NIVEL CELULAR DE

ORGANIZACIÓNAnatomía Microscópica

ANATOMOFISIOLOGÍA HUMANAA

CONTENIDO

• 1.1.1 Elementos celulares

• 1.1.2 Tipos de células

• 1.1.3 Reproducción celular

• 1.1.4 Alimentación celular

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA

CÉLULA

• Unidad viva básica del cuerpo.

• Unidad reguladora de la actividad biológica, rodeada por

una membrana y capaz de reproducirse

independientemente.

Reconocida como la unidad

fundamental de los seres vivos

por Schleiden, Schwann y Virchow

en el siglo XIX.

• Cada una de los 100 billones de células de un ser humano

(200 diferentes tipos) es una estructura viva que puede

sobrevivir durante meses o incluso muchos años, siempre

que los líquidos de su entorno contengan los nutrientes

apropiados.

Estructura y organización

funcional de la célula

• Dos tipos de células, inicialmente definidas según

donde situaran al núcleo: procariotas y eucariotas

• Clasificación de acuerdo al tamaño y tipo de

organelos:

• Procariotas: bacterias (simples)

• Eucariotas: protista, hongos, plantas y animales

(más complejas)

TIPOS DE CELULAS

• EUCARIOTAS

• Formada por tres partes principales: membrana celular, citoplasma y núcleo, es decir, aquella que presenta un núcleo bien diferenciado.

• PROCARIOTAS

• Células cuyo núcleo carece de membrana, el material nuclear se encuentra disperso por el citoplasma, son organismos unicelulares.

Estructura y organización

funcional de la célula

Característica PROCARIOTAS EUCARIOTAS

DenominaciónPro-antes, carion-

núcleo

Eu- verdadero, carion-

núcleo

Núcleo Ausente (nucleoide) Presente

Diámetro promedio ~1μm 10-100μm

Citoesqueleto Ausente Presente

Organelos Ausentes Presentes

Contenido de DNA Poco Gran cantidad

CromosomasMolécula de DNA

circular

Múltiples moléculas de

DNA linear + proteínas

CÉLULA PROCARIOTA

CÉLULA PROCARIOTA

CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL

CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL

CÉLULA EUCARIOTA• Sus dos partes más importantes son el núcleo y el citoplasma,

que están separados entre sí por una membrana nuclear,

mientras que el citoplasma está separado de los líquidos

circundantes por una membrana celular que también se conoce

como membrana plasmática.

Figure 2–5 Three-dimensional illustration of an idealized cell, as visualized by transmission

electron microscopy. Various organelles and cytoskeletal elements are displayed.

MEMBRANA PLASMÁTICA

Determina los límites de la célula y permite que exista como una

unidad, regula tránsito de sustancias (agua).

Es una Bicapa fosfolipídica: fosfolípidos (colas hidrofóbicas o

liposolubles al interior, cabezas hidrofílicas o hidrosolubles al

exterior) Inmersos colesterol (menos fluida, pero evita

congelamiento).

Microscopía electrónica doble línea delgada continua = vía

férrea

Contiene diferentes lípidos y diferentes proteínas y Carbohidratos

MEMBRANA PLASMÁTICA

Proteínas:

Integrales.- Estructurales -hélice c/2 porciones hidrofílicas =

bastoncillo

Periféricas.- En la cara citoplásmica de la membrana (ligadas a

proteínas integrales)

En la cara externa de la membrana:

Carbohidratos = CH-lípidos (glicolípidos)

CH-proteínas (glicoproteínas)

Glicocálix (revestimiento

flotante adhesión entre

células, reconocimiento de

moléculas como hormonas y

virus)

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

Membrana

plasmática

MODELO DEL MOSAICO FLUIDO

Estructura fluida y dinámica (moléculas de lípidos y

proteínas se desplazan lateralmente en la bicapa)

Diferencias entre células: Número y tipo de proteínas y CH

Componentes: 40% lípidos, 60% proteína involucradas en

funciones esenciales

Modelo del mosaico fluido

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

• Delineación y Compartamentalización = separación física

Localizar y organizar funciones = funciones específicas

Regulación del transporte = transporte pasivo (difusiónsimple y facilitada) y transporte activo (por proteínasportadoras)

Detección y Transmisión de señales = señales de transducción

Comunicación célula-célula = uniones, adhesiones

Pared celular

• Diferencia fundamental entre cél. animales y vegetales (Protección enlas células vegetales)

