Fuentes Morfologia de La Celula Al Hombre

8/16/2019 Fuentes Morfologia de La Celula Al Hombre

1/225

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL

Secretaría Académica

Dirección de Articulación, Ingreso y Permanencia

Año 2015

Morfología: de la célula al hombrecomo individuo. Conceptos básicos

Marta Fuentes

Larisa Carrera

Alicia Costamagna

Rosa Markariani

(editoras)

ISBN en trámite


2/225

Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulación Disciplinar: Morfología 1

1. El microscopio

El término microscopio deriva del griego “micro”, pequeño, y “skopein”, observar.El microscopio es un instrumento de óptica que permite ver objetos muy pequeños

o detalles estructurales imposibles de distinguir a simple vista, o sea, que están pordebajo del límite del poder de resolución del ojo humano (70 a 100 µm).

Recién a principios del siglo XIX se dispuso de buenos microscopios ópticos; ello

permitió descubrir que los tejidos vegetales y animales estaban formados por agrega-dos de células. El microscopio óptico fue inventado alrededor del año 1600 en Holan-da por el fabricante de anteojos Zacarías Janssen. Posteriormente, se efectuaron in-cesantes perfeccionamientos en el aparato de iluminación y en la construcción de losobjetivos y oculares.

El Profesor de Física de la Universidad de Jena Ernest Abbé fue quien realizó en1868 los cálculos previos para que el sistema óptico del microscopio diese el máximo

de magnicación.El microscopio óptico usual no sirve simplemente para observar con aumento cual-

quier objeto (por ejemplo una mosca) –para ello se requiere el uso de estereomicros-copio–, sino que es preciso que lo que se desea observar sea siempre transparente y,de ser posible, se encuentre en un mismo plano. Las alas de una mosca son un buenejemplo de ello.

Esta condición impuesta al objeto que se pretende estudiar requiere, en la mayoría

de los casos, de la obtención de la llamada preparación, que se realiza generalmentesobre una placa de vidrio –el portaobjetos, o simplemente “porta”– de 26x76 mm desupercie y 1 mm de espesor, cubierto con un vidrio sumamente delgado –el cubreob-jetos, también llamado “cubre”– de diversos tamaños, y con un espesor de 0.17 mm.

Cuando la luz atraviesa un material biológico cambia sus características y estas va-riaciones se hacen visibles por medio de los sistemas de lentes. El ojo puede diferen-

Unidad 1

Marta Fuentes y Rosa Markariani (teoría)

María Florencia Peretti Bevilacqua y María Leandra Micocci (actividades)


3/225

2Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulación Disciplinar: Morfología

Morfología: de la célula al hombre como individuo / Unidad 1

ciar variaciones de intensidad de la luz (luz y sombra), y diferentes longitudes de onda(diferentes colores).

Las células y los tejidos animales, además de ser pequeños, cuando no están co-

loreados, se captan en el microscopio como transparentes y faltos de color, con poca

estructura interna, puesto que no presentan suciente contraste. El conocimiento desus diferentes estructuras fue posible gracias al hallazgo, a nes del siglo XIX, de colo-rantes que proporcionaban el contraste necesario para hacerlas visibles.

• Límite de resolución de un microscopio: es la distancia mínima respecto de la cualdos objetos pueden verse separados.

• Aumento: se dene como la relación entre el tamaño de la imagen y del objeto en

medidas lineales.

1.2. El microscopio óptico

El poder de resolución del microscopio óptico oscila entre 0,2 y 0,4 µm. En términosprácticos, las bacterias y las mitocondrias que tienen aproximadamente 0,5 µm de diáme-

tro son las estructuras más pequeñas que pueden ser observadas mediante el mismo.

a) Microscopio simple o lupa: las lupas son consideradas microscopios simples, yaque están compuestas por una lente o un solo sistema de lentes convergentes bicon-vexas, que obran como una sola lente, de pequeña distancia focal, entre 5 y 10 cm.

Amplían de 2 a 20 veces las estructuras observadas.• Distancia focal: es la distancia que se encuentra entre el foco de la lente y su cen-

tro óptico.• Foco: es el punto donde se cruzan los rayos luminosos luego de atravesar una lente.• Centro óptico: es el punto central de una lente en el cual los rayos pasan a través

de él sin desviarse.

b) Microscopio compuesto o fotónico: se lo llama también microscopio óptico de luzvisible. Este microscopio emplea como fuente de luz las radiaciones del espectro solar vis-

ibles y no visibles, cuyas longitudes de onda van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. A diferencia del microscopio simple o lupa, está constituido por dos sistemas de

lentes convergentes (ocular y objetivo) que forman la parte óptica del mismo. Estaslentes se encuentran ubicadas en un mismo eje dentro del tubo del microscopio.

1.2.1. Partes de un microscopio óptico

El microscopio óptico está compuesto por dos partes: una mecánica y otra óptica.


4/225



1.2.1.1. Parte mecánica

Parte mecánica, estativo

o montura del microscopio

• Pie: es el encargado de sostener el instrumento y tiene diferentes formas. Debe

ser estable, sólido, amplio y con el peso necesario para darle estabilidad.• Columna: comprende el brazo y el pilar. Mediante el brazo se une al tubo y con el

pilar se une al pie. También sostiene a la platina. La articulación con el tubo se efectúapor mando de acomodación, que permite movimientos de la platina en sentido verti-

cal a n de lograr el enfoque, está formado por dos botones o tornillos denominados:- Macrométrico: da un ajuste grueso con movimientos amplios de la platina.- Micrométrico: permite un ajuste no con movimientos inapreciables de la platina, a

nivel de micrones, logrando una imagen nítida del preparado• Tubo: es un cilindro hueco que está unido a la columna por una cremallera. En su

parte inferior está provisto de su sistema de revólver, pieza metálica giratoria en la cualse ajustan a rosca los objetivos de distintos aumentos. Al hacer girar el revólver se co-locan los diferentes objetivos en el eje óptico. En su extremo superior se ubican las

dos lentes oculares .• Platina: tiene forma cuadrangular, se ubica perpendicularmente al eje óptico delmicroscopio, lleva un oricio central través del cual llegan los rayos del aparato de ilu-minación. Las preparaciones, habitualmente montadas sobre portaobjetos, se colocansobre la platina y son sostenidas por medio de pinzas metálicas que pueden moverseen las direcciones X e Y por medio de dos tornillos; esto permite recorrer el preparadoen sentido lateral y anteroposterior.

• Subplatina: presenta una serie de aros y cilindros que sirven de soporte al diafrag-ma, al condensador y a los ltros.

1.2.1.2. Parte óptica

Componentes ópticos

• Condensador: está constituido por una lente o sistema de lentes convergentesubicadas en un soporte metálico. Su función es hacer eciente la iluminación, concen-

pie

columna

tubo

platina

subplatina

lentes objetivos

lentes oculares

condensador


5/225



trando los rayos luminosos y proyectándolos sobre el preparado a través del oricioque posee la platina, de manera que entren en el sistema óptico propiamente dicho.

Se mueve en sentido vertical por medio de una cremallera. En posiciones altas, con-centra los rayos en un punto (disminuye el ángulo de apertura de los rayos lumínicos)

• Sistema óptico propiamente dicho: consta básicamente de dos sistemas de len-tes: oculares y objetivos, separados por una distancia ja.

• Objetivos: están constituidos por un sistema de 4 ó 5 lentes convergentes de granpotencia que forman una imagen real invertida y de mayor tamaño respecto del objeto,esta imagen se forma entre la lente ocular y su foco. Están recubiertos por cilindros

metálicos en los cuales está inscripto el coeciente de aumento (o potencia) de esalente objetivo; dicho valor se simboliza con un número, seguido de una X. Los objeti-vos se ubican en el sistema cambiador de objetivos, denominado revólver.

Los objetivos pueden ser:a) Objetivos secos: sólo se interpone aire entre la preparación a observar y el objeti-

vo. De acuerdo con su capacidad de aumento pueden ser:1. débiles o de menor aumento: 4X ó 6X (también denominados lupa) y 1OX; algu -

nos microscopios están provistos también de un objetivo de 20X.2. fuertes: corresponden al objetivo de 40X, que es el de mayor magnicación que

puede utilizarse en seco.b) Objetivos de inmersión: entre el objetivo y el preparado se interpone un medio

líquido, cuyo índice de refracción sea aproximadamente igual al del vidrio, general-mente aceite de cedro (índice de refracción 1,52), que impide la desviación de los ra-yos luminosos al pasar de un medio a otro. El punto de enfoque de esta lente es muypróximo al portaobjeto por lo que el aceite reemplaza la película de aire entre objetivoy portaobjeto.

• Oculares: están constituidos por las lentes que recogen la imagen dada por el ob-

jetivo. Al igual que los objetivos, están recubiertos por un cilindro metálico donde cons-ta el coeciente de aumento (o potencia) de las mismas, que generalmente es de 5X,

1OX ó 15X. Están formados por un sistema de lentes en el que se destacan las lentesinferiores de campo o colectoras, y las lentes superiores u oculares, que actúan comouna lupa.

Aumento final del microscopio: el aumento total se obtiene multiplicando el coe-ciente de aumento del objetivo, por el aumento individual del ocular; así, el objetivode 1OX con el ocular de 1OX da un aumento total de 100 veces.


