Resumen histología

Histología es el estudio del tejido, análisis de composición microscópica y la respectiva función del material biológico.

Marcello Malpighi es el fundador de la histología.

En 1665, Hooke descubre que el tejido vegetal está compuesto por pequeñas cámaras, a las que denomina células. El núcleo celular se descubre después de la introducción de microscopios mejorados en 1830.

En 1838 Schleiden propone la teoría celular. Virchow la confirmo ese hallazgo.

La Teoría Celular se puede resumir el concepto moderno de teoría celular en los siguientes principios:

1- Todo en los seres vivos están formados por células o por sus productos de secreción. La célula es la unidad estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

2- Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas (Omnis cellula e cellula). Es la unidad de origen de todos los seres vivos.

3- Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones vitales. Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

4- Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

Sólo hay cuatro tejidos fundamentales:

1- Tejido epitelial2- Tejido conectivo3- Tejido muscular4- Tejido nervios

El tejido se forma por la agrupación de células con la misma función. Los órganos son unidades funcionales mayores, compuestas por distintos tipos de tejido. Los sistemas de órganos comprenden varios órganos con funciones relacionadas. Sistemas difusos definen grupos celulares con funciones relacionadas, localizadas en varios órganos distintos.

La célula es la mínima unidad estructural, funcional y de origen de todos los seres vivos.

Forma: Variable. Tamaño: Variable. Promedio 10-60 µm

Las funciones de la célula:

Absorción: Capacidad celular de captar sustancias del medio circundante.

Secreción: Ciertas Células están capacitadas para transformar las moléculas absorbidas en un producto específico, que luego es eliminado bajo la forma de secreción.

Excreción: Pueden Descartar los productos de desecho formados por sus procesos metabólicos.

Respiración: Las células producen energía mediante la utilización del oxígeno absorbido en la oxidación de los nutrientes. (Respiración celular).

Irritabilidad: Capacidad de la célula de reaccionar ante un estímulo.

Conductividad: Capacidad de trasmitir un impulso.

Contractilidad: Capacidad de acortarse en una dirección determinada.

Reproducción: Capacidad de renovarse por crecimiento y división. El crecimiento celular está limitado por la síntesis de una mayor cantidad de sustancia celular, mientras que mediante la división celular se genera células que mediante la división celular se generan células nuevas, por participación de las ya existentes.

Los componentes químicos de las células.

Inorgánicos: Agua (Compone a la célula por un 70% a 80%) y sales (Componen el1%)

Orgánicos: Proteínas, hidratos de carbono, lípidos y ácidos nucleicos.(Todos Componen 29% A 19%)

Agua: La mayoría de las reacciones químicas y en consecuencia las actividades celulares, se producen en medio acuoso. El agua actúa como solvente de sustancias con carga y polares, lo cual, a su vez, se relaciona con el pequeño tamaño de la molécula de agua y su fuerte polaridad. La polaridad permite que entre los iones y otras moléculas polares. La polaridad contribuye a la formación de múltiples enlaces de hidrógeno con moléculas de aguas vecinas. Cada molécula de agua forma 3 enlaces de hidrogeno. Compuestos con enlaces solubles en agua se denominan hidrófilos y los no polares no solubles en agua hidrófobas. La mezcla entre dos líquidos no miscibles se llama emulsión.

Sales: Tienen gran importancia en el mantenimiento de la presión osmótica dentro de la célula. Posee una elevada concentración de K+ y Mg++, mientras que Na+, Ca++ y Cl- aparecen sobre todo en líquido extracelular.

Proteínas: Importancia fundamental en la estructura y la función de las células y del organismo como unidad.

Las proteínas tienen especial importancia en el metabolismo celular. La degradación de estás se llama catabólicas. EN las que se produce la formación o síntesis de membranas se denomina anabólicas. Son macromoléculas.

Lípidos: Característica de ser poco soluble en agua, pero muy soluble en solventes orgánicos. Se encuentran en la célula como reserva energética y como componente estructural, bajo la forma de membranas.

Triglicéridos: función principal de ser deposito de energía concentrada

Esteroides: Intervienen en la formación de distintas hormonas, como las sexuales.

