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Capítulo 5
La célula
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Introducción
La vida requiere de procesos metabólicos (reacciones químicas) en sus
células para obtener energía, mantener su identidad y reproducirse.
La célula recibe la energía química a través de la glucosa.
Aunque la vida humana depende para vivir del corazón y del cerebro
para los mensajes nerviosos, ambos órganos están constituidos de
células.
Por lo tanto la unidad más pequeña de la vida y la más importante es la
célula.
Introducción
Los organismos necesitan un equilibrio interno para realizar sus tareas y
sobrevivir.
Este equilibrio lo logran a través de la homeostasis.
La homeostasis es la capacidad que tiene el cuerpo de mantener
constante sus condiciones internas.
La homeostasis se controla y monitorea a través de dos sistemas:
– Sistema nervioso: Regulación rápida y a corto plazo utilizando
impulsos eléctricos.
– Sistema endocrino: Regulación lenta y a largo plazo utilizando
hormonas.
Introducción
Algunos parámetros que son controlados por la homeostasis son:
–
–
–
–
Concentración de la azúcar y de la insulina
Concentración de oxígeno
Concentración de glóbulos rojos
Nivel de Ph
Tipos de células
Glóbulos rojos (células de la sangre)
Células musculares
http://3.bp.blogspot.com
http://missinglink.ucsf.edu/lm/IDS_101_histo_resource/images/351Blabeled_copy.jpg
Espermatozoides (célula sexual masculina)
Óvulos (célula sexual femenina)
Tipos de células
Células del corazón
Neuronas (células del sistema nervioso)
http://www.grad.ucl.ac.uk/comp/2006-2007/research/gallery/entries/034.jpg
Células de grasa
http://www.utexas.edu/courses/bio365r/Images/neuron.JPG
http://thefootblog.files.wordpress.com/2006/10/subqfat.jpg
Clasificación de las células
Las células se clasifican en dos grandes grupos:
– Procariotas (antes de núcleo):
Células primitivas en las cuales no tienen su núcleo. El material
genético se encuentra en el nucleoide.
-Ejemplos: bacterias (unicelulares, organismos de una sola célula)
– Eucariotas (núcleo verdadero)
Células en las cuales tienen un núcleo desarrollado.
-Ejemplos: célula animal y vegetal (multicelulares, organismos de
varias céluas)
Las estructuras internas de la célula son los organelos, cuya función es
llevar a cabo diferentes actividades metabólicas y producir diferentes
reacciones químicas.
Algunos organelos tienen funciones similares, otros tienen funciones
diferentes.
Se cree que las células eucariotas provinieron de varias células
procariotas que se unieron entre sí desarrollando entre otros
componentes en la célula, como el núcleo.
Algunos organelos están presentes en las procariotas pero no en las
eucariotas y viceversa.
Clasificación de las células
Diferencias y similitudes de las células eucariotas y procariotas en los
cinco diferentes grupos de organismos
-monera (bacterias), protista (algas), hongos, plantas y animales -
Protistas (algas) Moneras (bacterias)
Protistas
Bacterias
http://students.ncwc.edu/bio101/protista/Defaul9.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Cholera_bacteria_SEM.jpg
Tamaño y longetividad de las células
La mayoría de las células son microscópicas, otras tales cómo el
huevo de la rana o del pollo (yema) pueden observarse a plena
vista.
Por lo general, las células de las plantas son mayores que las de
los animales.
La cantidad de células en el cuerpo humano se calcula entre 50 y
75 trillones.
En el cuerpo las células tienen diferente duración o vida.
-Las del estómago pueden durar dos días.
-Los espermatozoides de dos a tres días.
-Las de la piel de 19 a 34 días.
-Los glóbulos rojos, 120 días.
-Las células de los huesos de 30 a 40 años.
Tamaño de las células
(La siguiente tabla indica los tamaños de diferentes células y otros
organismos y organelos.)