6/225



1.2.1.3. Sistema o aparato de iluminación

Sistema lumínico

El sistema de iluminación se sitúa debajo de la platina

• Fuente de luz: se encuentra empotrada en el pie del microscopio; son lámparas

de lamento metálico de bajo voltaje y de diferentes características.• Transformador: reduce la tensión de la red eléctrica al requerido por la lámpara

utilizada.• Potenciómetro: regula la intensidad de la iluminación.• Diafragma iris: se encuentra por debajo del condensador. Es una membrana que

se abre o se cierra, su función es graduar la cantidad de rayos luminosos que llegan alobjeto, eliminando los rayos periféricos que forman imágenes distorsionadas.

• Filtros de luz: se colocan en los aros portaltros que están situados debajo delcondensador. Son cristales coloreados que dejan pasar radiaciones con una longitudde onda determinada y absorben las restantes.

fuente de luz

transformador

potenciómetrodiafragma

ltros

Fig. 1: Microscopio óptico. Partes


7/225



1.3. Observación de muestras al microscopio óptico. Tipos de preparaciones

Un microscopio funciona debido a que los rayos luminosos atraviesan la muestra yproporcionan una imagen.

Una buena observación al microscopio óptico exige un espesor de la muestra infe-rior a 10 micrones. Si la muestra es más gruesa, los planos celulares superpuestos im-

piden el paso de la luz y las imágenes resultan confusas.Por esta razón la muestra o material a observar debe ser acondicionada constitu-

yendo lo que se denomina un preparado. La forma en que se confecciona un prepa-rado, depende de la muestra a observar y de las estructuras que se pretenden ponerde maniesto

Tipos de Preparados

1.3.1. Preparados no permanentes o húmedos• Preparados frescos: el material es visualizado en condiciones naturales, tiene

como objetivo mantener las estructuras sin ninguna modicación.Su concreción es muy rápida y consiste en tomar una muestra del material, colo-

carla sobre un portaobjetos limpio, desengrasado y seco; si éste es sólido, se deberá

agregar una gota de agua o solución siológica y cubrirlo con un cubreobjetos. Este secoloca formando un ángulo de aproximadamente 45°, de tal manera que el líquido sedistribuya por capilaridad en su borde, y se lo deja caer tratando que no queden bur-bujas de aire.

• Preparados frescos coloreados: con el propósito de aumentar el contraste entrela estructura a observar y el medio, o bien el de algún componente en particular, sepueden realizar distintas coloraciones.

Colorantes: Desde el punto de vista de su caracterización química son en su mayoríaorgánicos y con estructura semejante al benceno o a sus derivados. El colorante debeunirse especícamente a algún componente celular, éste queda resaltado o diferenciadorespecto del resto por el color que adquiere. Debido a la acción del colorante, las estruc-turas celulares dejan de funcionar normalmente, quitándole las propiedades de vida.

Los colorantes se combinan con las diferentes estructuras por anidad química:

- Las sustancias ACIDAS se tiñen con colorantes básicos.- Las sustancias BÁSICAS son anes a colorantes ácidos.

No permanentes(húmedos)

Semipermanentes(secos)

Permanentes

frescosfrescos coloreados

cortes histológicos

frotis

extendidosimprontas


8/225



Los preparados frescos coloreados se realizan de la misma forma que un prepara-do fresco sin colorear, al cual se le adicionan unas gotas del colorante elegido previa-mente a la colocación del cubreobjetos.

1.3.2. Preparados semipermanentes

• Frotis: se utilizan para observar materiales heterogéneos, por ejemplo: mucosa

bucal, bacterias, levaduras, materia fecal, ujo vaginal, orina, etc.El material se distribuye formando círculos en el centro del portaobjetos; la capa del

material debe quedar pareja y tenue.• Extendido: se realiza para observar materiales homogéneos, por ejemplo: sangre.Para realizarlo se toman dos portaobjetos bien desengrasados, se coloca una gota

de sangre sobre el extremo de uno de ellos, se apoya sobre la gota el borde del otro

portaobjeto formando un ángulo de aproximadamente 45° y se desliza este último conun movimiento suave, rápido y parejo.

• Impronta: este tipo de preparados se utiliza para aquellos materiales ricos en célu-las aisladas, que se desprenden fácilmente del trozo de tejido como el timo o el bazo,Pa realizar una impronta se toma una porción del tejido y se apoya repetidamente so-bre un portaobjeto a manera de sello, esto permite el depósito de las células sobre el

mismo. Una vez distribuido el material sobre el portaobjeto, se procede a una jación yposterior coloración.

Fijación: consiste en provocar la muerte rápida de la célula tratando de mantenerintacta su morfología y composición química. Impide que se produzcan los procesosde descomposición y también permite que los microorganismos y las células quedenadheridos a la supercie del portaobjeto. Algunos agentes jadores son: calor, conge-lamiento, etanol, metanol, formol, etc.

Coloración: se coloca el portaobjeto con la muestra sobre una cubeta de colo -ración y se procede a colorearlo. Existen coloraciones simples en donde se utiliza unsolo colorante y otras diferenciales en donde se utiliza una batería de colorantes.

1.3.3. Preparados Permanentes

• Cortes histológicos: se denominan así puesto que se realizan a partir de cortes

muy nos de tejido animal o vegetal. Se los pueden conservar por un largo tiempo de-bido a que no sufren alteración progresiva por descomposición o putrefacción puestoque la muestra recibe un tratamiento especial y es protegida por un cubreobjeto sella-do en forma permanente que impide su alteración por uso o factores ambientales.

La técnica histológica consiste en una serie de pasos secuenciales que se enuncian

brevemente a continuación:


9/225



a) jación: se realiza de manera idéntica a la mencionada en la jación de un frotis.b) inclusión: convierte a la muestra en un bloque fácil de seccionar, para ello, pre -

viamente se la deshidrata y luego se la coloca en un material que, a temperatura ambi-ente adquiera consistencia y permita cortarse; se puede usar parana, gelatina, etc

c) corte: se hacen cortes en láminas muy delgadas (entre 2 a 10 micrones de espe-sor) con un instrumento llamado micrótomo. Las laminas luego se recogen en agua yse adhieren a un portaobjeto.

d) coloración: previamente se elimina la sustancia utilizada en la inclusión (por ejem-plo la parana) y se hidrata la muestra. Luego se coloca en una cubeta de coloracióny se lo cubre con el/los colorantes seleccionados según la técnica de coloración, nal-mente se lava y deja secar al aire.

e) montaje: se sella el cubreobjeto con un medio de montaje, el más utilizado es elBálsamo de Canadá y de esta manera el preparado ya coloreado se puede conservar

indenidamente.

1.4 . Pasos para realizar el enfoque y observación al microscopio

1. La posición descansada del cuerpo posibilita el trabajo cómodo. El observadordebe sentarse frente al microscopio con la columna en posición recta, para lo cualdebe seleccionarse un asiento con la altura adecuada.

2. Sujetar el preparado sobre la guía portaobjeto de la platina. Vericar que el pre-

parado este hacia arriba.3. Conectar la fuente de luz, ubicar una mano sobre el tornillo macro-micrómetro, y

la otra mano en los comandos de las guías de los portaobjetos.4. Para la primera observación se debe utilizar el objetivo de menor aumento (lupa)

este le dará una visión integral del preparado y le permitirá elegir las mejores áreas

para luego observar en mayor aumento. Al seleccionar el objetivo, no tocar con los de-dos las lentes de los objetivos.

5. Seleccionar la iluminación correcta. El condensador se utiliza en posiciones inter-medias a bajos aumentos y a posiciones superiores con el objetivo de inmersión.

6. El enfoque correcto del preparado se realiza girando el tornillo macro- micrómet-ro, ajustando la imagen del campo, moviendo la platina hacia arriba y hacia abajo.

7. El tubo binocular se ajusta con ambas manos a la distancia interpupilar del oper-ador, hasta observar una sola imagen.

8. Al emplear el objetivo de inmersión se utiliza con una gota de aceite de inmersiónentre el preparado y la lente. Se debe evitar la formación de burbujas de aire en la gotade aceite. Luego de utilizado el objetivo se debe limpiar con algodón o paño seco.


10/225



1.5. Tipos de microscopios

Microscopios

Microscopio de fondo claro y de campo oscuro: esta división se relaciona con la

forma en que se ilumina el objeto. En el primero, los rayos luminosos hacen incidenciadirecta sobre el objetivo. En cambio, en los microscopios de campo oscuro los rayosluminosos del sistema de iluminación son dirigidos desde la parte lateral, y se producela difracción, refracción o reexión de los rayos luminosos merced a un juego de espe-jos. En consecuencia, cuando se observa el objeto por el ocular, se verá intensamenteiluminado sobre un campo oscuro, puesto que no se produce una incidencia directa delos rayos sobre el objetivo. Se lo emplea para el estudio de elementos vivos, tales como

bacterias o espermatozoides. Permite ver las células en acción y estudiar los procesosde mitosis y migración celular. No es útil para observar detalles estructurales.

Microscopio de contraste de fase: la manera más conveniente de establecer queuna estructura existe en las células consiste en estudiarlas al microscopio mientras es-tán vivas, sin ninguna jación o tinción preliminar. Esto requiere de sistemas ópticos

especiales diseñados para aprovechar las propiedades de difracción de las células.Este equipo transforma las diferencias de fase de la luz en diferencias de amplitud.