Glucolípidos: Contribuyen a la construcción de las membranas celulares.

Hidratos de carbono: Función de fuente de energía y componente estructural.

Ácidos nucleicos: DNA y RNA, importante porque tienen las características hereditarias en un gen del DNA. En la síntesis del RNA, el DNA entrega su información por un proceso que se llama transcripción y la síntesis proteica del RNA es traducción.

PREPARACIÓN DE TEJIDOS PARA MICROSCOPIO DE LUZ.

1- Fijación. Conserva morfología y composición de tejidos Formol al 10% Duración depende del fijador y tamaño de la muestra.

El formol penetra en el espesor del tejido 4 cm; hace más evidente la lesión; capacidad para endurecer el tejido.

2- Deshidratación.- de 1 a 2 hrs. Alcohol en concentraciones crecientes (50, 60, 70, 80, 96 y 100%.) Finalidad: elimina el agua del tejido Duración: depende del tamaño de la muestra.3- Aclaramiento. Xilol, preparar la muestra con una sustancia miscible con parafina. Duración 1-6 hrs dependiendo de la muestra.4- Inclusión en parafina. Fundida a 60°C, Duración.- de 30 minutos a 6 hrs. Finalidad: Sustancia firme para su manejo y corte, diferenciar las células y matriz

extracelular.

5- Realización del bloque. Se cubre con parafina líquida y se somete a bajas temperaturas. Se confecciona la parte donde está contenida la parafina.6- Corte Por micrótomos.7- Montaje y tinción. Los cortes realizados se colocan sobre portaobjetos con material adherente.

TINCIÓN.

finalidad de que la muestra sea visible al microscopio. Habitual de hematoxilina (base) tiñe a los ácidos nucleicos de tono azul Eosina tiñe de color rosa o rojo

HUESOS.

Solución en acido nítrico para desmineralizar (depende del tiempo y tamaño)

tricómico de mason: porque contiene contrastes para hacer más obvio el colágeno

Ac. Periódico de Shiff (Pas).-para detectar hidratos de carbono y microorganismos como hongos.

TEJIDO EN FRESCO.

Finalidad.- dar aproximación de lo que es

Impronta.- fijar con alcohol al 96%

Congelación a (-210°C) por criostatos de 4-5mm se congela por 1 minuto se coloca en una superficie y se aplica “tisuté”, posterior se hacen los cortes y se tiñe.

HISTOQUIMICA.- SUSTANCIAS PARA VER EL CONTENIDO DE LA CÉLULA

INMUNOHISTOQUIMICA: UTILIZAN ANTICUERPOS.

Citoplasma

Está limitado por la membrana celular, o plasmalema, y rodea al núcleo de la célula. La mayoría de los procesos metabólicos celulares tienen lugar en el citoplasma, pero son dirigidos por el núcleo celular, y rodea al núcleo de la célula. La mayoría de los procesos metabólicos celulares tienen lugar en el citoplasma, pero son dirigidos por el núcleo celular. La cantidad de citoplasma presenta notables variaciones en los distintos tipos de células pero por lo general representa varías veces el volumen del núcleo. En el citoplasma se presentan las organelas que son estructuras generalmente limitadas por membranas, y en parte de inclusiones.

Las organelas y las inclusiones ocupan alrededor de la mitad del volumen en el citosol (suspensión en el resto de citoplasma). La parte central, más pequeña del citoplasma, suele ser el gel sustancia gelatinosa y rígida. Está porción el cuerpo central o centrosoma, contiene centriolos.

En la periferia esta el endoplasma dónde está la parte de consistencia más fluida llamada SOL. Contiene la mayor parte de las organelas y las inclusiones.

Debajo del plasmalema vuelve a adquirir la consistencia de gel y se llama ectoplasma.

Posee un entretejido reticulado formado por finos filamentos que actúan como un esqueleto celular y forma denominado citoesqueleto, junto a los microtubulos.

Organelas citoplasmáticas.

Las organelas más conocidas Mitocondrias, ergastoplasma, aparato de Golgi fueron descubiertas por microscopio óptico, contenían delgadas membranas.

