Módulo 2 PDF - Structure And Cellular Physiology

MÓDULO 2 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 1 Célula y sus componentes principales La célula es la unidad fundamental de los organismos vivos. Es la estructura más pequeña que posee las características de las cosas vivas. En otras palabras, para que algo esté vivo debe de estar estructura...

MÓDULO 2 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 1 Célula y sus componentes principales La célula es la unidad fundamental de los organismos vivos. Es la estructura más pequeña que posee las características de las cosas vivas. En otras palabras, para que algo esté vivo debe de estar estructurado por una o más células. 1.1 Tipos de célula: Existen dos tipos de células: 1. Procariota: célula sencilla y con pocas estructuras (carece de núcleo). Se encuentra en organismos microscópicos simples. 2. Eucariota: célula compleja con varias estructuras. Se caracteriza por la presencia de núcleo. Se encuentra en organismos microscópicos y macroscópicos. Ésta puede ser: a. Vegetal: presente en las plantas. b. Animal: presente en los animales y el ser humano. 1.2 Partes de la célula eucariota animal: 1. Membrana celular: es el límite externo de la célula formada principalmente por fosfolípidos. Su función es delimitar la célula y controlar lo que sale e ingresa de la misma célula. Es una estructura dinámica formada por dos (2) capas de fosfolípidos en las que se impregnan moléculas de colesterol y proteínas. 2 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 2. Mitocondria: diminuta estructura celular de doble membrana responsable de la conversión de nutrientes en el compuesto rico en energía trifosfato de adenosina (ATP), que actúa como combustible para la célula. 3. Lisosoma: saco delimitado por una membrana que se encuentra en las células con núcleo (eucarióticas) y contiene enzimas digestivas que degradan moléculas complejas. 4. Aparato de Golgi: parte diferenciada del sistema de membranas en el interior celular, que se encuentra tanto en las células animales como en las vegetales. Es el lugar donde se hacen las últimas modificaciones a las proteínas y se empacan para conducirlas a su destino final. 5. Citoplasma: comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y organelos. 6. Núcleo: envuelto por una membrana. Formado por el nucleoplasma, nucleolo y el ADN. 7. Nucleoplasma: se encuentra en el núcleo de las células eucarióticas es el líquido que contiene los cromosomas, recipientes de la dotación genética de la célula. Está separado del resto de la célula por una membrana nuclear de doble capa. 8. Nucleolo: estructura situada dentro del núcleo celular que interviene en la formación de los ribosomas (organelos celulares encargados de la síntesis de proteínas). 9. Centriolos: estructuras de forma cilíndrica que se encuentran en el centro de un organelo de las células eucarióticas denominado centrosoma. Al par de centriolos se lo conoce con el nombre de diplosoma; éstos se disponen perpendicularmente entre sí. 10. Ribosoma: corpúsculo celular que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (ARN) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas. 11. Reticulos endoplasmaticos (RE): extensa red de tubos que fabrican y transportan materiales dentro de las células. a. RE Rugoso: su superficie externa está cubierta de diminutas estructuras llamadas ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. 3 Módulo 2 Estructura y fisiología celular b. RE Liso: interviene en la síntesis de casi todos los lípidos que forman la membrana celular y las otras membranas que rodean las demás estructuras celulares, como las mitocondrias. 2 División celular: somática y reproductiva La división celular es el proceso en el que las células dan origen a otras. Consiste en tres (3) etapas: interfase, división nuclear y citosinesis. Hay dos tipos de división nuclear: mitosis y meiosis. La mitosis está presente en las células somáticas (células que forman al cuerpo) y la meiosis en las células reproductivas (las que dan origen a los óvulos y a los espermatozoides). En la división celular en la que está presente la mitosis se generan células con el mismo número de cromosomas, por lo que son células idénticas a la original. Es un proceso más corto donde solo hay una división nuclear. Las fases de esta división celular son: 1. Interfase: La interfase es el tiempo que pasa entre dos mitosis o división del núcleo celular. Durante esta fase, sucede la duplicación del número de cromosomas (es decir, del ADN). Así, cada hebra de ADN forma una copia idéntica a la inicial. Las hebras de ADN duplicadas se mantienen unidas por el centrómero. También se duplican otros orgánulos celulares como, por ejemplo, los centríolos que participan directamente en la mitosis. 