánulos.  Transporte intracelular.  Movimiento del cromosoma durante la división celular. MICROTÚBULOS ESTABLES CENTRIOLOS Los centriolos los encontramos a nivel del centrosoma. Aparecen agrupados en parejas dispuestas perpendicularmente (diplosoma). El material denso que rodea a los centriolos se denomina material pericentriolar y es muy importante ya que contiene moléculas como γ tubulina. Los microtúbulos que forman cada centriolo se disponen en tripletes. 9 tripletes de microtúbulos forman un centriolo. 93 + 0 (9 tripletes dispuestos radialmente y ninguno en el centro). FUNCIONES  Organización del huso mitótico en la división celular. Hay células sin centriolos que también son capaces de dividirse (gracias al material pericentriolar).  Movimiento celular (cilios y flagelos – estructura similar a los centriolos). CILIOS Y FLAGELOS Son estructuras (digitaciones) con forma de dedo que sobresalen de la superficie de la célula. Presentan un esqueleto de microtúbulos. Algunos son móviles y otros inmóviles. Tanto los cilios como los flagelos presentan una estructura básica muy similar. Los cilios son cortos y numerosos mientras que el flagelo es único y largo (como el de espermatozoides). Los cilios los encontramos en las superficies de las células (en las vías respiratorias por ejemplo, para mover y expulsar la suciedad). * Hay un tipo de cilios denominados cilios primarios, que son únicos y cortos (aunque también hay largos) y generalmente inmóviles. Estos se acumulan en lo receptores (nariz). David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 ESTRUCTURA DE LOS CILIOS  Tallo ciliar (axonema). Es la parte que sobresale de la célula (92 + 2).  Cuerpo basal. Es la zona interna (93 + 0).  Zona de transición. Es la zona que se encuentra entre ambos (92 + 0). CILIOPATÍAS. Son enfermedades relacionadas con los cilios. o Situs inversus. Los órganos del organismo están del revés (izquierda derecha). Es debido a un defecto en el embrión. o Polidactilia. Transtorno genético que consiste en tener más de 5 dedos (manos o pies). 2. MICROFILAMENTOS Los microfilamentos o filamentos de actina son fibras delgadas, flexibles y ramificadas que se organizan formando haces (modo regular – esqueleto de microvellosidades) o redes (modo irregular – córtex celular). ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN Los microfilamentos están formados de actina. Se forman dímeros por unión de dos actinas G (actina soluble en el citosol) que se unen y se van ramificando formando cuerdas enrolladas. La actina F es la actina que forma el filamento (microfilamento = filamento de actina = actina F). Los microfilamentos presentan un extremo + y un extremo -. La proteína motora es la miosina (+). Están presentes tanto en células musculares (actina unida a la miosina formando filamentos) como en células no musculares (en estas, la miosina NO forma filamentos). David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Funciones de los microfilamentos: contracción muscular, dar forma de la célula (eritrocitos), complejos de unión (uniones adherentes), fagocitosis y pinocitosis, formación de protuberancias superficiales (microvellosidades, pseudópodos) y citocinesis. 3. FILAMENTOS INTERMEDIOS Los filamentos intermedios NO están implicados en el movimiento celular (por lo que NO tienen proteínas motoras) sino que tienen un papel estructural. Están formados por 50 proteínas diferentes. Cada tipo de filamento intermedio corresponde a un tipo de célula. Los filamentos intermedios tienen función de apoyo estructural (armazón interno). Son el lugar de fijación del ARNm, síntesis proteica y transmisión de señales. Los filamentos intermedios se forman cuando proteínas largas se enrollan formando dímeros, dos dímeros forman un tetrámero, que se disponen unos detrás de otros (tándem) para formar un protofilamento. 8 protofilamentos forman un filamento intermedio. TIPOS DE FILAMENTOS INTERMEDIOS  Filamento de queratina (tonofilamentos). Son típicos de células epiteliales. Forman parte de los desmosomas (zonas de unión entre células).  Filamentos de vimentina. Se encuentran en fibroblastos (tejido conjuntivo).  Filamentos de desmina. Típicos de células musculares.  Glicofilamentos o filamentos gliares. Se encuentran en osteocitos formados por la proteína ácida fibrilar gliar.  Neurofilamentos. Típicos de neuronas maduras.  