Los procesos bioquímicos celulares suelen tener lugar en las membranas o las superficies de las membranas.

La división del citoplasma en organelas limitadas por membrana permiten, además, mantener separadas las enzimas de sus sustratos, por lo que la célula puede ejercer control sobre los procesos metabólicos y mantener notables diferencias de concentración en el citoplasma.

Membrana celular (plasmalema)

Delgada membrana, limita la célula de su entorno. El plasmalema es demasiado delgado para poder ser detectado mediante el microscopio óptico.

Luego con la entrada del microscopio electrónico se demostró finalmente de la membrana superficial, que mide cerca de 8 nm. Compuesta por dos capas densas de 2.5 nm de espesor, separadas por una capa más clara cercana a los 3nm de ancho.

La composición celular de la membrana celular.

El modelo del mosaico fluido, la membrana celular se compone de una capa bimolecular de lípidos, en la cual a determinados intervalos se incluyen unidades proteicas que forman un mosaico con la doble capa lipídica. Es relativamente impermeable a la mayoría de las moléculas hidrosolubles y representa la estructura básica de la membrana. Las móleculas de proteína llevan a cabo las funciones más especializadas de la membrana y se consideran disueltas en la bicapa lipídica.

Alrededor de la mitad de los lípido de la membrana celular son fosfolípidos, fosfatidiletanolamina. Son anfipaticas con un extremo hidrófobo de la membrana, mientras que los extremos muypolares se orientan hacia la superficie. La doble capa fosfolipídica es fluida. La cola de las moléculas de fosfolípido contiene uno o más dobles enlaces de ácidos grasos.

La otra mitad de las moléculas lipídicas de la membrana está compuesta por colesterol. Las moléculas lipídidcas de la doble capa se pueden desplazar sobre la superficie en cada capa, lo cual se denomina difusión lateral. Aquí las moléculas lipídidas mantienen siempre la misma orientación.

La difusión lateral se produce con gran rapidez, de mover de un extremo de la cpélula al otro en escasos segundos. Por el contrario, el desplazamiento de las moléculas de fosfolípidos desde una mitad de la bicapa hacia la otra, denominada flip-flop. Se produce sólo con intervalos de horas(o quizás incluso de días o semanas), y el flip flop de fosfolípidos se puede producir con gran velocidad en las membranas del retículo endoplasmático liso, es catalizado por enzimas denominadas translocadoras de fosfolípidos o flipasas, la capacidad de estás flipasas es de desplazar determinadas moléculas de fosfolípidos desde una mitad de la membrana hacía otra.

La composición asimétrica de la doble capa lipídica tiene funcionalidad en otro aspecto, la fosfatotidelserina y otro fosfolipído relacionado con la mitad interna de la membrana, el fosfodilinositol interviene en la transmisión de determinadas señales desde el plasmalema hacia el interior de la célula. La composición asimétrica del plasmalema se refuerza aun más por la presencia de glucolípidos.

Las proteínas de la membrana se encuentran incluidas o disueltas en la bi capa lípidica de la membrana celular, y protruyen en diverso grado sobre las superficiales interna o externa de la membrana celular o de ambas.

Las proteínas de membrana se clasifican en proteínas integrales de membrana, proteínas de membrana periféricas y proteínas unidas a lípidos.

Las proteínas integrales de membrana son anfipáticas con zonas hidrófobas no cargadas y zonas hidrófilas con carga, localizadas en las superficies externas e internas de la membrana a través de los aminoácidos de la porción hidrófoba. Se les considera integrales en l sentido que sólo se las puede extraer mediante metodos que disuelven la bi capa lipídica las integrales de membrana son transmembrana y representan la mayor parte de los mecanismos de transporte específicos y de los receptores relacionados con la membrana, algunas se extienden sólo una vez a través de la bi capa lipídica y se denominan proteínas transmembrana de paso único, mientras que la cadena polipetídica de otras atraviesa varias veces la bicapa lípidica que se denominan proteínas transmembrana de paso múltiple.