• Fuera de la membrana plasmática

• Cuando la célula vegetal se divide, produce una capa delgada dematerial aglutinante entre las dos células nuevas = lámina media(pectinas y polisacáridos), función = mantenerlas juntas

• Después cada célula produce una pared celular primaria a cada ladode la lámina media (celulosa)

• Al madurar pared celular secundaria (más rígida, celulosa ylignina)

• Cuerpo esférico grande, el más

voluminoso en cél. animales

• Rodeado por una envoltura nuclear

= 2 memb. concéntricas (bicapa)

• Membranas separadas por espacio

perinuclear

• En intervalos se fusionan creando

poros nucleares (canales), por donde

circulan materiales entre el núcleo y

el citoplasma

• En el núcleo están cromosomas =

DNA unido a proteínas

• En núcleo está la cromatina

NÚCLEO

NÚCLEO

Dentro del N se encuentra el nucléolo, ahí se forman

los ribosomas Nucleolo difiere en tamaño en función de la actividad energética

de la célula 25 % volumen nuclear

Portador de la información hereditaria

Influencia sobre actividades de la células moléculas en tipo y

cantidad necesarias

CITOPLASMA

Contiene diferentes

estructuras

Organelos: Ribosomas,

sistema

endomembranoso

(vacuolas y vesículas,

Retículo Endoplásmico,

Aparato de Golgi,

lisosomas), peroxisomas,

mitocondrias y

citoesqueleto

RIBOSOMAS

Organelo más abundante en

las células

Compuesto por ARNr y

proteínas

Constituido por 2 subunidades

grande y pequeña.

Son partículas granulares

unidas a la superficie exterior de

muchas partes del retículo

endoplásmico.

SISTEMA ENDOMEMBRANOSO (SEM)

Sistemas de membrana internos que delimitan compartimentos

especializados son selectivamente permeables, funciones

diferentes, enzimas diferente, aunque físicamente separados todos

interactúan funcionalmente.

1) VACUOLAS Y VESÍCULAS

Rodeadas por membrana

Almacenamiento temporal y transporte de materiales tanto

dentro como al exterior de la célula

Menos de 100 nm

SISTEMA ENDOMEMBRANOSO (SEM)

2) RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Constituye la mayor parte del sistema endomembranoso

Formado por una red de sacos aplanados, tubos y canales

conectados entre sí

CANTIDAD DE RE EN FUNCIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA

CÉLULA

• Tipos:

Rugoso: con ribosomas adheridos, se encuentra continuo con la

membrana externa de la envoltura nuclear que también tiene

ribosomas, tiene sacos grandes y aplanados = cisternas

Liso: sin ribosomas, abundante en células glandulares que

producen hormonas esteroideas; en células hepáticas relacionado

con procesos de desintoxicación = RE de transición

• Participa en la síntesis, procesamiento y transporte de proteínas

3) APARATO DE GOLGI

Formado por sacos aplanados,

limitado por membranas apiladas en

forma laxa unos sobre otros y rodeados

por túbulos y vesículas

Recibe vesículas del RE, modifica sus

membranas y contenidos, incorpora

productos terminados en vesículas de

transporte que los lleva a otras partes del

SEM, a la superficie celular o al exterior

de la célula

Dentro de sus cisternas se da la

asociación de CH a proteínas

(glicoproteínas) y a lípidos (glicolípidos)

4) LISOSOMAS

Son vesículas formadas en el Aparato de Golgi

Bolsas de membrana, contienen enzimas hidrolíticas(digestivas), aisladas del resto de la célula.

Almacén de enzimas implicadas en la degradación de proteínas,polisacáridos, ácidos nucleicos y lípidos (óptima actividad enmedio ácido)

Son responsables de la digestión celular

Sistema endomembranosoSEM

Figure 2–20 The Golgi apparatus and packaging in the trans Golgi network. ER, endoplasmic reticulum;

ERGIC, endoplasmic reticulum/Golgi intermediate compartment; COP, coat protein (coatomer).

PEROXISOMAS

Vesículas grandes

Contiene enzimas oxidasas (quitan H2 y lo pegan a O2H2O2,tóxico para células vivas, por lo que actúa con la catalasa paraoxidar muchas sustancias que de otro modo envenenarían a lacélula)

Abundantes en células hepáticas, participando endesintoxicación (eliminan alcohol)

También participan en degradación de ácidos grasos ( oxidación)

Organelos más grandes de las células Degradan moléculas orgánicas liberando energía químicamediante un proceso que consume oxígeno (respiración celular) Energía liberada se almacena en moléculas de ATP A mayor requerimiento de energía, más mitocondrias. Cél.hepática 2500 mitocondrias 25 % de su vol. Células cardiacasmayor No. y más grandes.