Láminas nucleares (bajo la envoltura nuclear).  Otros filamentos: nestina (células madre del sistema nervioso central). David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 10. CICLO CELULAR: MITOSIS El ciclo celular es el período de tiempo y conjunto de modificaciones secuenciales que sufre una célula desde su formación hasta que se divide dando dos células hijas (o muere). Consta de dos partes:  Interfase o periodo en que la célula NO se está dividiendo: crece pero no sufre modificaciones.  División celular: la célula sufre grandes transformaciones: mitosis o cariocinesis (división del núcleo) y citocinesis (división del citoplasma). * No confundir mitosis con división celular (mitosis = división del núcleo). INTERFASE La interfase es un periodo largo en que la célula NO se divide. La mayoría de células se encuentran en interfase. Se subdivide en tres fases: - Fase G1 (gap ó growth): periodo en que la célula está creciendo. - Fase S (síntesis): fase en la que el material genético se duplica (cada cromosoma estará formado por dos cromátidas - durante esta fase, está aún sin condensar -). - Fase G2: fase corta en que la célula se prepara para la división. - Fase G0: las células que no se dividen, como las neuronales o musculares, se encuentran en esta fase en un “estado de reposo”. Hay situaciones en las que aunque estén en fase G0 las células pueden volver a G1 y comenzar a dividirse (como las del hígado). REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR El ciclo celular está muy regulado, en caso contrario daría lugar a enfermedades como el cáncer por ejemplo. La regulación del ciclo es muy compleja ya que intervienen gran cantidad de moléculas. Hay tres puntos de control (en donde se controla cómo está la célula y si todo está correcto para seguir con la división): David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 1. Punto de restricción (R): al acabar la fase G1, un poco antes de la fase S. La célula comprueba si el entorno es favorable (nutrientes que necesita, temperatura adecuada…), el estado del ADN y el tamaño que tiene (la célula). Está regulada por kinasas y factores de crecimiento (si no hay factores de crecimiento la célula entra en fase G0). 2. Punto de control G2: al acabar la G2. Verifica que se ha replicado todo el ADN y que no tiene daños. 3. Punto de control M (o del huso): a mitad de la mitosis. Se verifica que las cromátidas estén bien unidas al huso acromático y todas en su sitio. La regulación del ciclo está controlada por las proteínkinasas dependientes de ciclinas, que son grandes enzimas que mediante fosforilaciones activan otras proteínas. Para que la enzima se active necesita unirse a otra proteína: la ciclina (una vez activada ya puede realizar la reacción de fosforilación). Si hay mucha proteínkinasa, se une a la ciclina y puede activarse; en caso de que haya poca, la proteínclinasa no se une. Puntos de verificación o retrocontrol: son puntos en los que fundamentalmente se ve cómo está el ADN. Si el ADN está dañado la célula no se divide (ya que puede dar lugar a mutaciones, malformaciones…). Los puntos de verificación están controlados por las proteínas supresoras de tumores (son las que impiden que haya tumores. La más conocida es la p53 o “guardián del genoma”, es decir, detecta cuándo el ADN está dañado, en ese caso se activa y para el ciclo para intentar reparar el ADN. Si no puede reparar el ADN, inhibe la replicación o envía señales para que la célula muera por apoptosis. Cada proteína está regulada por otra, esa a su vez por otra… y así sucesivamente. MITOSIS La mitosis es un periodo continuo, pero lo dividimos en fases: profase (40%), prometafase y metafase (20%), anafase (10%) y telofase (30%). Suele durar aproximadamente una hora, aunque hay células que puede durar menos (unos 30 minutos) o mucho más (4 horas). David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 1. PROFASE ✦ Sabemos que una célula ha entrado en profase porque cambia de forma (tiende a redondearse). ✦ El núcleo aumenta de tamaño ya que aumenta la permeabilidad (entra agua y la célula se hincha). ✦ El nucléolo va desapareciendo y al final de la profase no se aprecia (se detiene la síntesis de proteínas ya que la célula utiliza toda su energía para dividirse). ✦ La cromatina comienza a condensarse formando los cromosomas. En la condensación