1 metro= 100 cm ó 1000 mm ó 1 millon de micrómetros ó 1 billón de nanómetros
Tamaño de las células
Las células de las plantas y animales son en el orden de micrómetros y
los virus portadores de enfermedades como el SIDA y la Influenza son
en el orden de nanómetros.
En el caso del humano encontramos que si almacenamos un mililitro de
sangre, tendríamos cerca de 4.5 millones de células glóbulos rojos.
1 mL sangre = 1 cm 3 = 4,500,000 glóbulos rojos
1 centímetro cúbico (1 cm 3)
Tamaño de las células
(Microscopio electrónico, equipo indispensable para el estudio de
células, virus y bacterias.)
Virus y Bacterias
Bacterias
Las bacterias son los organismos celulares
mas sencillos, son células procarióticas sin
una estructura interna definida. Algunas
bacterias pueden ser altamente dañinas al
cuerpo.
http://www.microscopy.fsu.edu/cells/procaryotes/images/procaryote.jpg
Bacillus anthracis
Esta bacteria se encuentra en la naturaleza, especialmente en áreas utilizadas para
pasto en el ganado.
En el laboratorio se puede producir en masa y utilizarse como arma biológica.
Síntomas son hemorragias severas e inflamación.
Su virulencia es a causa de potentes toxinas.
El efecto del Antrax en el
cuello de un paciente.
La bacteria afecta las vías
respiratorias y la piel.
http://phil.cdc.gov/PHIL_Images/10122/10122_lores.jpg
1 metro=1 millon de micrómetros
Bacillus anthracis
Paciente con hemorragia cutánea facial a consecuencia del Antrax.
http://www.logicalimages.com/images/PublicHealth/catA_anthrax1Lg.jpg
Mycobacterium tuberculosis
Infección bacteriana producida por la bacteria Mycobacterium tuberculosis.
Además de los pulmones puede afectar otros órganos.
En la foto: Tuberculosis cutánea en una nigeriana de 22 años presentando extensas
ulceraciones faciales.
-Aunque la larga terapia anti-tuberculosa fue un éxito, las serias
desfiguraciones faciales no se pudieron evitar.
http://www.ispub.com/ispub/ijid/volume_4_number_2_22/tuberculosis_cutis_orificialis_tbco_lupus_vulgaris_lv_simultaneous_
occurrence_and_review_of_the_literature/tbco-fig1.jpg
Mycobacterium leprae
Lepra o la enfermedad de Hansen.
La Biblia describía la enfermedad cómo un castigo.
-Contagiosa a través de la saliva
-Afecta la piel y sus nervios.
-Si no se trata a tiempo causa lesiones permanentes
en la piel , nervios ,
extremidades y los ojos.
-Incubación aproximada es de unos 5 años.
-Síntomas tardan hasta 15 años en aparecer.
http://www.scienceclarified.com/everyday/images/scet_03_img0271.jpg
http://www.kaiscience.com/thumbimage.
http://www.howtogetridofstuff.com/wp-content/uploads/how-to-get-rid-of-leprosy.jpg
Streptococcus pyogenes
Estreptococo es una variedad de bacterias que puede producir necrosis (la célula rompe y libera toxinas)
Fascitis necrotizante es una infección aguda que se extiende por el tejido celular subcutáneo y la fascia ( tejido
suave que cubre los músculos y huesos) produciendo una rápida necrosis causando una grave afección del
estado personal de la persona.
Esta bacteria se conoce vulgarmente cómo la “bacteria come carne”
http://bioinfo.bact.wisc.edu/themicrobialworld/streptochains.jpg
Mujer afectada por fascitis necrotizante abdominal,
momentos antes de la cirugía
Virus
Son organismos vivos?
-No, los virus no se incluyen en los cinco reinos de organismos.
Los virus son materia química y no tienen la habilidad de crecer por si
mismos
Solamente tienen DNA o RNA pero no ambos a la misma vez.
Se reproducen solamente cuando entran en contacto con otras células para
poder reproducirse.