Éstas son captadas por el ojo como diferencias de intensidad; para ello este microsco-pio tiene un dispositivo ubicado entre el diafragma y la platina que produce una varia-ción en la longitud de onda de la luz de incidencia lateral respecto de la luz de inciden-

cia central. El condensador también tiene un diafragma especial; esto permite lograrimágenes diferenciadas.

La diferencia de desplazamientos ocurre según la luz atraviese una zona gruesa ona de una célula o tejido. Es decir, cuando la luz pasa a través de una parte relativa -mente gruesa o densa de una célula, como por ejemplo el núcleo, se retarda y su fasequeda desplazada en relación con la luz que ha pasado a través de una región másna, por ejemplo el citoplasma. Con este tipo de microscopio quedan claramente vi-sualizados muchos detalles de una célula viva.

Microscopio de interferencia: su fundamento es el mismo que el de contraste defase, por lo que se lo suele considerar un microscopio de fase perfeccionado. Tiene l-

Compuesto, fotónico u óptico de luz visible

de fondo claro y de campo oscuro

De contraste de faseDe interferencia

De polarización

De uorescencia

Electrónico de Transmisión (MET)

De barrido o scanning (SEM)


11/225



tros especiales que se intercalan en el haz lumínico y que producen un contraste defase coloreado positivo o negativo. Los cambios de color facilitan la observación de lasestructuras vivas como si estuvieran coloreadas.

Microscopio de polarización: cuando algunos tejidos o componentes de nuestroorganismo son atravesados por la luz ultravioleta, se produce un desdoblamiento demanera que de un rayo luminoso a la entrada obtenemos dos rayos que se denominan

polarizados. Esto sucede porque esos componentes tienen un ordenamiento determi-nado de sus átomos. Tales cuerpos o componentes poseen lo que llamamos un estadocristalino, en tanto que las sustancias que no poseen dicho estado se conocen comocuerpos amorfos monorrefringentes o isotrópicos. En estos cuerpos isotrópicos la luzse propaga siempre a la misma velocidad, sin importar la dirección que siga dentro delos mismos. Por lo tanto, ese cuerpo amorfo tendrá un solo índice de refracción.

Por el contrario, en los cuerpo cristalinos, anisotrópicos o birrefringentes la luz va-riará su velocidad dependiendo de la dirección de su propagación. Esto da origen a loque se llama fenómeno de doble refracción. Así, desde un solo rayo refractado se ori-ginan o producen dos rayos polarizados en forma rectilínea.

En el microscopio de polarización se utiliza un cristal polarizador de la luz, locali-zado entre el foco luminoso y el espécimen observar, que deja pasar solamente la luz

polarizada rectilíneamente y elimina el rayo ordinario. Otro cristal polarizador se colocaentre el espécimen y el ojo del observador.

Si se coloca un cuerpo amorfo en la platina, la luz no sufrirá ninguna modicación,pero lo contrario sucederá si el cuerpo es cristalino o birrefringente: la luz brillará conmayor o menor intensidad. De este modo se pueden diferenciar sustancias monorre-fringentes y birrefringentes.

Microscopio de fluorescencia: emplea una fuente de luz ultravioleta (UV) y ltroscapaces de impedir que la radiación que incide sobre la lámina lesione el ojo del ob-servador. Este tipo de luz permite que sustancias tales como la Vitamina A o los caro-tenos, constituyentes normales de algunas células, emitan radiaciones brillantes. Es-

tos componentes aparecen brillantes sobre un campo o fondo oscuro, el cual no esuorescente; esto se conoce como uorescencia primaria. Cuando se colorean célu-

las con colorantes especiales –como el tiocianato de uoresceína, naranja de acridinao tiocianato de rodamina B, éstos se jarán si determinadas estructuras celulares ad-quieren una uorescencia que se denomina secundaria.

Microscopio electrónico de transmisión (MET): el límite de resolución impuestopor la longitud de onda de la luz visible (microscopio óptico) puede ser reducido uti-lizando electrones en lugar de fotones, ya que los electrones tienen una longitud de

onda mucho más reducida. El poder de resolución real del microscopio electrónico esde 0,1 nm (1 Angstrom), es decir 100 veces superior a la del óptico.


12/225



La fuente de iluminación es un lamento de tungsteno situado en la parte superiorde una columna cilíndrica que emite electrones.

Para poder conseguir un haz lineal de electrones primero se debe bombear el aire ha-cia afuera de la columna para producir vacío. Luego, los electrones son acelerados desde

el lamento mediante un ánodo cercano, de forma que pasan a través de un agujero di-minuto y forman un haz de electrones que se dirige hacia la parte inferior de la columna.

Unas bobinas magnéticas situadas a intervalos a lo largo de la columna focalizan el

haz de electrones, al igual que las lentes focalizan el haz de luz en el microscopio óptico.La muestra se coloca en el vacío y luego se expone al haz de electrones. Algunos

electrones son dispersados y no aparecen en la imagen, otros pasan a través de regio-nes densas y aparecen como áreas de ujo electrónico bajo respecto de las áreas delas regiones menos densas.

En el microscopio electrónico los electrones reemplazan a la luz y los campos mag-

néticos a las lentes ópticas, de manera que se obtienen imágenes electrónicas en lu-gar de imágenes luminosas.

El contraste depende del número ató-mico de los átomos de la muestra: cuantomás elevado sea el número atómico, mayornúmero de electrones serán dispersados ytanto mayor será el contraste obtenido.

Las moléculas biológicas están com-

puestas por átomos de número atómicobajo (C, O, H); por consiguiente, para con-seguir que los cortes ultranos de materia-les biológicos sean visibles, se contrastanmediante la exposición a sales de metales

pesados tales como uranio o plomo. Deeste modo, por ejemplo, los lípidos tien-den a teñirse de oscuro revelando la loca-lización de las membranas celulares. Con

este equipo puede observarse la estructu-ra interna de la célula (ultraestructura).

La imagen nal se puede observar sobre una pantalla uorescente o por mediode una placa fotográca. Con microscopio se pueden obtener aumentos de hasta200.000, 300.000 veces o más, los que por medio de las ampliaciones fotográcaspueden llegar hasta 1.000.000 o aún más.

Microscopio electrónico de barrido (SEM): el microscopio electrónico de barri-do revela la disposición tridimensional de los componentes celulares. Esto se produce

debido a que el haz de electrones se reeja sobre la supercie de la muestra en lugarde atravesarla como sucede en el anterior. La muestra a analizar se ja y seca al vacío,

Fig. 2: Microscopio Electrónico de Transmisión


13/225



proceso conocido con el nombre de sombreado. Luego es barrida por un haz focaliza-do de electrones: cuando el haz choca con la muestra se producen electrones “secun-darios” en la supercie metalizada y éstos son detectados y convertidos en una ima-gen sobre una pantalla de televisión, la que puede también ser fotograada.

Puesto que el grado de dispersión de los electrones depende del ángulo relativo en-tre el haz y la supercie, la imagen tiene puntos brillantes y puntos oscuros. El poder

de resolución de este microscopio es de 10 nm.

La siguiente gura pone de relieve las similitudes del diseño general de los tres mi -croscopios. Los dos tipos de microscopio electrónico requieren que la muestra sea co-locada en el vacío.

Fig. 3: Rasgos principales de un microscopio óptico, un microscopio electrónicode transmisión y un microscopio electrónico de barrido


14/225



1. Mediante un cuadro compare determinados categóricos de los microscopios óp-

tico, electrónico de transmisión y electrónico de barrido: fuente de iluminación, prepa-ración de la muestra, poder de resolución, etc.

2. Establezca diferencia entre los siguientes términos:a) Poder de resolución/ límite de resoluciónb) Portaobjeto/ objetivos

3. ¿Cómo se calcula el aumento nal de un microscopio?

4. Haga una clasicación de las lentes que conforman el sistema de lentes mencio-nando la función de cada uno.

5. Decida cuáles preparados corresponden a observaciones con microscopio óp-tico y cuáles corresponden a observaciones en microscopio electrónico. Fundamentela decisión

a) Tejido adiposo

Actividades capítulo 1


15/225



b) Célula de hígado de rata

c) Tendón

d) Granos de polen

e) Célula epitelial cilíndrica con cilios asociados


16/225



Bibliografía básica

Audesirk, T. (2003): Biología. La vida en la Tierra.6° ed. Printice Hall.

Bazán, N.; Caro, G.; Lassalle, A.; Maldonado,

A. y otros. Botto, J. (coord.) (2006): Biología. Tin-ta Fresca.

Bocalandro, N.; Frid, D. (1999): Biología humana y salud. Estrada.

Curtis, H. y otros (2000): Biología. 6° ed. EditorialMédica Panamericana.

Keith L. Moore Dalley (2003): Anatomía con ori-entación clínica. 4° ed. Editorial Médica Panameri-cana.

Purves, W. y otros (2003): Vida. La ciencia de laBiología. 6° ed. Ediotrial Médica Panamericana

Ross, M.; Kaye, G.; Pawlina, W. (2005): His-tología. Texto y Atlas color con Biología celular y

molecular . 4° ed. Editorial Médica Panamericana.

Tortora, G. y Derrickson, B. (2006). Principios de Antomía y Fisiología. 11° ed. Editorial Médica Pan-americana.