de los cromosomas intervienen condensinas (ayudan a condensar) y cohesinas (unen las cromátidas hermanas). ✦ Formación del huso mitótico (conjunto de microtúbulos que parten de ambos polos de la célula y se dirigen al centro celular): cuando la célula entra en fase S, los centriolos se duplican (de 2 a 4 centriolos ó de un diplosoma a dos diplosomas). En esta fase, también aumenta el número de microtúbulos alrededor de los centriolos (cuando hay muchos microtúbulos alrededor de los centriolos se forma lo que se denomina áster, que tiene forma de estrella). ✦ Los diplosomas de centriolos se van separando cada uno con su áster. Conforme avanza la profase, los diplosomas están cada vez más separados (los microtubúlos de cada diplosoma se disponen enfrentados y van creciendo conforme se separan las parejas de centriolos). 2. PROMETAFASE Fase muy corta donde desaparece la envoltura nuclear y los cromosomas van a comenzar a moverse hacia el centro de la célula (gracias a los microtúbulos cinetocóricos). La envoltura nuclear se rompe porque las proteínas de la lámina nuclear se fosforilan y esta se desorganiza. *Formación de microtúbulos cinetocóricos: son aquellos microtúbulos del huso que están unidos a los cromosomas. Estos enganchan a los cromosomas y son los que hacen que se desplacen. 3. METAFASE En esta fase los cromosomas se encuentran en su máximo punto de condensación. Todos los cromosomas se disponen en el mismo plano de la célula (en el centro). La forma que adoptan se denomina placa ecuatorial o estrella madre. El huso metafásico está formado por microtúbulos cinetocóricos (los que enganchan) y microtúbulos polares (los que no enganchan a nada). 4. ANAFASE En esta fase se separan las cromátidas hermanas y cada una se va a un polo de la célula (adquieren forma de V). Durante esta etapa la célula comienza a estrecharse por el centro y alargarse. Las cromátidas hermanas se separan por los microtúbulos del huso mediante dos mecanismos: - Microtúbulos cinetocóricos: se van haciendo cada vez más cortos y así tiran de la cromátida (separada de su hermana por el centrómero del cromosoma). - Microtúbulos polares (los que no se unen a nada): interaccionan unos con otros (se deslizan unos sobre otros) y hacen que la célula se vaya alargando. 5. TELOFASE La célula entra en telofase cuando las cromátidas llegan a los polos de la célula. Los cromosomas se descondensan y la envoltura nuclear comienza a formarse de nuevo (se forma el núcleo). Los nucléolos vuelven a aparecer (se restablece la síntesis proteica) y el huso mitótico desaparece. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 CITOCINESIS Empieza en la anafase cuando la célula comienza a alargarse. A nivel externo comienza a aparecer un surco. Por la parte central, la célula se está estrangulando por el anillo contráctil (banda de actina y miosina que hay en la parte central de la célula que se contrae y hace el anillo cada vez más estrecho). El anillo se va cerrando hasta que las dos células hijas quedan unidas por el cuerpo intermedio (última estructura), que presenta vesículas, material denso… y proteínas que rompen la membrana, de esta forma se separan las dos células hijas. Los orgánulos se separan y se reparten entre las dos células hijas. Orgánulos muy numerosos (como mitocondrias) se dividen y se reparten directamente. Orgánulos complejos y únicos (como el aparato de Golgi) se reparten de una forma más compleja y aún no tan clara. David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 11. MEIOSIS y APOPTOSIS La meiosis es un tipo de reproducción celular cuya finalidad es producir los gametos de la reproducción sexual (espermatozoides y óvulos). Meiosis = disminución, pues disminuye el número de cromosomas. A partir de una célula diploide se forman 1-4 células haploides (en masculinas 4 y en femeninas 1). Célula 2n (diploide)  1-4 células n (haploides) Todos los gametos (células haploides) formados por meiosis son diferentes debido a la recombinación genética entre cromátidas no hermanas (profase I) y al reparto al azar de cromosomas homólogos (anafase I). DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS DIFERENCIAS MÁS IMPORTANTES ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS MITOSIS MEIOSIS Forma 2 células hijas genéticamente idénticas Forma 1-4 células hijas genéticamente distintas Tiene una