Las proteínas de membrana periféricas moléculas hidrófilas cuyas cadenas polipeptídicas están por fuera de la doble capa lipídica y se unen mediante enlaces no covalentes.

Las proteínas unidas a lípidos son intermedias entre integrales periféricas y están por fuera de la bi capa lipídica, los enlaces se producen entre una cadena lateral un aminoácido, en el extremo N-terminal de la proteína y un grupo de anclaje.

Glucocaliz: todas las células eucariotas poseen una delgada cubierta externa de material rico en hidratos de carbono. Se puede demostrar su existencia mediante el método PAS.

La función del plasmalema es el transporte a través del mismo ya que permite que la célula lleve a cabo el intercambio de sustancia con el medio circundante. La capacidad de la bicapa lipídica es la que permite a las moléculas atravesarla. Para atravezarla la molécula le importa el tamaño y su liposolubilidad. A menor Tamayo y mayor solubilidad mayor facilidad de pasaje. Los lípidos sin grupo polar atraviesan con facilidad por la difusión simple, por gradiente de concentración, sin asistencia, dado que se disuelve con facilidad.

Las moléculas cargadas, sin importar el tamaño, estás moléculas, atraviesan con gran dificultad la doble capa lipídica o que no la pueden atravesar bien, son asistidas en el transporte gracias a las proteínas de transporte de membrana. Y se clasifican en proteínas de canal y transportadoras.

Las de canal forman poros o canales hidrófilos a través de la bi capa lípidica, que permiten el pasje de determinadas sustancias disueltas. Cuando los poros están abiertos. El pasaje siempre es pasivo y se denomina difusión facilitada.

Las proteínas de canal especifico la forman canales iónicos.

Los transportadores funcionan de manera diferente a las proteínas de canal, dado que fijan la sustancia que se debe transportar a un sitio de unión específico o receptor. Este proceso produce variaciones de conformación alostéricas en la proteína de transporte que se logra mediante este mecanismo es bastante menor que la del transporte de canal. Aquí funcionan muchas mediante transporte pasivo, pero también otras tienen la capacidad de bombear las sustancias a través de la membrana contra el gradiente electroquímico es el transporte activo, también se le denominan bombas. Ejemplo la bomba Na+ -K+:

El funcionamiento de la bomba de Na+/ K+(sodio-potasio) , se debe a un cambio de conformación en la proteína que se produce cuando es fosforilada por el ATP. Como el resultado de la catálisis es el movimiento transmembrana de cationes, y se consume energía en forma de ATP, su función se denomina transporte activo. La demanda energética es cubierta por la molécula de ATP, que al ser hidrolizada, separa un grupo fosfato, generando ADP y liberando la energía necesaria para la actividad enzimática. En las mitocondrias, el ADP es fosforilado durante el proceso de respiración generándose un reservorio continuo de ATP para los procesos celulares que requieren energía. En este caso, la energía liberada induce un cambio en la conformación de la proteína una vez unidos los tres cationes de sodio a sus lugares de unión intracelular, lo que conlleva su expulsión al exterior de la célula. Esto hace posible la unión de dos iones de potasio en la cara extracelular que provoca la desfosforilación de la ATP, y la posterior traslocación para recuperar su estado inicial liberando los dos iones de potasio en el medio intracelular.

Los procesos que tienen lugar en el transporte son:

Unión de tres Na+ a sus sitios activos.

Fosforilación de la cara citoplasmática de la bomba que induce a un cambio de conformación en la proteína. Esta fosforilación se produce por la transferencia del grupo terminal del ATP a un residuo de ácido aspártico de la proteína.

El cambio de conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior.

Una vez liberado el Na+, se unen dos moléculas de K+ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de las proteínas

La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de esta, lo que produce una transferencia de los iones de K+ al citosol.

Retículo endoplasmatico rugoso.

El retículo endoplasmático rugoso, también llamado Retículo Endoplasmático Granular, Ergastoplasma o Reticulo Endoplásmico Rugoso, se encarga de la síntesis y transporte de proteínas en general. Los retículos solo se encuentran en las células eucariontes. En las células nerviosas es también conocido como Cuerpos de Nissl.