Mitocondrias

Mitocondrias

Dif. formas: casi esféricas, cilindros largos

Rodeadas de dos membranas, la interna sepliega (crestas) y son superficie de trabajopara reacciones mitocondriales. Más activauna mitocondria, más pliegues.

Presentan vestigios de su vida comoorganismos independientes (reproducciónpor fisión binaria=bacterias, contiene ADN)

Entramado denso de haces de fibras proteicas que se extienden através del citoplasma.Estructura dinámica que cambia y se desplaza con la actividad celularForman el esqueleto de la célulaMantienen la organización de la célula., le permite movimiento.,posiciona sus organelos y dirige el tránsito intracelular.

Tres tipos de filamentos:Microtúbulos: Papel en transporte, movimiento vesicular y de organelos, divisióncelular (centríolos), componentes de cilios y flagelos

Filamentos de Actina:

Papel en división y motilidad celular

Filamentos intermedios:

Constituyen la lámina nuclear

CITOESQUELETO

PROTOPLASMA

• Son las diferentes sustancias que componen las células

(disueltas en el citosol porción líquida clara del

citoplasma).

• Corresponde fundamentalmente a cinco sustancias

básicas:

• Agua (entre el 70 y 85%)

• Electrólitos (iones: potasio, magnesio, fosfato, sulfato, bicarbonato)

• Proteínas

• Lípidos

• Hidratos de carbono.

PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS

CÉLULAS

Tienen una compleja arquitectura interna que les

permite realizar funciones especializadas (Eucariotas)

Poseen un programa genético y los recursos para

aplicarlo

Cada célula es una unidad autónoma rodeada de

membrana que controla el paso de sustancias

(interior y exterior)

PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS

• Absorción: capacidad celular de tomar sustancias del

medio (alimentación o asimilación de nutrientes)

• Excreción: capacidad de eliminar sustancias o productos

de desecho.

• Respiración: producción de energía utilizando oxígeno

absorbido de la oxidación de sustancias nutritivas.

• Reproducción: capacidad de renovarse por crecimiento y

división, se reproducen por sí mismas.

PROPIEDADES BÁSICAS DE LA CÉLULAS

• Irritabilidad: capacidad de reaccionar ante un estimulo.

• Conductividad: formación de un impulso que va del punto

de excitación a toda la superficie celular.

• Contractilidad: capacidad de contraerse como reacción a

un estimulo.

• Secreción: capacidad de transformar pequeñas

moléculas absorbidas en un producto especifico y luego

excretarlo.

ALIMENTACIÓN CELULAR

• Es el proceso mediante el cual las células obtienen los

nutrientes de los líquidos circundantes.

• La mayoría de estas sustancias atraviesan la membrana

celular por difusión y transporte activo.

DIFUSIÓN: implica el

movimiento simple a través de

la membrana, provocado por

el movimiento aleatorio de las

moléculas de las sustancias

(pasan a través de los poros de

la membrana celular o a través

la matriz lipídica de la

membrana)

TRANSPORTE ACTIVO:

implica el transporte real de

una sustancia a través de la

membrana mediante una

estructura física de carácter

proteico que penetra en todo

el espesor de la membrana.

Mecanismos de transporte activo

• Endocitosis: función especializada de la membrana celular que permite el paso de partículas muy grandes.• 2 formas principales:

• Pinocitosis: Ingestión de partículas diminutas que forman vesículas de líquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular.

• Fagocitosis: ingestión de partículas grandes, como bacterias, células enteras o porciones de tejido degenerado.

Digestión celular

• Casi inmediatamente después de que aparezca una

vesícula de pinocitosis o fagocitosis dentro de una célula

se unen a ella uno o más lisosomas que vacían sus

hidrolasas ácidas dentro de ella.

• Así se forma una vesícula digestiva dentro del

citoplasma celular en la que las hidrolasas comienzan a

hidrolizar las proteínas, los hidratos de carbono, los

lípidos y otras sustancias de la vesícula.

• Productos de digestión pequeñas moléculas de

aminoácidos, glucosa, fosfatos etc, que pueden difundir a

través de la membrana de las vesículas al citoplasma.