4 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 2. División nuclear: mitosis  Profase: Las hebras de ADN se condensan y van adquiriendo una forma determinada llamada cromosoma. Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Los centríolos se ubican en puntos opuestos en la célula y comienzan a formar unos finos filamentos que en conjunto se llaman huso mitótico.  Metafase: Las fibras del huso mitótico se unen a cada centrómero de los cromosomas. Estos se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, cada uno unido a su duplicado.  Anafase: Los pares de cromosomas se separan en los centrómeros y se mueven a lados opuestos de la célula. El movimiento es el resultado de una combinación del movimiento del centrómero a lo largo de los microtúbulos del huso y la interacción física de los microtúbulos polares.  Telofase: Las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula y se forman así las nuevas membranas alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se dispersan y ya no son visibles al microscopio óptico. 5 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 3. Citocinesis: Se forman dos células hijas pero con el mismo número de cromosomas de la célula madre. En la división celular en la que está presente la meiosis se generan células con la mitad del número de cromosomas que la célula madre y ocurre recombinación genética como resultado de intercambio de segmentos de ADN entre cromosomas, por lo que las células resultantes son diferentes a la original. Es un proceso más largo donde hay dos divisiones nucleares (meiosis I y meiosis II). Las fases de esta división celular son: 1. Interfase: Igual que en la que está presente la mitosis. 2. División nuclear: meiosis: Se produce en dos etapas principales: meiosis I y meiosis II. a. Profase I: La cromatina visible en el núcleo celular se condensa de modo que se forman estructuras con una forma de bastoncillo, llamadas cromosomas. Cada cromosoma aparece en forma de X, ya que está formado por dos cromátidas hermanas, unidos en un punto llamado centrómero. Las cromátidas derivan del proceso de duplicación del ADN, por lo tanto cada uno es idéntico genéticamente al otro. En esta fase, una vez que los cromosomas homólogos están unidos entre sí, se realizan intercambios cruzados (crossing-over o recombinación genética). La membrana que rodea el núcleo desaparece y se forman unos microtúbulos proteicos, que se extienden de un polo a otro de la célula. La importancia de la recombinación genética radica en que es el proceso por el cual se aporta variabilidad a la composición genética de las células resultantes. b. Metafase I: Los cuatro homólogos están dispuestos simétricamente en una línea imaginaria, en el plano ecuatorial, transversal a la zona. De esta manera, cada uno se dirige hacia uno de los dos polos de la célula. c. Anafase I: Las fibras del huso mitótico se ponen en contacto con los centrómeros; cada tétrada migra a un polo de la célula. d. Telofase I: En los dos polos de la célula madre se forman dos grupos de cromosomas haploides, donde solo hay un cromosoma de cada tipo. Los cromosomas se encuentran todavía en la fase tétrada. El citoplasma de las dos células se distribuye y 6 Módulo 2 Estructura y fisiología celular se realiza a citocinesis, es decir la división celular de la célula madre en dos células hijas separadas. Las fibras del huso mitótico se desintegran y los cromosomas se dispersan. e. Profase II: La cromatina se condensa de nuevo, de modo que se pueden ver los cromosomas, formados por dos cromátidas unidos por el centrómero. Otra vez se formará el huso mitótico de los microtúbulos. f. Metafase II: Los cromosomas están dispuestos en una línea ecuatorial, transversal respecto a las fibras del huso mitótico, de modo que cada cromátidas mire a uno de los polos de la célula. Los centrómeros pierden contacto con las fibras. g. Anafase II: Las cromátidas migran cada uno de ellos a los polos de la célula, moviéndose a través del huso mitótico, de esta manera cada cromátida se convierte en un cromosoma. h. Telofase II: En los dos polos de la célula, se forman dos grupos de cromosomas, las fibras del huso mitótico se disgregan, los cromosomas empiezan a desaparecer y al final se forma una membrana nuclear. Recuperado de: https://pixabay.com/es/mitosis-la-meiosis-c%C3%A9lula-3876669/ 7 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 3. Citocinesis: El citoplasma de la célula se divide y eso lleva a la formación de células hijas haploides (mitad de cromosomas que la célula madre u original). 