Bibliografía

Bibliografía complementaria

Alberts, B. y otros (1998): Biología molecular de la célula. 3° ed. Omega.

Códigos Ifaa Clasificación Internacional

Anatomía [en línea] Http://www.Salutia.Com.Ar/ Sitio/Sp/Servicios/Datos_Utiles/Ifaa/Ifaa_Index.

Htm (Consulta: 06 de junio de 2004).

Comité Federal Sobre Terminología Anatómi-

ca. (2001). Terminología Anatómica Internacional.Ed. Médica Panamericana.

Gartner, L. y Hiatt, J. (1997): Histología. Texto y atlas. Mc Graw-Hill Interamericana.

Geneser, F. (2002): Histología. 3° ed. EditorialMédica Panamericana.

Healeay, J.M. (1972): Anatomía clínica. Intera-mericana.

Lodish, H. y otros (2002): Biología celular y molecular . Editorial Médica Panamericana.

Sociedad Anatómica Española. (2003). Termi- nología Anatómica Internacional. Editorial MédicaPanamericana.

Rouviere (1979): Compendio de anatomía y disec-ción. Salvat.


17/225

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL

Secretaría Académica

Dirección de Articulación, Ingreso y Permanencia

Año 2015

Morfología: de la célula al hombrecomo individuo. Conceptos básicos

Marta Fuentes

Larisa Carrera

Alicia Costamagna

Rosa Markariani

(editoras)

ISBN en trámite


18/225


2. Características de las células

2.1. Vida. Características de los seres vivos

La Biología es una ciencia que tiene por objeto el estudio de los seres vivos.¿Cuáles son las características de un ser vivo? Estos son altamente organizados,están formados por diferentes átomos que interactúan para dar lugar a moléculas. Lasmoléculas interaccionan entre sí y generan propiedades emergentes particulares y

especícas que caracterizan de manera distintiva a cada nivel. Actúan como sistemasabiertos ya que se relacionan con el medio a través de intercambios de materia,

energía e información. Los dos primeros intercambios permiten la autoconstrucción(crecimiento: aumento de tamaño y masa y desarrollo: la adquisición de habilidades,destrezas o capacidades diferentes) de sus estructuras mientras que el tercero permitesu continuidad en el tiempo (reproducción: capacidad de transferir información a losdescendientes). Son capaces de captar estímulos físicos o químicos y responder aellos, regular sus condiciones internas (homeostasis) y mantenerlas en un equilibriodinámico. Están adaptados para el aprovechamiento óptimo de su entorno.

Las células son el primer nivel de organización de la materia en el cual se manies -tan y cumplen aquellas características de los seres vivos, presentan dimensiones va-riables entre 1 y 200 micrómetros aproximadamente. Debido a su tamaño, para su ob-servación, se debe utilizar instrumentos tales como los microscopios (Fig. 1)

Unidad 2. Biología Celular

De las moléculas a las células

Rosa Markariani (teoría y actividades) / Daniela Tóffolo, María Florencia Peretti

Bevilacqua, Mariana Casteñeira y Daniela Oreggione (actividades)


19/225


Morfología: de la célula al hombre como individuo / Unidad 2. Biología celular

Unidades utilizadas en Biología: Sistema Internacional de Unidades (SIU)

2.2. Teoría celular

Fue formulada en 1838 con el aporte de numerosos investigadores –tales como

Robert Hooke, Matthias Schleiden, Theodor Schwann, Rudolf Virchow– y constituye unconcepto unicador en la biología.

Fig. 1: Niveles de organización de la materia.Relaciones entre tamaños e instrumentos que permiten su observación


20/225



Formalmente la teoría postula que:• La materia viva está formada por células.• Las reacciones químicas de un organismo vivo, incluso los procesos que produ-

cen energía y sus reacciones biosintéticas, tienen lugar dentro de las células.

• Las células se originan a partir de otras células.• Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los que for-

man parte y esta información se transmite de célula madre a célula hija.

La célula es, por tanto, una unidad morfológica,

funcional y de origen de los seres vivos.

Las células aisladas pueden comportarse como un ser vivo, como en las levaduras,amebas y paramecios, o bien asociarse para formar agrupaciones de células y constituirtejidos. Más aún, los tejidos se organizan en órganos y éstos en sistemas de órganos oaparatos y el conjunto de aparatos organizan un organismo complejo como el hombre,

un caracol o una medusa, todos ellos pluricelulares y con una alta complejidad

2.2.1. Niveles de organización de la materia

El nivel de complejidad aumenta desde abajo hacia arriba; por ello, las partículas

subatómicas constituyen el nivel más bajo.

Niveles de organización de la materia

Ecosistema

Comunidad

Población

Organismo o individuo

Sistemas de órganos

Órganos

Tejidos (tisular)Celular

Molecular

Atómico

Partículas subatómicas

Supramoléculas

Macromoléculas

Moléculas

Ejemplos de cada nivel

lago - litoral uvial

pastizal

cardumen de sábalo

hombre - mosquito - rana

aparato respiratorio - sistema circulatorio

piel - riñón - estómago

epitelial - conjuntivo - muscular - nerviosoneurona monocito hepatocito espermatozoide

virus - membrana - ribosoma - cromatina

proteínas - polisacáridos - ácidos nucleicos

agua - cloruro de sodio - glucosa aminoácido

carbono - hidrógeno - oxígeno nitrógeno

protones - electrones - neutrones


21/225



2.3. Tipos celulares. Procariota, Eucariota

Se pueden identicar dos tipos de células:• Procariotas: son las más antiguas sobre la tierra, tienen aproximadamente 3.500

millones de años. En promedio miden 1 µm de diámetro y 5 µm de largo y se caracteri -

zan por tener el material genético disperso en el citoplasma en una región particular lla -mada nucleoide (ausencia de compartimiento nuclear). No presentan compartimientosinternos y su límite externo formado por la membrana plasmática (bicapa fosfolipídicacon proteínas y carente de colesterol), por fuera de ella, existe una pared celular de pep -tidoglucanos también llamado peptidoglicano o mureína cuya estructura permite la cla-sicación de Gram (+) y Gram (-). Las primeras (Gram +) presentan una gruesa capa

de peptidoglucanos mientras que las segundas Gram – la capa de peptidoglucanos es20 veces menor y presenta por fuera otra membrana de lipopolisacáridos. En algunas,además, puede existir una cápsula de mucopolisacáridos. (Fig 2) Ejemplo de organis-mos con este tipo de célula lo encontramos en las bacterias y en las cianobacterias.

Clasica en Gram + y Gram -


22/225



Fig. 2: Ultra estructura de la célula procariota

Las formas de las células bacterianas pueden ser esféricas, en cuyo caso se llamancocos, o bien bastones alargados, denominados bacilos, mientras que otras se pre-sentan como tirabuzones (espirilos) o con aspecto de coma (vibriones).


23/225



• Eucariotas: son evolutivamente más modernas, tienen aproximadamente unos1.200 millones de años. Su tamaño varía entre 6 y 200 o más micrómetros. Presentandiversidad de formas y se caracterizan por tener su material genético connado den-tro de un compartimiento llamado núcleo, el que se encuentra limitado por fuera por un

sistema de membranas. Además, poseen otros compartimientos en los que se desa-rrollan diferentes funciones; entre ellos se establece un sistema de transporte interno

mediado por vesículas. Este tipo de células es el que constituye organismos como lasamebas, los hongos, las plantas y los animales en general. Las células de los hongos ylos vegetales comparten la presencia de pared celular que puede ser de celulosa, qui-tina u otro polímero de amino azúcares.

Fig. 3: Formas básicas y agrupaciones bacterianas

Fig. 4: Célula eucariota animal


24/225



Ambos tipos celulares (Procariota y Eucariota) comparten la presencia de:

2.4. Composición físico-química celular

Para comprender la organización celular resulta indispensable el conocimiento mo-

lecular de los componentes orgánicos e inorgánicos presentes en ella.Los seres vivos están compuestos fundamentalmente por la combinación de áto-

mos como: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Además, existenotros muy necesarios como calcio, cloro, cobre, cobalto, hierro, magnesio, mangane-so, molibdeno, potasio, sodio, yodo y zinc. Estos elementos son los mismos que exis-

ten en la materia inanimada, pero en la viva se diferencian en las proporciones y lascombinaciones en que se encuentran.

La membrana

plasmática limita la

célula y cumple funciones

complejas en su

vinculación con el medio.

El citoplasma posee

una complicada

organización estructural;

en él se cumplen todas

las funciones vitales,

actividades metabólicas

para su crecimiento y

desarrollo.

El material genético contiene la

información que permite mantener

las características particulares

del organismo y se transmite de

generación en generación. Contiene

el código de toda la información

relacionada con la actividad especíca

de la célula, actividad que tiene un

fundamento bioquímico y que se halla

estrechamente ligada a la composición

físico-química de la misma.