Está ubicado junto a la envoltura nuclear y se une a la misma de manera que puedan introducirse los ácidos ribonucleicos mensajeros que contienen la información para la síntesis de proteínas. Está constituido por una pila de membranas que en su pared exterior presentan adosados ribosomas, de ahí que su nombre se debe a la impresión que se obtiene de los ribosomas en fotografías microscópicas.

En su interior se realiza la circulación de sustancias que no se liberan al citoplasma.

Su función es la de participar en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo. También lleva a cabo modificaciones postranscripcionales de estas proteínas, entre ellas sulfación, plegamiento y glucosilación. Además, los lípidos y proteínas integrales de todas las membranas de la célula son elaboradas por RER. Entre las enzimas producidas, se encuentran las lipasas, las fosfatasas, las ADNasas, ARNasas y otras.

El retículo endoplasmático rugoso suele estar muy desarrollado en las células con alta actividad secretora de proteínas como son los plasmocitos, las células pancreáticas, etc.

Al evitar que las proteínas sean liberadas al hialoplasma, el retículo endoplasmático rugoso, consigue que estas no interfieran con el funcionamiento de la célula y sean liberadas solo cuando sean necesarios, de otra manera, si por ejemplo quedaran libres en la célula proteínas enzimáticas que se encargan de la degradación de sustancias, las mismas destruirían componentes vitales de la célula.

Para la síntesis y translocación de proteínas, es imprescindible la presencia de una partícula reconocedora de la señal (SRP), que está formada por seis polipéptidos pequeños y un ARN citoplasmático pequeño (ARNsrp). Esta señal inhibe la síntesis proteica para que la proteína se libere sólo en el retículo endoplásmico rugoso y no en el citoplasma.

El receptor tiene un hueco para que entre la señal y, además, se une al receptor del retículo para que el conjunto de ribosomas quede fijo a él.

Síntesis

Todas las proteínas empiezan a sintetizarse en los ribosomas. Si van a ir al retículo endoplásmico rugoso, lo primero que se sintetiza es la señal. Las (SRP) se unen y van tirando de esos ribosomas, dirigiéndolos hacia el receptor de la partícula y parando la síntesis de la proteína. La SRP es reconocida por una proteína receptora de la SRP que está en la membrana del retículo. Se marcha la SRP y una vez ida continúa la síntesis de la proteína anteriormente paralizada. Conforme se va sintetizando va entrando al retículo a través de una proteína translocadora, que es una proteína de membrana. Cuando entra la proteína, el péptido señal es eliminado por una peptidasa que está en la cavidad del retículo. Conforme la proteína va entrando, se le van uniendo unas chaperonas que ayudan a su correcto plegamiento. En la luz del retículo hay disulfuromerasa que rompe puentes disulfuro erróneos. Cualquier proteína cuya primera parte sea este péptido señal sufrirá este proceso.

Translocación

El translocador es una proteína integral de la membrana que forma un canal para que la proteína que se está sintetizando entre en la cisterna. Otras proteínas integrales de la membrana del retículo endoplásmico rugoso ayudan a que se pueda hacer la translocación

Proteínas integrales: la parte que entra en el retículo endoplásmico rugoso se separa de la molécula señal gracias a la peptidasa señal.

Proteínas solubles: se separan de la señal por la peptidasa señal, pero toda la proteína entra dentro. Todos los aminoácidos son hidrosolubles.

Proteínas periféricas: se anclan a la bicapa lipídica a través del glucosil-fosfatidil-inositol.

Formación de la proteína funcional a partir de una cadena de aminoácidos

Plegamiento: la cadena se pliega gracias a la ayuda de las chaperonas

Glucosilación: recibe hidratos de carbono.

Hidroxilación: recibe grupos hidroxilo

Fosforilación: recibe grupos fosfato

A veces se asocian varias cadenas de aminoácidos. A todas se les añade el mismo polisacárido (dolicol) y el mismo aminoácido (asparagina), que se une a través de un doble enlace fosfato al dolicol, y con esa energía se une a la asparagina. Posteriormente se encuentran con varias enzimas, como la manodasa, que le quitan partes.