Estos agarres le sirven para
adherirse a otras células saludables
http://tbn3.google.com/images?q=tbn:cfTfrAlyGeu_wM:http://www.biologyjunction.com
Varicella zoster
Uno de los virus mas conocidos, el de la varicela.
www.countypathology.co.uk/News
Infante contagiado con varicela
http://i.ehow.com/images/GlobalPhoto/Articles/2172177
/chickenpoxJacobJohanFlickrAttribution2.0Generic-main_Full.jpg
Herpes zoster
Herpes zoster, conocido cómo culebrilla, surge a consecuencia del mismo virus que
produce la varicela (Varicella zoster)
Vive en estado latente en el tejido nervioso periférico
Se puede reactivar a consecuencia de un trauma o, enfermedad que afecte el
sistema inmunológico.
Algunas complicaciones a largo plazo son neuralgia que puede durar años.
La mayoría de estos pacientes son sobre los 50 años.
http://www.health-news-blog.com/images/blogs/herpes-virus-12340.jpg
Herpes Zoster
Paciente con
Herpes zoster toráxico
Pacientes con
Herpes zoster facial
http://www.cehjournal.org/images/ts080011.jpg
http://missinglink.ucsf.edu/lm/DermatologyGlossary/img/Dermatology/20Glossary/Glossary/20Clinical
Variola virus
Niño africano afectado por la viruela (smallpox)
http://idrrg.net/home/images/stories/gallery/Smallpox_virus.jpg
http://www.oddee.com/_media/imgs/articles/a112_smallpox.jpg
Variola virus
Niña y mujer afectadas por la viruela.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/66/Child_with_Smallpox_Bangladesh.jpg/393px
Virus del AH1N1
Un virus variante del virus responsable de la influenza.
También llamado el virus porcino.
Virus AH1N1
Una de las formas de
protegerse del virus es el uso
de mascarillas
http://www.humanunderground.com/swine_media/Ah1n1.jpg
http://www.notcliche.com/lbw/wp-content/uploads/2009/05/masks1.jpg
Pavilomavirus humano (HPV)
-Mas de 200 tipos.
-Infecciones en la piel o en membranas de mucosas.
-Desde verrugas comunes a cancer.
-Infección con HPV es clave en el desarrollo del cancer cervical.
-Vacunas atacar el HPV para evitar el cáncer cervical.
Verruga por contagio de HPV
Cancer cervical
Cancer cervical (neoplasma maligno)
Papanicolaou (especolum)
Cancer cervical
Cancer cervical
Enlace electrónico: Favor de accesar el siguiente enlace electrónico para conocer
mas sobre los programas de la Organización Mundial de la Salud (WHO, por sus
siglas en inglés) para erradicar la viruela y otras enfermedades a nivel mundial:
Smallpox (WHO Headquarters):
www.who.int/mediacentre/factsheets/smallpox
http://www.topnews.in/health/files/who2.JPG
Enlace electrónico: Favor de accesar el siguiente enlace electrónico
para conocer mas sobre las investigaciones del Centro de
Enfermedades de Atlanta (CDC, por sus siglas en inglés) sobre el
desarrollo y control del virus AH1N1 y otros virus:
CDC-Centers for Disease control and prevention:
www.cdc.gov
http://blog.bioethics.net/CDC14.jpg
Organelos de la Célula
Célula eucariota: animal y vegetal
Comparación de una célula animal y una vegetal.
http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Zoology/AnimalPhysiology/
Anatomy/Anatomy/animalcell.jpg
http://ac.teachers.googlepages.com/PlantCell.jpg/PlantCell-full;init:.jpg
Organelos en la célula animal
http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Zoology/AnimalPhysiology/
Anatomy/Anatomy/animalcell.jpg
Citoplasma y Membrana Celular
Citoplasma
-Los organelos se encuentran en el citoplasma, que es la matriz o
parte interior de la célula y tiene una consistencia semilíquida.