Fig. 5: Célula eucariota vegetal


25/225




26/225



Las células, al igual que todos los seres vivos, cumplen con un ciclo de vida, quepuede ser de pocas horas o llevar varios días. Este ciclo consta de una interfase y deuna fase de división. En la interfase ocurre una serie de eventos preparatorios para ladivisión. Se mencionan tres subetapas: G1, S y G2. La denominación de G1 y G2 pro-

viene del inglés gap (intervalo). Durante G1 la célula cumple con una amplia actividad

bioquímica que comprende síntesis de ARN, síntesis de proteínas estructurales y enzi-máticas, lípidos, hidratos de carbonos, intercambios de materia y energía, duplicaciónde orgánulos y crecimiento de las estructuras celulares en general. En la subetapa Slos eventos más relevantes ocurren en el compartimiento nuclear con la replicación delmaterial genético (ADN) de modo que existan dos copias del mismo. En G 2 comienzan

a organizarse las estructuras necesarias para la formación de las células hijas, es decir,para el comienzo de la división del material genético y los elementos citoplasmáticos.

La etapa de división implica la separación de la información genética (cariocinesis)con la consiguiente formación de dos núcleos y posterior separación del citoplasma

(citocinesis), con lo cual las células hijas tienen independencia y comienzan nueva-mente una interfase.

2.5. Características de la célula eucariotas

2.5.1. Límite celular

Estructura, composición y propiedades de las membranas plasmáticas

En las células eucariotas de los animales, el límite celular comprende dos entida-

des morfológicamente distintas y funcionalmente asociadas. Éstas son: la membranaplasmática o plasmalema más interna y el glucocáliz o cubierta celular con disposiciónmás externa.

formar los ác. nucleicos - transporte de energíaseñalizadora - coenzima

regulación - estructural - movimiento - catálisistransporte - señales - identidad - hormonas


27/225



2.5.1.1. Membrana plasmática

Es un componente que limita y separa el medio interno (intracelular) del externo (ex-tracelular). Es una bicapa lipídica (fosfolípidos y colesterol) con proteínas. No es visible

al microscopio óptico ya que su espesor aproximado es de 7 nm. El microscopio elec-

trónico de transmisión (MET) posibilita su detección ultraestructural debido a que supoder resolutivo está en el orden de 0,4 nm.

Empleando la técnica de criofractura se pueden obtener imágenes tridimensionalessemejantes a las obtenidas por microscopía electrónica de barrido (MEB). La primerade las técnicas nombradas se basa en el congelamiento rápido del espécimen en ni-

trógeno líquido y su posterior fractura mediante el corte. El plano de fractura o clivajese produce siguiendo la línea de contacto entre las dos capas lipídicas. Tal plano divi-de a la membrana en dos bloques: uno exoplasmático (E) y otro protoplasmático (P). Al visualizar la cara externa del bloque P mediante MEB se observa que sobresale unaapariencia granulada, en tanto que al observar la cara interna del bloque E se destacala presencia de fositas.

Para la organización de las membranas –tratando de compatibilizar toda la informa-

ción morfológica, química y siológica– se plantea: el Modelo de Singer y Nicholson,que concibe a la membrana como una bicapa lipídica en la que se intercalan unidadesproteicas a intervalos variables para formar un mosaico con la capa de lípidos. A estemodelo se lo conoce como Modelo de mosaico uido y está vigente desde los años 70(Fig. 6). La caracterización de mosaico hace referencia al alto ensamble de molécu-

las (concepto estático) y el de uido a que tanto las proteínas como los lípidos puedendesplazarse dentro de la membrana (concepto dinámico). Esta movilidad, principal-mente la lateral, de las proteínas está condicionada por la bicapa fosfolipídica que esuida a la temperatura del cuerpo.

La bicapa lipídica es asimétrica ya que las moléculas de la hemicapa externa son neu-tras y en la hemicapa interna alternan fosfolípidos cargados negativamente y colesterol.

Los fosfolípidos están polarizados y tienen grupos hidrofílicos en los extremos –orientados hacia los medios extra e intracelular– ricos en agua y grupos hidrofóbicos

enfrentados en el centro de la bicapa.

Las proteínas son de dos tipos: según su ubicación y los medios de extracción. Lasdel primer tipo están incrustadas, total o parcialmente, en el espesor de la bicapa, o uni-das fuertemente a la misma y son llamadas proteínas integrales o intrínsecas. Son abun-dantes y requieren métodos drásticos para su separación (uso de detergentes). Sonanpáticas ya que revelan un doble comportamiento por sus regiones hidrofílicas e hi-

drofóbicas. Las de segundo tipo son llamadas extrinsecas o periféricas que se disponenadosadas a la bicapa, unidas por interacciones débiles lo que permite la utilización demétodos más sencillos para su extracción (soluciones salinas).

Tanto los fosfolípidos como las proteínas extrínsecas e intrínsecas muestran asime-

tría química.


28/225



El modelo de mosaico uido permite comprender que los lípidos son los responsa -bles de la formación de una barrera continua entre los compartimentos extra e intrace-lular y colaboran con el mantenimiento de la individualidad celular, mientras que en las

proteínas residen las funciones especícas de la membrana, entendiendo por ellas el

transporte, recepción de información, función enzimática e inmunológica.

2.5.1.2. Glucocáliz o cubierta celular

Es un revestimiento continuo, de renovación constante, ubicado del lado extracelu-

lar de la membrana plasmática en la mayoría de las células eucariotas animales.En su composición química participan fundamentalmente glucoproteínas y glucolí-

pidos (glicolípidos). Estos compuestos se forman por la asociación de oligosacáridosa proteínas y fosfolípidos de la hemicapa externa de la membrana.

El glucocáliz es un producto de secreción de la propia célula; su espesor es de 10 a20 nm y puede visualizarse al microscopio óptico utilizando coloraciones especiales.

Al MET, y resaltado con nitrato de lantano se presenta formado por nos lamentos

llamados anténulas microvellosas de disposición perpendicular a la supercie de lamembrana.

Sus funciones son:• Filtración o regulación del paso de moléculas de acuerdo con su tamaño.• Protección mecánica.

• Adhesión celular.• Creación de microambientes favorables para la función celular.

• Función enzimática predominantemente digestiva.• Función inmunológica.

La cubierta celular participa en el reconocimiento molecular e intercelular y, en con-diciones normales, permite la distinción entre células propias y células extrañas. Losantígenos A y B de los grupos sanguíneos y los antígenos de histocompatibilidad –cla-

ve para los transplantes de órganos– son ejemplos de la función inmunológica. El áci-

do siálico o N acetilneuramínico colocado en el extremo libre de los oligosacáridos delas glucoproteínas tendría particular signicado en esta función.


29/225



2.6. Transporte transmembranoso y en masa. Tipos y características generales

En los seres vivos hay dos mecanismos involucrados en el movimiento del agua y

solutos: el ujo global y la difusión. El primero mueve agua y solutos de una parte a otrade un organismo pluricelular. Las moléculas se mueven juntas en la misma dirección. El

segundo mecanismo mueve moléculas e iones hacia dentro, hacia fuera o a través dela célula. Cada molécula o ión se mueve independientemente de los otros, estos mo-vimientos son al azar y como resultado se observa una tendencia a la distribución uni-forme de las moléculas. La difusión es eciente sólo cuando las distancias son cortas.

Desempeña un papel importante en el transporte de sustancias al interior y exterior delos organismos multicelulares como entre los compartimientos dentro del organismo.

Los mecanismos de difusión se pueden clasicar en base a diferentes parámetros.Se consideran mecanismos activos o pasivos según si el elemento a transportar semueve en contra o a favor de su gradiente de concentración con el consiguiente re-

querimiento o no de energía celular (ATP), el uso de mediadores proteicos o no, y si lamembrana experimenta cambios o no en su estructura.

2.6.1. Transporte transmembranoso

a) Difusión simple: en ella el pasaje se produce a través de aberturas momentáneasresultantes de la movilidad de las moléculas de lípidos. Realizan este tipo de transpor-te moléculas pequeñas, no polares y solubles en lípidos, como por ejemplo el oxígeno,

el dióxido de carbono y el monóxido de carbono. Las moléculas se movilizan a favor

de su gradiente de concentración.

Fig. 6: Estructura de membrana. (Modelo de mosaico uido)


30/225



Ósmosis: es un caso particular de difusión que realiza el agua a través de una mem-brana selectivamente permeable; da como resultado el paso de agua de una solucióncon mayor potencial hídrico a una que tenga un menor potencial hídrico.

b) Difusiones mediadas por proteínas: son realizadas por el agua, moléculas hidro-fílicas y cargadas o polares. Se pueden distinguir dos tipos de proteínas transportado -

ras: las proteínas formadoras de canales y las transportadoras o carriers.Las primeras forman poros hidrofílicos que atraviesan la membrana permitiendo el

pasaje de iones a favor de su gradiente electroquímico; no consumen ATP y no seunen al soluto pero son especícas para él. También se puede mencionar a las acua-porinas que explican la permeabilidad del agua mostrada por ejemplo las membranasdel glóbulo rojo y las células del túbulo renal. Hay varios tipos de ellas descriptas para

diversas células animales y vegetalesLos carriers son sumamente selectivos; se unen al soluto e interactúan con él. Pue-

den transportar solutos: A favor de los gradientes de concentración, entonces decimos que el transporte co-

rresponde a una Difusión Facilitada pasiva. Este mecanismo privilegia el paso de de -terminados azúcares y aminoácidos.