El aparato de Golgi

Es una organela presente en todas las células eucariotas excepto los glóbulos rojos y las células epidérmicas. Pertenece al sistema de endomembranas del citoplasma celular. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. Debe su nombre a Camillo Golgi.

El aparato de Golgi se compone de una serie de estructuras denominadas cisternas, se puede dividir en tres regiones funcionales:

Región Cis-Golgi: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER), introducidas dentro de sus cavidades y transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. Estas vesículas de transición son el vehículo de dichas proteínas que serán transportadas a la cara externa del aparato de Golgi

Región medial: es una zona de transición.

Región Trans-Golgi: es la que se encuentra más cerca de la membrana citoplasmática. De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una composición similar.

Los mecanismos de transporte que utilizan las proteínas para trasladarse a través del aparato de Golgi.

Modelo de maduración de las cisternas: las cisternas del aparato de Golgi llevan cabo un movimiento unidireccional desde la región cis, donde se forman, hasta la región trans, donde son destruidas. Las vesículas del retículo endoplasmático se fusionan con los dictiosomas de la región cis para dar lugar a nuevas cisternas, lo que podría generar el movimiento de las cisternas a través del aparato de Golgi a medida que se van formando nuevas cisternas en la región cis.

Modelo del transporte vesicular: el transporte vesicular asume que el aparato de Golgi es un orgánulo muy estable y estático, dividido en compartimentos que se disponen en dirección cis → trans. Las vesículas son las encargadas de transportar el material entre el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi y entre los diferentes compartimentos de este.

las vesículas formadas en el retículo endoplasmático liso forman, uniendose entre ellas, agregados tubulo-vesiculares, los cuales son transportados hasta la región cis del aparato de Golgi por proteinas motoras guiadas por microtúbulos donde se fusionan con la membrana de éste, vaciando su contenido en el interior del lumen. Una vez dentro, las moléculas son modificadas, marcadas y dirigidas hacia su destino final. El aparato de Golgi tiende a ser mayor y más numeroso en aquellas células que sintetizan y secretan continuamente sustancias, como pueden ser los linfocitos B y las células secretoras de anticuerpos.

Aquellas proteínas destinadas a zonas alejadas del aparato de Golgi son desplazadas hacia la región trans, internándose en una compleja red de membranas y vesículas asociadas denominadas región trans-Golgi. Esta región es donde muchas proteínas son marcadas y enviadas hacia sus correspondientes destinos por medio de alguno de estos 3 tipos diferentes de vesículas, según el marcador que presenten: Vesículas de exocitosis (constitutivas), Vesículas de secreción (reguladas) y Vesículas lisosomales.

El aparato de Golgi se encarga de la modificación, distribución y envío de dichas macromoléculas en la célula. Modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula. Las principales funciones del aparato de Golgi vienen a ser las siguientes: Modificación de sustancias sintetizadas en el RER, Secreción celular, Producción de membrana citoplasmática, Formación de los lisosomas primarios y Formación del acrosoma de los espermios.

LISOSOMAS

Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Son bolsas de enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula. Esto implica que la membrana lisosómica debe estar protegida de estas enzimas. Su diámetro oscila entre 50 nm – 1m

Para identificar los lisosomas, se ha seguido la técnica enzimohistoquímica, TÉCNICA DE GOMOI, que consiste en cultivar el tejido con un sustrato (glicerofosfato sódico) que penetra en los lisosomas y pone de manifiesto la actividad de la fosfatasa ácida. Además, se añade nitrato de plomo, que debido a la liberación de fosfato por la fosfatasa, forma fosfato de plomo, que precipita y es reconocible al microscopio óptico.

Hay dos tipos de lisosomas:

Lisosomas primarios: tienen sólo enzimas y todavía no han participado en procesos digestivos, son los más pequeños y su contenido es homogéneo.