división celular Tiene dos divisiones celulares En la profase I hay recombinación genética En la profase NO hay intercambio de genes entre cromátidas de cromosomas homólogos (NO recombinación genética) (cromátidas no hermanas) En la anafase I se separan los En la anafase se separan las cromátidas cromosomas homólogos Origina células haploides (con la No altera el número de cromosomas mitad de cromosomas) Duración larga (24 días). En células femeninas Duración corta (1 hora aprox.) hasta 50 años (en el 5º mes se para y se vuelve a activar cada mes con la menstruación) FASES DE LA MEIOSIS La meiosis se divide en dos divisiones sucesivas (1ª y 2ª división meiótica) entre las cuales existe un periodo corto de interfase (intercinesis) en la que NO hay duplicación del material genético. La fase más larga de la meiosis es la profase I. PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA 1. PROFASE I  Leptotene. Los cromosomas comienzan a condensarse (los primeros son los cromosomas sexuales X e Y en un periodo llamado preleptotene). Los cromosomas adoptan una disposición espacial específica denominada bouquet o ramillete: los cromosomas se unen por los telómeros a la envoltura nuclear (placas de unión). Así, los cromosomas se orientan para el apareamiento de fases posteriores. El nucléolo aumenta de tamaño. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019  Zigotene. Se produce la sinapsis o apareamiento de cromosomas homólogos. Cada cromosoma se alinea con su homólogo formando una estructura denominada tétrada (4 cromátidas) o bivalente (2 cromosomas). La sinapsis se produce en unas estructuras (armazón) denominadas complejos sinaptonémicos, que mantienen la estructura de los bivalentes (mantiene los cromosomas pegados). Tras el paquitene los complejos sinaptonémicos desaparecen.  Paquitene. Los cromosomas continúan condensándose y ocurre la sinapsis completa (todos los cromosomas forman bivalentes). En esta fase se produce la recombinación genética a través de los nódulos de recombinación, es decir, el intercambio de información genética entre los cromosomas del padre y los de la madre, favoreciendo así la variabilidad genética. Los nódulos de recombinación son complejos proteicos con enzimas que aparecen sobre el complejo sinaptonémico. Tras esta fase, cada cromátida presenta una información genética diferente.  Diplotene. Se produce la desinapsis. Los cromosomas comienzan a separarse, pero aun quedan unidos por unas zonas denominadas quiasmas, que indican los puntos donde se ha producido la recombinación genética. * En el caso del gameto femenino la meiosis se frena y entran en una fase denominada dictotene (diplotene en reposo). En este caso se descondensan los cromosomas y comienza la síntesis de ARN y proteínas.  Diacinesis. Se parece a la profase mitótica. El nucléolo (que había crecido) desaparece y comienza a formarse el huso acromático. La “terminalización” de los quiasmas es aparente, pero NO ocurre realmente. 2. PROMETAFASE I La envoltura nuclear se rompe por fosforilación de las láminas nucleares y los cromosomas comienzan a orientarse hacia el centro de la célula. 3. METAFASE I Los cromosomas llegan al grado máximo de condensación. En la placa ecuatorial, los cromosomas se orienta de diferente forma (cada uno hacia un polo). 4. ANAFASE I Se produce la reducción cromosómica. Cada cromosoma va hacia un polo de la célula. Se separan cromosomas completos (con sus dos cromátidas). 5. TELOFASE I y CITOCINESIS La telofase ocurre cuando los cromosomas llegan a los polos de la célula. El núcleo comienza a formarse de nuevo. Se produce la citocinesis. Hemos obtenido 2 células haploides (n). David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA Antes de comenzar se produce una corta interfase (intercinesis) donde NO hay síntesis de ADN, ya que los cromosomas ya poseen dos cromátidas. Es similar a la mitosis con la diferencia de que comenzamos con la mitad de cromosomas y que presenta cromátidas recombinadas (profase I): o Profase II. Desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático. o Metafase II. Los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial, cada uno está formado por dos cromátidas y cada cromátida tiene un cinetocoro. o Anafase II. Se separan las hermanas y cada cromátida emigra a un polo de la célula. Ahora sí que se separan las cromátidas (al contrario de la anafase I, donde se separan cromosomas). o Telofase II. Se forma la membrana nuclear y el nucléolo y se descondensan los cromosomas. Al finalizar la meiosis II se obtienen 1-4 células hijas, cada una de las cuales tiene la mitad de cromosomas de la célula madre (haploides). Estas cuatro células hijas son genéticamente distintas, por la recombinación genética y el reparto al azar de cromosomas. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 MUERTE CELULAR NECROSIS La necrosis es un proceso patológico debido a una droga, enfermedad, bacteria, frío, calor… Ocurre cuando entra agua a la célula y los orgánulos se rompen. Cuando se rompe el lisosoma, los enzimas digestivos son liberados y la célula se digiere a sí misma (autofagia). Puede afectar también a células vecinas. APOPTOSIS La apoptosis es un proceso de muerte fisiológica o muerte celular programada. La célula está programada para morirse (cola de renacuajos cuando crecen ó el desarrollo de los dedos de las manos en humanos en la octava semana de gestación). Sigue un mecanismo muy característico: el núcleo comienza a condensarse (zona periférica) y el citoplasma se va plegando, luego el núcleo se rompe y tras ello, toda la célula, generando cuerpos apoptóticos (que son fagocitados por los macrófagos). NO afecta a células vecinas. Los mecanismos son señales enviadas por la membrana o las mitocondrias que activan las caspasas (enzimas que rompen proteínas y activan las nucleasas) y las nucleasas rompen el ADN (lo que hace que el núcleo se vea condensado). Hay varios mecanismos:  Mecanismo externo (extrínseco): las señales las envían otras células y se reciben a través de la membrana.  Mecanismo interno (intrínseco): las señales son enviadas por las mitocondrias cuando están dañadas (p53). David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 12. INTRODUCCIÓN A LA HISTOLOGÍA La histología es la ciencia que estudia los tejidos. Un tejido es un conjunto de células que o bien están unidas estrechamente unas con otras o bien están separadas por una matriz extracelular. Estas células tienen unas características reconocibles a microscopio y además todas ellas van a trabajar conjuntamente para desempeñar una función. Varios tejidos forman un órgano (organografía). Hay 4 tipos de tejido básicos: - Epitelial. - Conjuntivo (conjuntivo, adiposo, cartilaginoso y sanguíneo). - Muscular. - Nervioso. Se denomina histogénesis al desarrollo embrionario de los tejidos. El embrión está formado por tres capas: ectodermo, mesodermo y endodermo. Todas las células vienen de un tejido fecundado y se diferencian para formar tejidos. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 13. TEJIDO EPITELIAL I: epitelios de revestimiento El tejido epitelial se caracteriza porque sus células están muy unidas unas con otras y porque entre ellas apenas hay matriz extracelular. CARACTERÍSTICAS:  Las células tienen forma poliédrica (lados rectos).  Se disponen formando capas (una o más).  Estas capas de células descansan sobre una lámina basal (tipo de matriz extracelular) que separa los tejidos (también aparece en tejido muscular y nervioso, aunque en ese caso hablamos de lámina externa). La lámina basal, en general, es una capa muy delgada que no se suele ver con hematoxilina ni eosina. Por ello, para poder verla a microscopio usamos técnicas especiales, como la técnica PAS (para teñir azúcares) o técnicas con plata. Está compuesta de dos zonas: lámina lúcida (la menos densa) y la lámina densa (la más densa). Por debajo de la lámina densa se observan unas fibrillas denominadas lámina fibroreticular. Lámina basal (lúcida + densa) + Lámina fibroreticular = Membrana basal. COMPOSICIÓN DE LÁMINA BASAL - Colágeno tipo IV. - Laminina (glicoproteína). - Proteoglicanos. HISTOGÉNESIS Los epitelios derivan de alguna de las 3 hojas embrionarias:  Del ectodermo se forma la epidermis.  Del mesodermo se forman los epitelios renales, las vías urinarias y los genitales.  Del endodermo se forma el tubo digestivo y las vías respiratorias. DOS TIPOS DE EPITELIOS:  De revestimiento: recubren superficies externas del cuerpo (piel) o de cavidades internas (cavidad abdominal, intestino o vasos sanguíneos).  