• Cuando los productos de la digestión ya son solubles en agua atraviesan

la membrana de la vacuola digestiva y se incorporan al citoplasma, las

sobras indigeribles son eliminadas porque la vacuola (cuerpo residual)

se fusiona con la membrana plasmática y se abre al exterior (exocitosis),

lo que representa la excreción celular

Digestión celular

• La reproducción celular comienza en el núcleo.

• Puede ser por mitosis (la célula madre origina 2 células

con igual número de cromosomas) o por meiosis (la

célula madre origina 4 células con la mitad del número

cromosómico).

REPRODUCCIÓN CELULAR

G1

S

Síntesis

de ADN

G2

Interfase

• Secuencia ordenada de eventos :

• Interfase donde los

cromosomas se duplican

• Fase mitótica

donde ocurre

división celular

CICLO CELULAR EUCARIOTA

REPRODUCCIÓN CELULAR

•Cuando las células eucarióticas se dividen, cada célula hija tiene que

recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46

cromosomas

•Los organelos también deben ser repartidos entre las células hijas

•Mitosis: es una serie de pasos en los que un conjunto completo de

cromosomas es asignado a cada uno de los dos núcleos hijos

•Formación del huso, estructura de microtúbulos a la cual se une cada

uno de los cromosomas presentes en la célula, permite que los

cromosomas se separen unos de otros en forma organizada

•Citocinesis: proceso que divide a la célula en dos células nuevas,

cada una contiene un núcleo con un complemento de cromosomas

completo, la mitad del citoplasma, incluyendo los organelos

CICLO CELULAR

Fase G1Las moléculas y estructuras

citoplasmáticas aumentan en número

Fase SLos cromosomas se duplican

Fase G2Comienza la condensación de los

cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para

la mitosis y la citocinesis

MitosisLos cromosomas duplicados son

distribuidos entre los dos núcleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se

divide, separando a la célula materna en dos células hijas

CICLO CELULAR

INTERFASE PROFASE

Centrosomas(con pares de centríolos)

Cromatina

Nucleolos Membrananuclear

Membranaplasmática

Huso mitóticotemprano

Centríolos

CentrómeroCromosoma,formado por doscromátidas hermanas

Fragmentosmembrananuclear

Centrómeros

Microtúbulos delhuso

Interfase: El nucleolo

y la membrana celular

se distinguen y los

cromosomas están en

forma de cromatina

Profase: Los cromosomas se condensan y la

membrana nuclear ya no es visible.

Aparece el huso y se une a los centrómeros

Los centríolos comienzan a migrar hacia los

polos

M I T O S I S

METAFASE TELOFASE Y CITOCINESIS

Plano ecuatorialde la metafase

Huso Cromosomashijos

Surco desegmentación

Formacióndel nucleolo

Formación dela membrana nuclear

ANAFASE

Metafase: los

cromosomas gruesos y

enrollados, cada uno

con dos cromátidas se

alinean en la placa

ecuatorial de la célula

Anafase: Las

cromátidas de

cada cromosoma

se separan y

migran hacia los

polos.

Telofase: Los cromosomas

están en los polos y son

cada vez más difusos

La membrana nuclear se

vuelve a formar y el

citoplasma se divide.

M I T O S I S

MITOSIS

• Formación de clones o células hijas idénticas a las

células madre.

• Se originan células diploides, o sea, material genético

completo en cuanto al número de cromosomas

(contienen 46 (23 x 2) cromosomas).

• Crecimiento, regeneración y mantenimiento de tejidos,

reproducción asexual o vegetativa.

• Fases de la Mitosis

La reproducción sexual requiere de dos progenitores y siempre

involucra dos hechos: la fecundación y la meiosis

Fecundación es el medio por el cual las dotaciones genéticas de

ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética,

la de la progenie

Meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se

redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un

número haploide de cromosomas (n=23). La fecundación restablece el

número diploide (2n).

Cada una de las células haploides producidas por meiosis contiene un

complejo único de cromosomas, debido al entrecruzamiento y a la

segregación al azar de los cromosomas. De esta manera, la meiosis

es una fuente de variabilidad.

M E I O S I S

Meiosis consiste de dos divisiones celulares (meiosis I y meiosis II)

MEIOSIS: los cromosomas homólogos se separan

INTERFASE PROFASE I METAFASE I ANAFASE I

Centrosomas (con pares de centríolos)

Membrananuclear

Cromatina

Sitio de entrecruzamiento

Huso

Cromátidashermanas

Tétrada

Microtúbulosunidos

Planoecuatorial

Centrómero

Cromátidas hermanaspermanecen unidas

Los cromosomashomólogos se separan

Duplicación del ADN. Profase I: Formación de

cromosomas y

entrecruzamiento, donde

los cromosomas

homólogos intercambian

sectores. El núcleo se

rompe.