Lisosomas secundarios o heterolisosomas: ienen materiales en vías de digestión, además de enzimas. Son de mayor tamaño y contenido heterogéneo. Las enzimas lisosomales están latentes, sólo se activan por rotura de su membrana, así tendrían un sustrato sobre el que actuar. Las membranas lisosomales son poco corrientes, porque no sólo resisten la acción de las hidrolasas, sino que también es impermeable tanto a las enzimas como a sus sustratos. Éstos se introducen

en el lisosoma por fusión del lisosoma primario con otras vesículas. La membrana lisosómica es permable a los productos finales de la digestión de bajo peso molecular.

Funciones de los lisosomas:

Participan en la muerte celular. Contribuyen a la desintegración de células de desecho. Queda entonces un espacio que puede ser ocupado por otra célula nueva.

No participa en el desarrollo embrionario, pero si intervienen en el proceso de diferenciación de órganos durante la ontogenia (por ejemplo, desaparición de la cola del embrión).

Intervienen en la digestión de las sustancias ingeridas por endocitosis. Éstas vacían su contenido en endosomas, y la fusión de un endosoma con un lisosoma primario forma un lisosoma secundario. Las enzimas lisosómicas y atienen acceso a un sustrato. En el caso de la fagocitosis, los fagosomas también se unen con lisosomas primarios para dar secundarios. Esto permite la digestión del material digerido y por ello, el lisosoma secundario también se llama VESÍCULA DIGESTIVA. Posteriormente se produce la absorción en el citoplasma. Los productos no degradados quedan en un cuerpo rodeado de membrana que pueden ser defecados por unión de la membrana de la vacuola a la plasmática y libera el contenido al exterior o bien quedan retenidos en el interior de la célula.

Peroxisomas

Son organelas citoplasmáticas rodeadas, limitadas por membrana, con un diámetro rpomedio de 0.5 µm. Los peroxisomas tienen un papel esencial en el metabolismo lipídico, en especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga, para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la cadena lateral del colesterol, necesaria para la síntesis de ácidos biliares; también interviene en la síntesis de glicerolípidos, ésteres lipídicos del glicerol (plasmógenos) e isoprenoides; también contienen enzimas que oxidan aminoácidos, ácido úrico y otros sustratos.

Proteasomas.

Son grandes complejos con múltiples subunidades. Actúan como unidades que degradan proteínas, con la forma de pequeños tubulos cilindridos sin membrana circundante. Cada proteasoma se compone de un cilindro de alrededor 15 µm. Función degradar proteínas.

Mitocondrias.

son orgánulos citoplasmáticos provistos de doble membrana que se encuentran en la mayoría de las células eucariotas.Su tamaño varía entre 0,5–10 μm de diámetro. Son generadoras de energía"de las células, debido a que producen la mayor parte del suministro de ATP, que se utiliza como fuente de energía química.3Además de proporcionar energía en la célula, las mitocondrias están implicadas en otros procesos, como la señalización celular, diferenciación celular, muerte celular programada, así como el control del ciclo celular y el crecimiento celular.

Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

Membrana externa

Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.

Membrana interna

La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo:

La cadena de transporte de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos fijos y dos transportadores de electrones móviles:

Complejo I o NADH deshidrogenasa que contiene flavina mononucleótido (FMN)

Complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona;

Complejo III o citocromo bc1 que cede electrones al citocromo c

Complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O2 para producir dos moléculas de agua.

Un complejo enzimático, el canal de H+ ATP-sintasa que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).

Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua; pueden destacarse:

Nucleótido de adenina translocasa. Se encarga de transportar a la matriz mitocondrial el ADP citosólico formado durante las reacciones que consumen energía y, paralelamente transloca hacia el citosol el ATP recién sintetizado durante la fosforilación oxidativa.

Fosfato translocasa. Transloca fosfato citosólico junto con un protón a la matriz; el fosfato es esencial para fosforilar el ADP durante la fosforilación oxidativa.

Espacio intermembranoso

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversos enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa o la creatina quinasa. También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación).

Matriz mitocondrial

La matriz mitocondrial o mitosol contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas tipo 70S similares a los de bacterias, llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo.