Glandulares: células especializadas en la secreción. David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 EPTELIOS DE REVESTIMIENTO Las células de los epitelios de revestimiento están polarizadas, es decir, en las diferentes superficies de la célula vamos a encontrar estructuras diferentes: las membranas son diferentes (es muy evidente en células epiteliales con forma cilíndrica). La composición de la membrana plasmática es diferente a nivel morfológico y a nivel molecular:  A nivel morfológico. En la membrana apical (superior) podemos encontrar microvellosidades, cilios y glucocálix desarrollado. En las membranas laterales podemos encontrar interdigitaciones (pliegues de una célula que encajan con la de al lado), canalículos (intercambio de sustancias) y complejos de unión. Donde se apoya la membrana basal podemos encontrar invaginaciones (repliegues) y hemidesmosomas. * Todo lo anterior NO siempre está en todas las células (pueden estar o no).  A nivel molecular diferenciamos dos dominios o zonas: apical y basolateral. Hay proteínas que solo hay en la apical y no en la basolateral y viceversa. Las uniones estrechas son las que delimitan ambas zonas. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN ✦ Según el número de capas: simple (una sola capa), estratificado (más de una capa), seudoestratificado (parece que se ha estratificado, pero es simple). ✦ Según la forma de las células: plano (células planas), cúbico (forma de cubo – igual de ancha que de alta-), cilíndrico o prismático (células más altas que anchas). ✦ Según la diferenciaciones de la célula: ciliado, con borde en chapa (microvellosidades), queratinizado (capa de queratina), con estereocilios, pigmentos… NOMBRAR EPITELIOS Nombres especiales: endotelio (vasos sanguíneos), mesotelio (grandes cavidades del cuerpo, como la cavidad abdominal) y epidermis (piel). David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 TIPOS DE EPITELIO 1. Epitelio plano simple (células planas, una sola capa): endotelio y mesotelio. 2. Cúbico simple (células cúbicas, una sola capa): conductos de las glándulas. 3. Cilíndrico simple (células cilíndricas, una sola capa): vesicula biliar, trompa uterina (ciliado) e intestino delgado (borde en chapa). 4. Plano estratificado (células superficiales planas) no queratinizado (células vivas con núcleo): cavidad bucal, esófago y vagina. Presenta 3 estratos: estrato basal: células pegadas a la lamina basal (cubicas), células del estrato intermedio/espinoso (poliédricas) y células del estrato superficial (planas). 5. Plano estratificado queratinizado (células superficiales planas, células muertas sin núcleo completamente llenas de queratina -queratinización-). En este epitelio se diferencian varios estratos: estrato basal, estrato espinoso (poliédricas con muchos desmosomas), estrato granuloso (aplanadas con muchos gránulos de queratohialina) y estrato córneo (células planas muertas sin núcleo). 6. Cúbico estratificado (varias capas de células, las células superficiales son cúbicas): lo encontramos en los conductos de las glándulas sudoríparas. 7. Cilíndrico estratificado (varias capas de células, las más superficiales son cilíndricas): es bastante raro y lo encontramos en la conjuntiva (recubre el parpado por dentro y la parte blanca del ojo). 8. Seudoestratificado (parece estratificado pero en realidad es simple): aparentemente está formado por varias capas de células, pero solo hay una pues todas las células descansan sobre la lámina basal: epitelio respiratorio (ciliado) 9. Epitelio de transición/urotelio (es el epitelio de las vías urinarias: uréter y vejiga urinaria). Es un epitelio estratificado donde podemos diferenciar 3 estratos: estrato basal pegado a la lámina basal, estrato intermedio (células poliédricas) y estrato superficial (formado por células de cubierta o en sombrilla: células como abombadas y a veces con dos núcleos). El número de capas de células que presenta depende del estado funcional del órgano (de la vía urinaria). Es muy fácil de ver en la vejiga urinaria ya que depende de si la vejiga está llena (2-3 capas de células) o está vacía (presenta 5-6 capas de células) de orina. David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 HISTOFISIOLOGÍA DEL EPITELIO ✦ Nutrición. Los epitelios no presentan vasos sanguíneos en su interior, los nutrientes llegan a través de los vasos sanguíneos del tejido conjuntivo; los desechos realizan la vía inversa (al conjuntivo y luego a los vasos sanguíneos). ✦ Inervación. A