En contra de los gradientes electroquímicos, requiere siempre el gasto de energía (ATP),

y se lo denomina Difusión Facilitada Activa o simplemente transporte activo o bombas.Este mecanismo involucra el paso de iones (sodio, potasio, calcio, hidrógeno, cloro), como

también de glucosa y algunos aminoácidos que hacen cotransporte activo con el sodio.El mecanismo de bomba mantiene la polarización de la membrana (con predomi-nio de sodio extracelular y de potasio intracelular) y explica por qué, si bien el sodio in-gresa a la célula por las proteínas canal y el potasio sale por el mismo mecanismo, se

mantienen las concentraciones diferenciales señaladas (Fig. 7).

Fig. 7: Tipo de transportes


31/225



2.6.2. Transporte en masa

Este tipo de transporte es realizado por moléculas de alto peso molecular –macro-moléculas– e implica la formación o fusión de vesículas a la membrana plasmática consu consiguiente modicación. Este mecanismo de transporte consume energía celular

(ATP). Podrá ser especíco si requiere receptores especiales en áreas particulares dela supercie celular o inespecíco cuando prescinde de ellos.

El transporte en masa: No implica que los solutos hayan atravesado la membrana, sino que han ingresado al citosol rodeados por un trozo de ella, de manera tal

que lo extracelular sigue separado de lo intracelular.

2.6.2.1.Endocitosis

Implica el ingreso de sustancias, líquidas y sólidas, y supone la formación de una in-vaginación de la membrana con participación de los lamentos de actina y de miosina

en la proximidad de la misma.

Los tipos de endocitosis son:Fagocitosis: se trata del ingreso de grandes partículas sólidas (bacterias, restos celu-

lares); hay formación de seudópodos (grandes prolongaciones de la membrana que en-

vuelve a la partícula). La fagocitosis es realizada por las amebas y en los macrófagos.Pinocitosis: se trata de líquidos con macromoléculas en suspensión; la membrana se

invagina formando una depresión que envuelve a la partícula originando una vesícula.En ambos casos el contenido de la vesícula va a ser degradado por los lisosomas.Cuando la endocitosis requiere receptores especícos, las vesículas que se forman

están recubiertas por una proteína especial llamada clatrina; éstas pasan por el com-partimiento endosomal en el cual se separa la partícula endocitada de su receptor yéste es reciclado hacia la membrana plasmática.

2.6.2.2. Exocitosis

Proceso que implica la fusión de vesículas internas provenientes del Aparato deGolgi con la membrana y la liberación de su contenido al medio extracelular, dinámicacorriente en los procesos de secreción y excreción.

2.6.2.3. Transcitosis

En este tipo de transporte en masa la vesícula que se forma por endocitosis es tras-

ladada hacia otra región de la membrana y allí se fusiona y descarga su contenidonuevamente al exterior de la célula.


32/225



2.7. Citoplasma. Componentes subcelulares

El citoplasma celular presenta una organización ultraestructural muy compleja pues-to que la presencia de membranas internas lo divide en numerosas secciones o com-partimientos en los cuales se realizan funciones o actividades particulares que hacen,

en su totalidad, a la prosecución de la vida. A los nes didácticos podemos analizar al citoplasma mediante los siguientes com-

ponentes:CitosolOrgánulos No membranososOrgánulos Membranosos

2.7.1. Citosol

Es el verdadero medio interno de la célula; es un coloide constituido por una faselíquida (agua) con compuestos en solución entre los que podemos mencionar salesionizadas con predominio de potasio y magnesio (cationes) y fosfatos y bicarbona-to (aniones), elementos que se relacionan con la presión osmótica, el pH, cofactoresenzimáticos. También es rico en glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, que serelacionan con funciones tales como la glucólisis anaeróbica, glucogenogénesis (sín-

tesis de glucógeno) y glucogenólisis (degradación de glucógeno), activación de ami-noácidos y procesos de traducción o síntesis proteica, es decir, procesos relacionados

con el metabolismo celular o actividades bioquímicas de los seres vivos.Transita entre los estados de sol-gel y gel-sol.

2.7.2. Orgánulos no membranosos

2.7.2.1. Citoesqueleto

Es un componente del citosol formado por lamentos proteicos de diferente diáme-tro que se disponen tridimensionalmente en el citoplasma. Es muy dinámico y capazde una rápida reorganización. Sus elementos son:

• Microtúbulos, químicamente compuestos por tubulina, proteína constituida pormoléculas de alfa y beta tubulina. Son lamentos cilíndricos huecos de 25 nm de diá-

metro y longitud variable que participan en la forma celular, controlan el movimiento deorgánulos, vesículas e inclusiones, e intervienen en los movimientos direccionales noaleatorios de la célula (cilios y agelos). Forman el huso mitótico e interactúan con lamembrana plasmática en el anclaje y movimiento de proteínas y receptores.

• Microlamentos: también llamados lamentos de actina, son los lamentos másdelgados del sistema, su diámetro es de 6 a 7 nm y su proteína constitutiva es la acti-na, la cual en estados lamentosos tiene la propiedad de generar energía contráctil. En

las células musculares estriadas se asocian con otros lamentos gruesos de miosinade 15 nm. Cabe señalar que la miosina se encuentra en todos los tipos celulares pero


33/225



en el muscular forma estas asociaciones complejas. Estos microlamentos se asociana las membranas y participan en el anclaje y movimientos de las proteínas de la mis-ma. Estos movimientos pueden ocurrir en la membrana plasmática (lamelipodios, mi-

croespinas, seudópodos, invaginaciones, disco contráctil en el clivaje celular), como

en la endocitosis y exocitosis, y movimientos intracitoplasmáticos (ciclosis). Son es-tructuras transitorias o pueden permanecer formadas.

• Filamentos intermedios: son lamentos proteicos químicamente formados por di-ferentes proteínas según la célula en que se encuentren. El grupo de las citoquerati-nas, integrantes de los tonolamentos de los desmosomas, la vimentina característicade las células mesenquimatosas, la desmina que se encuentra en los discos Z de las

células musculares estriadas, la proteína ácida de las bras gliales y las proteínas queforman los neurolamentos.

Su función se relaciona con el sostén y la tracción indispensables para mantener laforma celular y la unión entre ellas en la organización de los tejidos (Fig. 8).

Fig. 8: Elementos del citoesqueleto


34/225



2.7.2.2. Centríolos

Este orgánulo no membranoso es exclusivo de las células eucariotas animales. Enestas células durante la interfase se encuentran dos centríolos que se disponen per-

pendicularmente uno respecto del otro, constituyen un diplosoma, que se ubica en

cercanías del núcleo y adyacente al complejo de Golgi.Con el MET se observa que cada centríolo está formado por nueve tripletes de mi-

crotúbulos, dispuestos de manera tal que forman una estructura cilíndrica de 0,3 a 0,5 µm de largo y con un extremo abierto y el otro cerrado por material electrodenso.

En cada triplete al microtúbulo que se orienta hacia el centro del cilindro se denomi-na “A”, el medio “B” y el más externo “C”, y presenta una inclinación tal que forma un

ángulo con la supercie que da al conjunto de los nueve un aspecto similar a las pale -tas de una turbina.

Cada microtúbulo “A” de un triplete se une al microtúbulo “C” del triplete adyacente.Por fuera del diplosoma se encuentra un material electrodenso de composición no deltodo conocida, llamado material pericentriolar.

El conjunto del diplosoma y material pericentriolar se denomina centrosoma y consti-

tuyen un centro organizador microtubular (COMT), tanto en la interfase como en la mito -sis se encargan de la formación de microtúbulos los que se irradian hacia el citoplasma

Los centríolos, en cercanía de la membrana plasmática, forman los cuerpos basalesde estructuras de locomoción como cilias y agelos. (Fig 4)

2.7.2.3. Ribosomas

Están constituidos por dos subunidades, la mayor tiene un coeciente de sedimen-tación de 60S y una menor de 40S; en conjunto su coeciente de sedimentación es de80S. Cada una de las subunidades están formada por complejos RNA ribosómico-pro-teínas. Son muy abundantes. Se los encuentra libres o asociados a membranas parti -cularmente del Retículo endoplasmático rugoso.

Las dos subunidades se acoplan mediante un ARNm (ARN mensajero), solamentepara la realización de la síntesis de proteínas por tanto son el sitio físico donde la mis -

ma se realiza.La estructura formada por el ARNm y varios ribosomas asociados, durante la sínte-

sis de proteínas, se denomina polisoma o polirribosoma (Fig. 4).Los ribosomas libres se sintetizan proteínas las proteínas estructurales y enzimá-

ticas para el citosol y algunos orgánulos como peroxisomas, núcleo, mitocondrias.Mientras que los adheridos al RER participan en la síntesis de proteínas de secreción,

proteínas de membrana y las enzimas lisosomales.


35/225



2.7.2.4. Inclusiones

Son cuerpos de presencia variable según el estado funcional de la célula y que re-sultan de su metabolismo. Entre ellos se mencionan gránulos de glucógeno, lípidos y

pigmentos.

2.7.3. Orgánulos membranososSon componentes subcelulares estables que se encuentran en todos los tipos celu-

lares, en algunos muy desarrollados y en otros menos desarrollados. Se caracterizanpor estar limitados por membranas, y poseer una estructura, composición química y

función denidas. Entre ellos podemos mencionar a:

2.7.3.1. Mitocondrias

Pueden adoptar diferentes formas, desde casi esféricas hasta de cilindros muy alarga-dos; miden aproximadamente 0,5 µm de diámetro y hasta 7 µm de largo; son visibles al

microscopio de contraste de fase y al óptico cuando son coloreadas con verde jano B. Al MET y en corte longitudinal presentan una envoltura formada por dos membranas:

una externa y otra interna; entre ellas queda un espacio o cámara externa. La membra-na interna, plegada formando crestas, limita una cámara o espacio interno llamado ma-triz mitocondrial.