3 Transporte de sustancias La célula, el nivel más simple que nos estructura, posee las características de los organismos vivos, por lo cual debe de permitir la entrada o la salida de sustancias. Al igual que nosotros; las células requieren de oxígeno y nutrientes y deben eliminar sustancias tóxicas o que están en exceso. Los procesos o mecanismos esenciales para mantener la vida se agrupan en dos transportes o mecanismos: 1. Transporte o mecanismos pasivos: en el cual las sustancias pasan a través de la membrana sin necesidad de gasto de energía o ATP. 4. Tipos de transportes pasivos: a. Difusión: movimiento de iones, moléculas o sustancias desde un lugar de mayor concentración hacia un lugar de menor concentración. b. Osmosis: movimiento de moléculas de agua, desde un área de mayor concentración de agua hacia un área de menor concentración de agua, a través de una membrana selectivamente permeable o semipermeable. c. Diálisis: separación de pequeñas moléculas de las grandes moléculas a través de una membrana semipermeable. d. Filtración: movimiento de sustancias por medio de la gravedad o presión a través de una membrana selectiva. 2. Transporte o mecanismos activos: en el cual las sustancias pasan a través de la membrana con gasto de energía o ATP para realizar la actividad o proceso. 5. Tipos de transporte activos: a. Endocitosis: proceso en el cual un segmento de la membrana celular rodea la sustancia, la encierra y la lleva al interior. b. Fagocitosis: proceso en el cual la membrana celular se proyecta o se extiende para atrapar, encerrar y llevar a su interior la sustancia, partícula o microorganismo. 8 Módulo 2 Estructura y fisiología celular c. Pinocitosis: proceso en el cual la membrana celular se invagina y lleva a su interior sustancia. d. Exocitosis: proceso en el cual la célula excreta o elimina sustancias a través de la membrana celular. 4 Envejecimiento y trastorno celular El envejecimiento es un proceso normal que se asocia con una alteración progresiva de las respuestas homeostáticas adaptativas de un organismo. Aunque en condiciones normales se producen varios millones de células nuevas por minuto, ciertas clases de células somáticas no se dividen (células nerviosas y musculares esqueléticas). Muchas otras células tienen una capacidad de división limitada. 4.1 Trastorno celular El cáncer es un término que se usa para enfermedades en las que células anormales se dividen sin control y pueden invadir otros tejidos. Las células cancerosas pueden diseminarse a otras partes del cuerpo por el sistema sanguíneo y por el sistema linfático. Hay más de 100 diferentes tipos de cáncer. La mayoría de los cánceres toman el nombre del órgano o de las células en donde empiezan; por ejemplo, el cáncer que empieza en el colon se llama cáncer de colon; el cáncer que empieza en las células basales de la piel se llama carcinoma de células basales. Los tipos de cáncer se pueden agrupar en categorías más amplias. 1. Las categorías principales de cáncer son: 2. Carcinoma: cáncer que empieza en la piel o en tejidos que revisten o cubren los órganos internos. 3. Sarcoma: cáncer que empieza en hueso, en cartílago, grasa, músculo, vasos sanguíneos u otro tejido conjuntivo o de sostén. 4. Leucemia: cáncer que empieza en el tejido en el que se forma la sangre, como la médula ósea, y causa que se produzcan grandes cantidades de células sanguíneas anormales y que entren en la sangre. 5. Linfoma y mieloma: cánceres que empiezan en las células del sistema inmunitario. 9 Módulo 2 Estructura y fisiología celular 6. Cánceres del sistema nervioso central: cánceres que empiezan en los tejidos del cerebro y de la médula espinal. Un tumor es una masa anormal de tejido que resulta cuando las células se multiplican más de lo debido o no mueren cuando debieran. Los tumores pueden ser benignos (no cancerosos) o malignos (cancerosos). También se llama neoplasia. Un tumor benigno, cuyo crecimiento no es canceroso, no invade el tejido cercano ni se disemina hasta otras partes del cuerpo. 10