los epitelios llegan fibras nerviosas de diferente tipo. ✦ Renovación de los epitelios. Los epitelios son los tejidos que más se renuevan, continuamente. Sobre todo los de revestimiento, que se renuevan a partir del estrato basal. ✦ Funciones del epitelio: - Función de protección a diferentes agentes: invasiones físicas, rayos UV, temperatura, golpes, sustancias químicas… (epitelios estratificados) - Recepción sensitiva. Los epitelios sensoriales son aquellos especializados en captar sensaciones (paredes de la nariz). - Absorción de sustancias. El endotelio absorbe sustancias de la sangre. - Secreción de sustancias: epitelio del estómago e intestino, entre otros. - Transporte de sustancias. A través de los vasos sanguíneos… (epitelios plano) PATOLOGÍA DEL EPITELIO Metaplasia: ocurre cuando un epitelio cambia de un tipo a otro por diferentes agentes. Por ejemplo, en el epitelio de la laringe, el epitelio plano se transforma en epitelio estratificado a causa de la irritación del tabaco, con el fin de proteger esta vía. Metaplasia escamosa de cuello uterino: parte del epitelio cilíndrico cambia a estratificado. David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 14. TEJIDO EPITELIAL II. EPITELIO GLANDULAR El epitelio glandular es aquel que está formado por células epiteliales especializadas en la secreción. Secreción: mecanismo molecular de las células, de tal manera que captan moléculas sencillas (sangre) y a partir de ellas elaboran sustancias más complejas que van a expulsar fuera de la célula (sustancias que aprovechan otras células). MECANISMOS DE SECRECIÓN - Melocrina (páncreas). La sustancia se acumula en gránulos de secreción (dentro de la célula) que se fusionan con la membrana plasmática y la liberan al exterior. Muy habitual. - Apocrina (glándula mamaria – secreción de grasa y leche). Para liberar la sustancia se rompe un fragmento de la porción apical de la célula (llevándose un trozo). Más raro. - Holocrina (glándula sebácea - sebo). La célula acumula el producto de secreción y, para liberarlo, se muere. DESTINO DE LA SECRECIÓN  Secreción exocrina. El producto de secreción, o bien va fuera del cuerpo (sudoríparas) o bien a cavidades del cuerpo. Glándulas exocrinas: formadas por células que tienen secreción exocrina  Secreción endocrina. Cuando el producto de secreción va a la sangre. Glándulas endocrinas: formada por células que tienen secreción endocrina (hormonas).  Glandulas anficrinas. Generan sustancias que van a una cavidad y otras sustancias que van a la sangre (páncreas – enzimas al tubo digestivo y hormonas a la sangre). David Giménez Soler 1 Biología celular e histología Curso 2018-2019 GLÁNDULAS EXOCRINAS 1. Unicelulares. Son aquellas que la glándula está formada por una única célula. Células caliciformes: células que aparecen aisladas dentro del epitelio de revestimiento del intestino y de las vías respiratorias. Con hematoxilina y eosina no se tiñen (son blancas). Elaboran mucinas (tipo de glicoproteína que tienen muchos azúcares y que, cuando se liberan de la célula, se hidratan y se transforman en moco). Las mucinas se tiñen con técnicas PAS. 2. Multicelulares. En las glándulas exocrinas pluricelulares vamos a tener dos partes o porciones: porción secretora (elabora el producto de secreción) y porción excretora (el conducto por donde va ese producto de secreción hasta que llega a su destino final) CLASIFICACIÓN DE GLÁNDULAS EXOCRINAS  Según la forma de la porción secretora. o Tubular (recta, contorneada – enrollada, ramificada). o Acinar. Los acinos son estructuras esféricas de pequeño tamaño y con luz estrecha. o Alveolar. Parecido al acino, es esférico, pero de mayor tamaño y con luz ancha. o Tubuloacinar / túbuloalveolar.  Según la forma del conducto excretor. o Simples. Un único conducto excretor. o Compuesta. Varios conductos excretores.  Según el tipo de secreción (NO siempre se le da este apellido). o Mucosas. Elaboran moco (mucinas). No se tiñen con hematoxilina ni eosina. Presentan un RE y un A. de Golgi muy desarrollado y muchos gránulos de secreción. o Serosas. Se caracterizan porque producen fundamentalmente enzimas (MO basófilas – se tiñen con hematoxilina). Tienen muchos gránulos de secreción. o Mixtas. Formadas por células serosas y células mucosas. La porción mucosa se sitúa en la zona central y la porción serosa, alrededor, como una semiluna (semiluna serosa o smiluna de Gianuzzi). Deberían verse mezcladas y no separadas. David Giménez Soler 2 Biología celular e histología Curso 2018-2019 DIFERENTES TIPOS DE GLÁNDULAS  Glándula tubular recta simple. La porción secretora es un tubo recto con un único conducto. Glándulas intestinales.  