La membrana externa contiene un 40% de lípidos y es rica en colesterol, librementepermeable a los electrolitos, agua, sacarosa y otras moléculas. Mientras que la mem-

brana interna contiene un 20% de lípidos entre ellos cardiolipina y una gran cantidad deproteínas (80%) muchas de las cuales son transportadores especícos, otras tienen ac-tividad enzimática y/o forman parte de la cadena transportadora de electrones o cadenarespiratoria. Es impermeable a iones y la glucosa.

La cantidad de crestas por mitocondrias, su forma y dirección, varían en los diferen-tes tipos celulares. Cuanto mayor es la actividad metabólica de la célula mayor será el

número de crestas. La mayoría de las células contiene mitocondrias con crestas apla-

nadas y transversales, pero aquellas que secretan esteroides presentan crestas tubu-lares y longitudinales.

En la cara interna de las crestas sobresalen partículas esféricas unidas a la mem-brana llamadas partículas elementales o F1, que corresponden a las enzimas fosforila-tivas (ATP sintetasa).

En la matriz mitocondrial, de estructura coloidal, se localizan las enzimas del ci-

clo de Krebs, los ribosomas mitocondriales o mitorribosomas, una o más moléculasde ADN circular no asociado a proteínas histónicas, a partir del cual se sintetizan los ARNm, ARNr y ARNt; además, contiene gránulos electrodensos de gran anidad por el

calcio y otros cationes bivalentes.


36/225



Las mitocondrias autoreplican su DNA y transcriben sus RNA lo que permite su mul-tiplicación numérica y la síntesis de algunas de sus proteínas, sin embargo otras sonimportadas desde el citosol ya que su codicación se encuentra en la información nu-clear. No son autosuciente como para tener vida independiente, se dice entonces

que, son orgánulos semiautónomos.En las mitocondrias se realiza la respiración celular, que consiste en una serie de re-

acciones químicas mediante las cuales se libera la energía acumulada en los alimen-tos de manera controlada, para permitir su acumulación bajo la forma de ATP, energíautilizable por los sistemas vivos para la realización de trabajos.

Como nutrientes para obtener energía la célula utiliza a glúcidos, lípidos y proteínas y losutiliza en ese orden. Dentro de los glúcidos la glucosa es la más pronta en ser utilizada.

La liberación de la energía contenida en una molécula de glucosa se lleva a caboen una serie de pasos mediante los cuales se libera la energía contenida en los enlaceC-C de manera controlada

La disponibilidad de moléculas de glucosa en el citosol y la presencia de una ba-

tería de enzimas, permite que la glucosa que tiene 6 átomos de carbono sea desdo -blada en 2 moléculas de piruvato que tiene 3 átomos de carbono. Esta serie de reac-

ciones químicas se denomina glucólisis o glicólisis, ocurre en el citosol, no requiereconsumo de oxígeno, por tanto se considera anaeróbica.

Fig. 9: Vías posibles en la degradación de una molécula de glucosa.


37/225



El piruvato, producido por la glucólisis, puede seguir 2 vías, una de ellas, llamadafermentación, transcurre en el mismo citosol y como productos se obtiene, depen-diendo del organismo o tipo de célula, entre otros etanol, ácido láctico, ácido acético.

La otra vía, es ingresar a las mitocondrias y cumplir con una decarboxilación (pér-

dida de un carbono) y transformarse en radical acetil (2 carbonos). Este se une a unacoenzima llamada CoA, formando un compuesto denominado acetil CoA. Este com-puesto ingresa al ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos, que como su nom-bre lo indica es un ciclo, comienza y termina en el mismo compuesto, el oxalacetato (4carbonos). El iniciador del ciclo acepta al acetil CoA formado y origina un compuestode 6 carbonos (ácido cítrico). Así siguen una serie de transformaciones químicas quedan como productos dióxido de carbono, ATP, electrones y protones que son rápida-

mente tomados por coenzimas transportadoras NAD y FAD, que se reducen a NADH

y FADH2. Estas coenzimas reducidas transportan y liberan esos electrones a compo-nentes proteicos de la membrana interna de la envoltura mitocondrial que constituyenla cadena respiratoria. El aceptor nal de electrones en esta cadena es el oxígeno,quien recibe a los electrones y se transforma en agua metabólica. El ujo de los elec-trones entre los componentes de esta cadena genera un gradiente de pH entre la ma-triz mitocondrial y el espacio intermembrana. A su vez en la membrana interna de la

envoltura mitocondrial existen unos grandes complejos proteicos que presentan dosfracciones: una intramembrana llamada F0 que presenta un canal para el paso de losprotones y una fracción F1 (partícula respiratoria) con actividad ATP sintetasa que

mira a la matriz mitocondrial. La partícula respiratoria a expensas del gradiente protóni-co, realiza la síntesis de ATP (moneda energética celular)La serie de reacciones que ocurren en la mitocondria se denomina respiración ce-

lular, requiere obligatoriamente la presencia de oxígeno ya que este es el aceptor deelectrones en la cadena respiratoria y las reacciones que ocurren en ella, permiten latransformación de la energía contenida en la molécula de glucosa o de cualquier ali-mento, a energía utilizable por un sistema vivo (ATP) Fig 9

Por cada molécula de glucosa en un proceso fermentativo se obtienen 2 ATP que co-rresponden a la glucólisis mientras que respirada en la mitocondria rinde 36 ATP. A ésta

producción de ATP deben sumarse los 2 ATP producidos por glucólisis, de esta maneraen la oxidación completa de la molécula de glucosa se obtiene un total de 38 ATP

Respiramos para obtener energía que nos permite realizar

todas las funciones vitales a los seres vivos

Reacción global de la Respiración Celular

Glucosa + O2 = CO

2 + H

2O + Energía (ATP)


38/225



2.7.3.2. Retículo endoplasmático

Sistema membranoso que conjuntamente con la envoltura nuclear y el aparato de

Golgi forman el sistema de endomembranas. Es una continuidad de membranas quepresenta dos variedades: el retículo endoplasmático liso (REL) y el retículo endoplas -

mático rugoso (RER); son continuos uno del otro y están desarrollados en diferentegrado según las funciones predominantes en la célula.

El retículo endoplasmático liso (REL) se presenta como una serie de cisternas tu-bulares contorneadas, es polifuncional y entre sus funciones se pueden mencionar lasíntesis de fosfolípidos (en todas las células) y hormonas esteroides (células de las

glándulas suprarrenales y gónadas), la detoxicación (en hepatocito -células del híga-do-), la descomposición del glucógeno a glucosa (en células del hígado y músculo),ser un compartimiento de reserva de Ca++ (células del músculo).

El retículo endoplasmático rugosos (RER) al igual que el REL, es continuo con lamembrana de la envoltura nuclear, se presenta como sáculos aplanados con riboso-mas adheridos. Su función está relacionada con la síntesis de proteínas destinadas a

salir de la célula (secreción), o ser incorporadas a las membranas celulares o ser se-gregadas en compartimentos especiales (por ejemplo los lisosomas).

La síntesis de proteínas es realizada por los ribosomas en el citosol celular (como seexplicitará más adelante). Consiste en la lectura del mensaje del ARNm (ARN mensa-jero) y el enlace mediante uniones peptídicas de los aminoácidos, unidades mono-méricas de las proteínas, según ordene la información del ARN m. Si el polipéptido

que se esta sintetizando, es una proteína integral de membrana, una de secreción ouna enzima lisosomal tiene una señal muy cerca del extremo amino terminal. La señalconsiste en una secuencia de aminoácidos hidrofóbicos, llamado PEPTIDO SEÑAL, elcual es reconocido por una riboproteína. Como consecuencia de la interacción (Peptidoseñal – riboproteína) se detiene la síntesis y se direcciona complejo de síntesis (ribo-soma- ARNm – péptido- riboproteína) hacia las membranas del RER, donde existenproteínas receptoras de ribosomas y se forma un poro en la membrana del RER, por

el cual se introduce el péptido naciente y se separa la riboproteína lo que permite sereanude la síntesis el polipéptido es introducido a la luz del retículo. (Fig 10)


39/225



Las cisternas del retículo posibilitan el transporte de dichas proteínas y ciertas modi-

caciones –como las primeras glucosidaciones en las glucoproteínas– sin que entrenen contacto con otros componentes celulares. La molécula de proteína recién sinteti-zada transita por el RER hasta una zona de transición donde es compactada en unavesícula de transporte cuyo destino es el Aparato de Golgi.

2.7.3.3. Complejo de Golgi o Aparato de Golgi

Al MET el complejo de Golgi se observa formado por sacos discoidales aplanados api-lados en forma laxa y rodeados por túbulos y vesículas. Cada sáculo presenta una cara

convexa, orientada hacia el núcleo, conocida como cara cis, proximal, de formación oinmadura que fusiona vesículas, y una cara cóncava o trans, distal o madura que gene-

ra vesículas, orientada hacia el polo secretor de la célula. Sus funciones son el procesa-miento de lípidos y proteínas sintetizadas en el retículo endoplasmático y su distribución aotros compartimientos celulares o secreción. Dentro de los procesamientos ocurridos eneste organelo podemos mencionar el agregado de azúcares terminales, eliminación deazúcares, fosforilación de azúcares, agregado de ácidos grasos, síntesis de gangliósidos,proteólisis selectiva, y la provisión de membranas a lisosomas y a vesículas de secreción.