Metafase I: Aparece el

huso acromático. Los

cromosomas se fijan

por el centrómero a

las fibras del huso.

Anafase I: Las fibras

del huso se contraen

separando los

cromosomas y

arrastrándolos hacia

los polos celulares.

Meiosis II Inicia a partir de dos células diploides formadas en la meiosis I

MEIOSIS II: las cromátidas hermanas se separan

TELOFASE I y CITOQUINESIS

PROFASE II METAFASE II ANAFASE II

Surcos desegmentación

Las cromátidashermanas se separan y migran a los polos

TELOFASE IIY CITOQUINESIS

Los cromosomas se convierten en cromatina Cuatro células hijas haploides

Se forman dos células hijas diploides (2n)

Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo

Cromosomas se ubican en el centro y se fijan al huso acromático

Telofase I: Se forman los

núcleos y se originan dos

células hijas. Los

cromosomas liberan la

cromatina.

Gametogénesis

GAMETOGÉNESIS Y OVOGÉNESIS

• En los individuos machos, la gametogénesis recibe el

nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los

órganos reproductores masculinos. En los individuos

hembras, la gametogénesis recibe el nombre de

ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores

femeninos.

• En el hombre se forman los espermatozoides y en las

mujeres los óvulos

POSIBILIDAD 1 POSIBILIDAD 2

Orientación independiente de los

cromosomas enmetafase I

Metafase II

Gametos

Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 Combinación 4

Producción de descendencia variada

FUNCIONES DE LA MEIOSIS

• Reducir el número de cromosomas (diploide a haploide)

para que los gametos (células sexuales), al unirse

durante la fecundación, vuelvan a formar células

somáticas diploides.

• Promover la diversidad genética entre los individuos

producidos, para que la selección natural escoja los mejor

adaptados.

CICLO DE

VIDA

HUMANO

MEIOSIS FECUNDACION

Gametos haploides (n = 23)

óvulo

espermatozoide

Cigoto diploide(2n = 46)

Adultos diploides(2n = 46)

Mitosis y desarrollo

Las células sexuales (o gametos) son haploide (n) tienen solo un juego de cromosomas

La meiosis produce células haploides a partir de células diploides

DE CÉLULAS A TEJIDOS Y A ÓRGANOS

La célula es la unidad fundamental estructural y funcional

Los tejidos se forman por la agrupación de células con la misma

función especial. Cuatro clases fundamentales:

Tejido epitelial

Tejido conectivo

Tejido muscular

Tejido nervioso

La formación de los órganos se caracteriza porque 2 o más

tejidos se unen en esquemas específicos para cada órgano

Etapa embrionaria de blastocisto, formación de la masa celular

interna. Tres capas germinativas

Ectodermo → tejidos epitelial y nervioso

Mesodermo → tejidos epitelial, conectivo y muscular

Endodermo → tejido epitelial

Tejidos y órganos como un todo

Células

Tejidos

Órganos

Aparatos y sistemas

Cuerpo humano

DIFERENCIACIÓN CELULAR

Proceso por el cual se producen diferencias estables

entre las células de un individuo

Tiene lugar durante toda la vida del organismo,

predominando en el período embrionario

Potencia de una célula: capacidad de diferenciarse en

distintos tipos celulares

Ejemplo: ovocito fecundado (cigoto), tiene

posibiliades máximas de desarrollo → totipotente (da

origen a todos los tipos celulares del organismo)

Diferenciación celular

BIBLIOGRAFÍA

• GUYTON-HALL. Tratado de Fisiología Médica, 12ª.

Edición; Editorial Mc Graw Hill; 2011.

• JUNQUEIRA L.C. Histología Básica, 5ª. Edición; Editorial

Salvat; 2002.

• GARTNER L.P. Histología Básica, Elsevier; 2011.

BIBLIOGRAFÍA

• GUYTON-HALL. Tratado de Fisiología Médica, 12ª.

Edición; Editorial Mc Graw Hill; 2011.

• JUNQUEIRA L.C. Histología Básica, 5ª. Edición; Editorial

Salvat; 2002.

• GARTNER L.P. Histología Básica, Elsevier; 2011.