Glándula tubular contorneada simple. La porción secretora es un tubo enrollado un único conducto. Glándulas sudoríparas.  Glándula acinar/alveolar simple. La porción secretora es redondeada con un único conducto. Glándulas sebáceas.  Glándula tubuloacinar compuesta. La porción secretora es una mezcla entre acinos y túbulos y presenta varios conductos. Páncreas y glándulas salivares.  Glandula tubuloalveolar compuesta. La porción secretora son alveolos y presenta varios conductos. Glándula mamaria. ORGANIZACIÓN HISTOLÓGICA – LAS GLÁNDULAS COMPUESTAS Las glándulas compuestas son glándulas grandes con una organización compleja. Rodeando a la glándula aparece una capa de tejido conjuntivo llamada cápsula (emite tabiques de tejido conjuntivo hacia el interior de la glándula). Los tabiques de tejido conjuntivo dividen a la glándula en porciones llamadas lobulillos. Dentro del lobulillo encontramos las porciones secretoras y algunos conductos (de conductos pequeños pasan a los grandes, que drenan hacia un único conducto que sale fuera de la glándula). Hay 3 tipos de conductos (revestidos de varios tipos de tejido epitelial):  Conductos intralobulillares (los más pequeños). Están dentro del lobulillo (epitelio plano o cúbico simple).  Conductos interlobulillares. Aparecen entre los lobulillos (epitelio pseudoestratificado o estratificado).  Conducto principal. Drenan a un único conducto (epitelio estratificado). Las células mioepiteliales tienen parte de célula epitelial y características de musculares (son capaces de contraerse). Al contraerse ayudan a que se libere el producto de secreción. Están presentes en algunos acilos y en algunos alveolos (NO siempre). David Giménez Soler 3 Biología celular e histología Curso 2018-2019 GLÁNDULAS ENDOCRINAS Las glándulas endocrinas están formadas por células endocrinas que elaboran hormonas. Las células endocrinas se suelen disponer en acúmulos o en cordones. Además, presentan muchos vasos sanguíneos (ya que elaboran hormonas que liberan a la sangre). CLASIFICACIÓN DE GLÁNDULAS ENDOCRINAS  Secretoras de polipéptidos (proteínas). Morfológicamente se parecen a las células serosas (basófilas) (con el ME se ve el A. de Golgi, el RE y los gránulos de secreción - muy abundantes). Se diferencian de ellas en que los orgánulos están menos desarrollados. Las células que fabrican insulina pertenecen a este grupo.  Secretoras de aminas biógenas. Las aminas biógenas son hormonas derivadas de aminoácidos (grupo amino). Son basófilas. A ME se caracterizan porque tienen muchos ribosomas libres, el retículo no está especialmente desarrollado y tienen unos gránulos endocrinos muy especiales (centro denso y halo claro). Adrenalina, noradrenalina y dopamina pertenecen a este grupo.  Secretoras de hormonas esteroideas (lípidos). A MO se ven claras (no se tiñen ya que tienen vacuolas lipídicas). Tienen el RE liso muy desarrollado y abundantes mitocondrias con crestas tubulares. No tienen gránulos de secreción. David Giménez Soler 4 Biología celular e histología Curso 2018-2019 Tema 15. Tejido conjuntivo El tejido conjuntivo se caracteriza porque está formado por células muy diferentes, separadas unas de otras por la matriz extracelular (todas esas células derivan del mesodermo). Lo encontramos formando el estroma (armazón) de los órganos (cápsulas, meninges). También forman tendones, ligamentos, paredes de vasos, nervios… FUNCIONES  Función mecánica. Armazón, rellena huecos.  Metabólica. Almacena e intercambia sustancias.  Defensa. Macrófagos.  Regeneración de órganos. Del propio tejido y de otros tejidos (como el muscular, cardíaco, nervioso…). COMPONENTES DEL TEJIDO CONJUNTIVO El tejido conjuntivo está formado por células (de diferentes tipos) y matriz extracelular (formada por fibras y sustancia fundamental amorfa). CÉLULAS DEL TEJIDO CONECTIVO o Células fijas o residentes. Son las que habitualmente están en el tejido conjuntivo. o Células transitorias o móviles. Son las que van de la sangre al tejido conjuntivo para realizar su función (menos habituales).