El aparato de Golgi mantiene una continuidad funcional con el retículo endoplasmático.

Los ribosomas, el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi y sus vesículas ac-

Fig. 10: Síntesis proteica asociada a RER


40/225



túan conjuntamente para la producción de nuevo material para la membrana celular y

de macromoléculas de exportación. (Fig. 11)

2.7.3.4. Lisosomas

Son orgánulos membranosos de 0,5 µm de diámetro en cuyo interior se encuentrandiferentes enzimas hidrolasas ácidas. Las membranas provienen del complejo de Gol-gi y su contenido enzimático es sintetizado en el RER. Estas enzimas están implicadasen la degradación de proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos y lípidos, por lo tanto su

función es la digestión. Las enzimas necesitan un pH ácido de 5 para activarse y no ata-

can sus membranas debido a la alta glucosidación de las proteínas que la conforman.

De acuerdo con su estado funcional se denominan:• Primarios: son los recién formados desde el aparato de Golgi y sus enzimas no

están activas.

• Secundarios: son aquellos en los cuales se encuentran el sustrato a degradar,proveniente de un fagosoma o vesícula fagocítica, pinocítica o autofágica, con el con-tenido enzimático del lisosoma primario; alcanzan el pH óptimo, por lo tanto, están enplena degradación.

• Terciarios o cuerpo residual: son las sustancias no digeridas que permanecen untiempo variable dentro de la célula.

Fig. 11: Sistema de endomembranas y elementos derivados


41/225



2.7.3.5. Peroxisomas

Son orgánulos membranosos, esféricos, de 0,5 µm de diámetro que contienen en -

zimas oxidativas. Estas enzimas remueven el hidrógeno de numerosas moléculas or-gánicas (purinas, aminoácidos) y lo combinan con el oxígeno para formar peróxido de

hidrógeno (H2O2), compuesto extremadamente tóxico para las células vivas. Su acu-mulación en forma de radicales libres es una causa de envejecimiento celular. Otra delas enzimas, la catalasa, escinde el peróxido en agua y oxígeno.

También realizan la degradación de los ácidos grasos de cadenas largas, procesodenominado β-oxidación.

Son productores de energía calórica, a diferencia de las oxidaciones mitocondrialesque producen energía química utilizable por los sistemas vivos (ATP).

Las enzimas de los peroxisomas se sintetizan en ribosomas libres y la unidad demembrana se integra con lípidos cedidos por el REL y proteínas de ribosomas libres.

2.7.3.6. Vesículas con cubierta

Son vesículas que se forman a partir de la membrana plasmática para el ingreso porendocitosis mediadas por receptores, es decir se forman cuando se realizan endoci-tosis especícas. En el lado citosólico de la membrana, en regiones donde se encuen-tran los receptores especícos, se encuentra una proteína periférica llamada clatrina. Al MEB estas regiones se observan deprimidas y se las denomina fositas o depresio-

nes recubiertas.La clatrina conjuntamente con los lamentos de actina posibilitan la formación deuna vesícula con cubierta y su posterior internalización en el citosol.

Las vesículas que se forman a partir de estas depresiones llevan al receptor con suligando especíco. A medida que la vesícula avanza en el citosol su cubierta de clatri-na se desarma.

Las vesículas endocíticas pueden seguir dos caminos diferentes:

• Ser transportadas hacia otra región de la membrana plasmática descargando sucontenido nuevamente al exterior; este mecanismo se conoce como transcitosis y permi-

te el transporte de macromoléculas desde un espacio extracelular a otro, ej.: secreciónde anticuerpos desde la sangre hacia el uido de la leche materna en los mamíferos.

• Unirse a un lisosoma de dos maneras:a) Fusionarse con un lisosoma y que se produzca la degradación tanto del ligando

como de los receptores.

b) Que el pH disminuya en el interior de la vesícula y se separe el ligando del receptor,formándose dos vesículas una lleva el receptor y es reciclada hacia la membrana plas-mática y la otra lleva el ligando y se fusiona con un lisosoma 1º para su degradación. Elcompartimiento en el cual se produce esta separación se conoce como Endosoma.


42/225



Volumen nuclear

Volumen celular – Volumen nuclear

2.7.3.7.Núcleo

Esta limitado por la envoltura nuclear que analizada al MET está constituida por

dos membranas concéntricas que juntas delimitan el compartimiento nuclear; entreambas existe un espacio llamado perinuclear que se continúa con el lumen del retícu-

lo endoplasmático. Estas membranas se fusionan a nivel de los poros nucleares, si-tios de comunicación entre el compartimiento nuclear y el citosol. Estos poros presen-tan un diámetro aproximado de 100 nm, aunque la luz real del poro es estrecha y deaproximadamente 9 nm.

El poro presenta una estructura compuesta por más de 100 proteínas distintas quese disponen en una simetría octogonal y que, en su conjunto se denominan complejodel poro, este es muy selectivo en el intercambio núcleo - citoplasma y viceversa. Po-demos citar entre otros elementos que lo atraviesan para salir del núcleo a los ARNm, ARNt, subunidades ribosomales y para entrar a las proteínas histónicas, factores regu-ladores, transcripcionales y replicativos.

La membrana externa es capaz de adherir ribosomas, mientras que la membrana

interna en su cara nuclear se halla revestida por una lámina brosa de lamentos inter-medios, solamente interrumpida a nivel de los poros, a ella se une la cromatina periféri-ca. Esta lámina nuclear participa en la forma y estabilidad del compartimiento nuclear.

La forma del núcleo es variada; según el tipo celular el núcleo puede ser esférico,elíptico, lobulado, reniforme, regular o irregular; puede ocupar el centro celular o estardesplazado hacia la periferia. En células secretoras, el núcleo se ubica en el extremo

opuesto al polo secretor. Su tamaño varía entre 3 a 20 µm dependiendo del tipo celular.Oskar Hertwig, hacia 1890, establece lo que se conoce como relación núcleo – cito-plasma de la siguiente manera:

RNC =

Esta relación aumenta antes de la división celular y durante las primeras divisionesde la embriogénesis. Está en relación directa con el contenido cromosómico y en vir-tud de la actividad funcional de la célula.

Habitualmente hay un solo núcleo en cada célula, otras veces es doble (como ocurre en

un porcentaje de células hepáticas) y aún pueden ser múltiples como en el osteoclasto.Los núcleos múltiples resultan de dos mecanismos:• Por fusión de varias células originalmente mononucleadas, lo que da lugar a un

sincicio o sincitio; en este caso, las células mononucleadas se unen, pierden sus lími-tes y los núcleos quedan dentro de una única masa citoplasmática rodeada por la co-

rrespondiente membrana plasmática.


43/225



• Por divisiones nucleares o cariocinesis sin ocurrencia de las divisiones citoplas-

máticas (citocinesis).

2.8. Comportamiento nuclear. Composición y función

2.8.1. Matriz nuclear

Es una solución coloidal o semilíquida amorfa al MET. Ocupa todo el espacio delimi-tado por la envoltura nuclear y entre los componentes nucleares formes.

Contiene componentes inorgánicos tales como agua e iones, posee mayor concen-tración de sodio y potasio que el citoplasma. Dentro de los componentes orgánicospodemos mencionar a los nucleótidos, proteínas estructurales y enzimáticas, factoresreguladores.

Funcionalmente posibilita la dispersión de macromoléculas como ácidos nucleicosy proteínas y solubiliza nucleótidos, materia prima para la replicación del ADN y trans-

cripción de los diferentes tipos de ARN.

2.8.2. Cromatina

Está compuesta por una interacción estable entre el ácido desoxirribonucleico

(ADN) y proteínas básicas llamadas histonas (PH). Son moléculas lineales y se presen-tan en número y longitud variables dependiendo de la especie.

El ácido desoxirribonucleico (ADN) está compuesto por dos cadenas complementa-rias antiparalelas (con sentidos contrarios) de nucleótidos enrolladas en una doble hé-lice con giro a la derecha, capaz de almacenar la información, autoreplicarse y dirigirla síntesis de ARN.

Las proteínas Histonas: son básicas, y relativamente pequeñas. En mamíferos sepresentan cinco tipos diferentes llamadas H1; H2A; H2B; H3 y H4.

La unidad de empaquetamiento de la cromatina se denomina nucleosoma, resul-ta de la interacción ADN+PH y consiste en que el ADN realiza 1,8 vuelta (aproximada -mente 140 pares de bases, sobre un octámero de histonas (core ó corazón) formado

por 2 H2A; 2 H2B; 2 H3 y 2 H4 mientras que H1 queda por fuera del octámero y es-tabiliza el plegamiento, el segmento de ADN que separa dos octámeros sucesivos se

denomina espaciador (aproximadamente 60 pb). La sucesión de nucleosomas originauna bra de 11 nm llamada bra nucleosómica. Esta a su vez, se empaqueta a manerade hélice formando una bra de

Fuentes Morfologia de La Celula Al Hombre

Documents

Transcript of Fuentes Morfologia de La Celula Al Hombre