LA CELULAINTRODUCCION La c�lula viviente es la unidad fundamental de la cual est�n constituidos todos los organismos vivos. A pesar de que esta afirmaci�n parece trivial, hace menos de 200 a�os que se tiene este conocimiento. Concretamente, en 1839 Theodor Schwann y Matthias Jakob Schleiden fueron los primeros en lanzar la teor�a celular. A partir de 1900, los investigadores de la c�lula enfocaron sus trabajos en dos direcciones fundamentalmente distintas:
MEMBRANA PLASMATICA CITOSOL ORGANULOS A pesar de que simult�neamente se verifican en la c�lula cientos de reacciones qu�micas, hay pocas interferencias entre unas reacciones y otras. Esto se debe a que la c�lula tiene una multitud de compartimentos llamados org�nulos, cada uno de los cuales se ha especializado en reacciones para la obtenci�n de energ�a, para el crecimiento, mantenimiento y reparaci�n, control, etc. El n�mero y la funci�n de los org�nulos depende de la naturaleza de la c�lula y desu funci�n. El n�cleo es el mayor de los �rganulos presentes en las c�lulas. Tiene una forma oval u esferiforme y contiene el material heditario de la c�lula en los llamados genes, quienes controlan muchas de las actividades de la c�lula, asi como su estructura y su funci�n. La mayor parte de las c�lulas tienen un n�cleo aunque algunas como los eritrocitos maduros pueden no tener ninguna y otras como las c�lulas musculares pueden tener dos. El n�cleo est� rodeado por una membrana nuclear doble que lo separa del citoplasma. Tanto la membrana interna como la externa est�n constitu�das por fosfol�pidos similares a los de la membrana plasm�tica. Esta membrana nuclear est� perforada por poros nucleares llenos de agua por donde pueden difundir mol�culas solubles en agua. Los poros nucleares son 10 veces mayores que los de la membrana plasm�tica de forma que pueden pasar a trav�s de ellos mol�culas relativamente grandes como el RNA y algunas prote�nas. Dentro del n�cleo aparecen uno o varios cuerpos esf�ricos llamados nucle�los, consistentes en agregados de prote�nas, DNA y RNA que no est�n rodeados de membrana. Los nucle�los son los lugares donde se ensamblan los ribosomas, part�culas que contienen el RNA-ribos�mico, de importancia fundamental para la s�ntesis de prote�nas. En las c�lulas en metafase, el DNA y las prote�nas asociadas se encuentran empacados en un agregado llamado cromatina. Durante la divisi�n celular, el DNA y unas prote�nas denominadas histonas condensan un forman unas estructuras en forma de X llamadas cromosomas. Los cromosomas contienen una enorme cantidad de DNA en relaci�n a su tama�o, ya que pueden ser vistos con facilidad al microscopio �ptico. Cada cromosoma est� formado por una �nica mol�cula de DNA muy enrollada y plegada alrededor de las histonas. El conjunto de una estructura redondeada formada for 8 histonas y varias vueltas de DNA constituye un nucleosoma y el DNA existente entre dos nucleosomas adyacentes se llama DNA de uni�n (linker DNA). Adem�s, las histonas promueven el plegamiento de la cadena de nucleosomas en una estructura de mayor di�metro llamada fibra cromat�nica. A su vez, la fibra cromat�nica se pliega en bucles formando la cromatina cuando la c�lula no est� en divisi�n. Antes de la divisi�n, el DNA se duplica y cada cadena de cromatina se pliega para formar las crom�tidas. Una pareja de crom�tidas constituye un cromosoma. En resumen, la complejidad estructural del DNA nuclear progresa de la forma siguiente:
El ret�culo endopl�smico es un conjunto de canales inclu�dos en la membrana nuclear de distintos tama�os llamados cisternas. El ret�culo endopl�smico puede llevar ribosomas asociados y entonces se llama ret�culo endopl�smico rugoso y no tener ribosomas. En este �ltimo caso de llama ret�culo endopl�smico liso. El ret�culo endopl�smico constituye una superficie donde se realizan reacciones qu�micas, transport�ndose a trav�s de �l los productos de reacci�n de una a otra parte de la c�lula. Los ribosomas asociados al ret�culo endopl�smico rugoso sintetizan las prote�nas. El RE rugoso sirve para el almacenamiento temporal de las prote�nas nacientes que ser�n posteriormente glicosiladas. Conjuntamente con el aparato de Golgi, el RE rugoso sintetiza mol�culas que luego ser�n excretadas El ret�culo endopl�smico fino es el lugar donde se sintetizan �cidos grasos, fosfol�pidos y esteroides. Tambi�n dispone de enzimas detoxicantes que metabolizan alcohol y otras sustancias qu�micas. En las c�lulas musculares, el ret�culo sarcopl�mico (an�logo del RE fino) libera los iones Ca++ necesarios para la contracci�n muscular Los ribosomas son part�culas esf�ricas que contienen RNA-ribos�mico (rRNA)y prote�nas ribosomales y que reciben su nombre por su alto contenido en �cido riboucleico. El rRNA es sintetizado por el DNA en el nucleolo. Estructuralmente, el ribosoma consta de dos subunidades, una de doble tama�o que la otra. Funcionalmente, el ribosomas es el lugar de s�ntesis de las prote�nas. Algunos ribosomas se encuentran libres en el citoplasma, mientras que otros se encuentran asociaciados al ret�culo endopl�smico. Los primeros sintetizan prote�nas que son utilizadas en el interior de la c�lula (como la actina que es incorporada al citoesqueleto o el citocromo C que es enviado a las mitocondrias) mientras que los segundos sintetizan prote�nas que ser�n incorporadas a la membrana citoplasm�tica o exportadas. Cerca del n�cleo existen uno o varios org�nulos agrupados formando el aparato de Golgi, muy desarrollado en la c�lulas secretoras. Usualmente est� formado por 4 a 6 sacos o cisternas - llamadas cis, medias y trans - apiladas, en cuyos bordes existen las ves�culas de Golgi. El aparato de Golgi procesa, almacena, selecciona y transporta las prote�nas y los l�pidos a la membrana, a los lisosomas y a las ves�culas secretoras. Todas las prote�nas sintetizadas por la c�lula para la exportaci�n siguen la siguiente ruta: ribosomas --> ret�culo endopl�smico rugoso --> ves�culas de transporte --> aparato de Golgi --> ves�culas secretoras --> exterior Las prote�nas y los l�pidos destinados para el uso interno de la c�lula tambi�n pasan por el aparato de Golgi. El transporte a lo largo del aparato de Golgi tiene lugar de la siguiente manera:
Las ves�culas de transporte constituyen veh�culos para llevar materiales de unos org�nulos a otros. Algunas de ellas se denominas ves�culas revestidas porque contienen una cubierta de una prote�na fibrosa, la clatrina. El papel de esta prote�na ser�a la de la facilitar la fusi�n de una ves�cula a otra m�s grande LISOSOMAS Son ves�culas englobadas por una membrana que se forman en la aparato de Golgi y que contienen un gran n�mero de enzimas digestivas (hidrol�ticas y proteol�ticas) capaces de romper una gran variedad de mol�culas. La carencia de algunas de estas enzimas puede ocasionar enfermedades metab�licas como la enfermedad de Tay-Sachs Las enzimas proteol�ticas funcionan mejor a pH �cido y, para conseguirlo la membrana del lisosoma contiene una bomba de protones que introduce H+ en la ves�cula. Como consecuencia de esto, el lisosoma tiene un pH inferior a 5.0. Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la c�lula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis. Eventualmente, los productos de la digesti�n son tan peque�os que pueden pasar la membrana del lisosoma volviendo al citosol donde son recicladas Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes org�nulos de la c�lula, englob�ndolos, digiri�ndoles y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los org�nulos de la c�lula se est�n continuamente reponiendo. El proceso de digesti�n de los �rganulos se llama autofagia. Por ejemplo, las c�lulas hep�ticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas. Otra funci�n de los lisosomas es la digesti�n de detritus extracelulares en heridas y quemaduras, preparando y limpiando el terreno para la reparaci�n del tejido. Son org�nulos parecidos a los lisosomas pero de menor tama�o. Reciben su nombre por contienen enzimas oxidantes de numerosas compuestos org�nicos como alcohol, formaldehido, fenol y otras sustancias t�xicas que puedan entrar con la sangre. Este tipo de oxidaci�n es muy importante en el h�gado donde son los peroxisomas detoxifican sustancias potencialmente t�xicas. Las mitocondrias constituyen los org�nulos generadores de energ�a para la c�lula, produciendo ATP. La mitocondria consiste en dos membranas cuya composici�n es similar a la membrana plasm�tica. La membrana externa es lisa, mientras que la membrana interna forma unos pliegues llamados crestas. La cavidad central de la mitocondria se llama matriz Los pliegues de la membrana interna constituyen la superficie membranosa que contiene las prote�nas enzim�ticas encargadas de llevar a cabo las reacciones qu�micos que se conocen como respiraci�n celular. Por ejemplo, en presencia de ox�geno, el catabolismo de la glucosa origina ATP. Algunas c�lulas muy activas como las musculares tienen un gran n�mero de mitocondrias para generar grandes cantidades de ATP. Las mitocondrias contienen su propio DNA llamado DNA mitocondrial, que les permite autoreplicarse. La forma de la c�lula y su capacidad para generar movimientos coordinados depende de una completa red interna de prote�nas filamentosas que se encuentran en el citoplasma y que constituyen el citoesqueleto. El citoesqueleto es el responsable de que algunas c�lulas pueden emitir pseud�podos en el proceso de fagocitosis, de que las c�lulas musculares se contraigan y de que los org�nulos se muevan en el interior del citoplasma. Se describen tres tipos de filamentos prote�nicos que forman el citoesqueleto:
Algunas c�lulas tienen proyecciones del citoesqueleto que sobresalen de la membrana plasm�tica. Si las proyecciones son pocas y muy largas, reciben el nombre de flagelos. El �nico ejemplo de c�lula humana dotada de flagelo es el espermatozoide que lo utiliza para desplazarse. Si las proyecciones son muchas y cortas, se denominan cilios. El ejemplo m�s t�pico son las c�lulas del tracto respiratorio cuyos cilios tienen la misi�n de atrapar las part�culas del aire. Tanto los cilios como los flagelos contienen 9 pares de microt�bulos que forman un anillo alrededor de dos microt�bulos centrales En las proximidades del n�cleo hay un zona densa de material llamada centrosoma. Dentro del centrosoma, hay dos centriolos, estructuras cil�ndricas compuestas por 9 grupos de 3 microt�bulos dispuestos en c�rculo. Los centriolos no tienen los dos microt�bulos centrales que se observan en cilios y flagelos. Ambos centriolos son perpendiculares entre s�. Los centrosomas son los centros de organizaci�n microtubular en las c�lulas en metafase. Durante la divisi�n celular, constituyen los polos de los husos mit�ticos. Los centriolos contiene su propio DNA y como las mitocondrias, se pueden autoreplicar. Las inclusiones celulares son un amplio y variado grupo de sustancias, generalmente macromol�culas, producidas por las c�lulas. Aunque algunas pueden tener formas definidas, no est�n rodeadas por membranas. Algunos ejemplos de estas inclusiones son:
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