Membrana Celular
-Es la parte exterior de la célula, formada por una capa de fosfolípidos
Y proteínas.
-Estos fosfolípidos son polares, por lo tanto no se disuelven en el agua.
-Esta membrana regula el movimiento de sustancias hacia el interior
de la célula y viceversa
-La membrana tiene receptores especiales que determinan la identidad
de otras sustancias o células.
-De esta manera reconocen bacterias y virus extraños para poder
Neutralizarlos.
-A veces los virus u otras sustancias tóxicas dañan estos receptores y
surgen condiciones o enfermedades el organismo.
Estructura de la Membrana Celular
0.5 μm
Núcleo y Nucleolo
El núcleo se encuentra en la parte central de la célula.
Dentro del núcleo hay otra estructura mas pequeña llamada
nucleolo, donde ocurre la formación de los ribosomas.
El núcleo contiene el material genético de la herencia y el control de
las actividades de la célula.
Estas dos funciones son reguladas por el ácido desoxirribonucleico
(DNA) y el ácido ribonucleico (RNA).
El DNA y unas proteínas llamadas histonas forman los cromosomas
que se forman al multiplicarse la célula y llevan la información genética
de generación en generación.
Estructura del núcleo y nucleolo
http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Zoology/AnimalPhysiology/Anatomy/AnimalCellStructure/
Cromosomas
Los cromosomas están compuestos del DNA, que se forman al
multiplicarse la célula.
En los humanos hay 23 pares de cromosomas.
Imagen digitizada del cromosoma
http://www.stanford.edu/group/pandegroup/folding/education/GAH/chromosomes.jpg
http://www.tiricosuave.com/images/chromosome.jpg
Mitocondria
Son responsables de la respiración celular
Convierten la energía química de la glucosa en trifosfato de
adenosina (ATP, por sus siglas en inglés).
El ATP es utilizado, por ejemplo, para llevar a cabo la contracción
muscular.
El oxígeno que entra en la sangre llega a todas las células para
mantener la mitocondria produciendo ATP.
Este proceso es esencial, pues si no se lleva acabo, la célula tendrá
una deficiencia de O2, ocurriendo la muerte de la misma.
A este proceso se le llama respiración celular
La mitocondria tiene su propio DNA y se duplican
independientemente de la célula.
Las mitocondrias del hombre y la mujer provienen de nuestras
madres. Durante la fertilización, el óvulo provee todos los organelos
mientras que el espermatozoide sólo aporta el paquete nuclear que
tiene los cromosomas.
Estructura del mitocondria
http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/mito.gif
Ribosomas
Son organelos cuya función es la síntesis o producción de proteínas.
Se componen principalmente de RNA y se forman en el nucleolo.
Se encuentran adheridos a membranas internas del retículo endoplásmico.
Ribosomas
http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/cb/org/rough_er-em.gif
http://1.bp.blogspot.com/_c3XSXrnp9Bg/RbtRuXV-AxI/AAAAAAAAAA4/u6nDdOQslHg/s320/Ribosome.
Retículo endoplásmico (RE)
El RE es una red de canales formados por membranas.
Comienzan en el núcleo y terminan en la membrana celular.
Responsables por la síntesis de proteínas (RE rugoso)
Responsable de la síntesis de lípidos, esteroides,carbohidratos, regula Ca (RE liso)
En el RE las proteínas producidas por los ribosomas adquieren su forma final y
viajan hasta la membrana donde se almacenan en los Corpúsculos de Golgi.
Retículo endoplasmico en una célula.
http://www.historyforkids.org/scienceforkids/biology/cells
/pictures/endoplasmicreticulum.jpg
http://media-2.web.britannica.com/eb-media/79/117279-004-4B7393C9.jpg
Corpúsculo de Golgi
Los corpúsculos de Golgi dan los toques finales a la síntesis de proteínas y se sintetizan
otras sustancias como azúcares, almidones, y grasas.
Estas estructuras, entre otras cosas, almacenan los componentes de la leche materna.
(Almacenaje)
Corpúsculo de Golgi
(Proteína ya sintetizada)
http://cellbiology.med.unsw.edu.au/units/images/tem_golgi1.jpg
http://www.medsci.nu.ac.th/Thai/DeptAnatomy/2548/Human%20anatomy/lab/Lab1-Cytology-Epithelium-
Lisosomas
Los lisosomas son organelos esféricos que producen enzimas
digestivas que descomponen células muertas, bacterias, grasas,
carbohidratos y otros componentes de la sangre que no tengan uso.
Las células del hígado tienen una gran cantidad de lisosomas para
neutralizar sustancias tales como el alcohol, fármacos y cristales de
hormonas ya utilizadas.
El exceso de alcohol o uso excesivo de ciertos fármacos pueden
deteriorar el funcionamiento de estos Lisosomas y producir
condiciones serias tales como cirrosis hepática.
Lisosoma
Dos lisosomas en una célula
Estructura interna del lisosoma
http://images.protopage.com/view/721661/d2xcwgacndd83n36ri3820g14.jpg
http://www.biochemj.org/bj/375/0075/bj3750075f05.gif
Célula vegetal
http://ac.teachers.googlepages.com/PlantCell.jpg/PlantCell-full;init:.jpg
Cloroplasto
Los cloroplastos son responsables de la fotosíntesis.
Los cloroplastos, utilizando la energía del Sol , el agua y el dióxido
de carbono la convierten en glucosa.
Con la glucosa, la célula vegetal adquiere la energía necesaria para
llevar a cabo sus actividades metabólicas.
Pared celular
Las células de las plantas tienen una pared celular que se
compone de celulosa.
El soporte de una planta se debe a la rigidez de cada pared celular.
Pared celular
Cuerpo celular
http://www.ucmp.berkeley.edu/plants/cells/elodeacell.jpg
Citoesqueleto (aparece en la célula animal y vegetal)
Las células tienen un citoesqueleto que le da soporte y ayuda en el movimiento de
sustancias en el interior de la célula.
El citoesqueleto se compone de
-Microtúbulos
-Microfilamentos
http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/Image115.gif
Cilios y Flagelos (aparecen en la célula animal y vegetal)
Los cilios y flagelos están construidos por microtúbulos.
Sirven para el movimiento de la célula o para el proceso de adquirir alimentos.
Los espermatozoides se mueven por la acción de un flagelo.
Las células de la tráquea y bronquios contienen pequeños cilios que expulsan la
mucosa, la cual atrapa bacterias y partículas que entran en el aire que respiramos.
Algunas células se mueven cómo respuesta a cambios de gravedad, temperatura o
químicos.
Paramecio es un organismo
unicelular que
se impulsa por los cilios.
También adquieren su
alimento utilizando sus cilios.
http://www.becomehealthynow.com/images/organs/cells/cell1lrg.jpg
Enlace electrónico: Favor de accesar el siguiente enlace electrónico
para un video sobre el movimiento celular:
Links to cell videos and animations:
www.linkpublishing.com/videos-cell.htm
Vacuolas y Centriolos ( aparecen en la célula animal y vegetal)
Los centriolos ayudan en la replicación de otras células.
Las vacuolas son estructuras donde se almacenan sustancias.
En las plantas, las vacuolas son más grandes que en los animales y
ayudan a regular el paso de sustancias a través de la membrana al
cambiar el tamaño, también almacenan desechos metabólicos.
Tamaño vacuola en relación a una célula vegetal
http://www.northern.edu/ramsayj/etechWeb/36_h_cell.jpg
Reproducción celular
Las células se pueden reproducirse de dos formas:
– Mitosis (reproducción asexual): Se duplican las células del cuerpo a
partir de una célula madre. Estas células se conocen como células
somáticas.
– Meiosis (reproducción sexual): Se producen los gametos femeninos
y masculinos. Estas células se conocen como células asomáticas.