Centrosoma

El centrosoma es un orgánulo celular que no está rodeado por una membrana; consiste de dos centriolos apareados, embebidos en un conjunto de agregados proteicos que los rodean y que se denomina “material pericentriolar” (PCM en inglés, por pericentriolar material).Su función primaria consiste en la nucleación y el anclaje de los microtúbulos (MTs), por lo que de forma genérica estas estructuras (conjuntamente con los cuerpos polares del huso en levaduras) se denominan centros organizadores de MTs (COMTs, en inglés MTOCs por microtubule organizing center). Alrededor de los centrosomas se dispone radialmente un conjunto de microtúbulos formando un áster. Los centrosomas tienen un papel fundamental en el establecimiento de la red de MTs en interfase y del huso mitótico. Durante la interfase del ciclo celular, los MTs determinan la forma celular, la polaridad y la motilidad, mientras que durante la mitosis, forman el huso mitótico, necesario para la segregación de los cromosomas entre las dos células hijas.

Citoesqueleto

El citoesqueleto es un entramado tridimensional de proteínas que provee el soporte interno para las células, ancla las estructuras internas de la misma e interviene en los fenómenos de movimiento celular y en su división. En las células eucariotas, consta de microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos, mientras que en las procariotas está constituido principalmente por las proteínas estructurales FtsZ y MreB. El citoesqueleto es una estructura dinámica que mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos), y desempeña un importante papel tanto en el transporte intracelular (por ejemplo, los movimientos de vesículas y orgánulos) y en la división celular.

Microfilamentos (actina)

Los microfilamentos tienen un diámetro de unos 7 nm ó 5 nm. Están formadas por una proteína globular llamada actina que puede presentarse de dos formas:

Actina no polimerizada (G actina): la actina se encuentra asociada a la profilina que evita su polimerización. Representa la mitad de la actina de la célula y es utilizada para polimerizar microfilamentos cuando es necesario.

Actina polimerizada (F actina): es una doble hélice dextrógira de dos hebras de actina no polimerizada. Esta actina se puede encontrar asociada a otras proteínas:

Proteínas estructurales: que permiten la unión de los filamentos de actina

Proteínas reguladoras: la más importante es la miosina que permite la contracción muscular al permitir que la actina se desplace sobre ella.

Las funciones de los microfilamentos de actina son la contracción muscular, la formación de pseudópodos, el mantenimiento de la morfología celular y, en la citocinesis de células animales, forma un anillo contráctil que divide la célula en dos.

Filamentos intermedios

Son filamentos de proteína fibrosa de unos 12 nm de diámetro, son los componentes del citoesqueleto más estables, dando soporte a los orgánulos (por sus fuertes enlaces), y heterogéneos. Las proteínas que conforman estos filamentos, la citoqueratina, vimentina, neurofilamentos, desmina y la proteína fibrilar acídica de la glia, dependen del tejido en el que se hallen. Su función principal es la organización de la estructura tridimensional interna de la célula (por ejemplo, forman parte de la envuelta nuclear y de los sarcómeros). También participan en algunas uniones intercelulares (desmosomas).

Microtúbulos

Los microtúbulos son estructuras tubulares de 25 nm de diámetro que se originan en los centros organizadores de microtúbulos y que se extienden a lo largo de todo el Citoplasma. Se pueden polimerizar y despolimerizar según las necesidades de la célula. Se hallan en las células eucariotas y están formados por la polimerización de un dímero de dos proteínas globulares, la alfa y la beta tubulina. Cada microtúbulo está compuesto de 13 protofilamentos formados por los dímeros de tubulina. Intervienen en diversos procesos celulares que involucran desplazamiento de vesículas de secreción, movimiento de orgánulos, transporte intracelular de sustancias, así como en la división celular (mitosis y meiosis), ya que forman el huso mitótico). Además, constituyen la estructura interna de los cilios y los flagelos. Los microtúbulos son más flexibles pero más duros que la actina.

Núcleo

Se encuentra el material genético de la célula, el DNA, que codifica la información que condiciona la estructura y la función de la célula y, en consecuencia, todo el organismo. El núcleo realiza función de control a través de la producción de moléculas ricas en información genética RNA mensajero (mRNA), RNA de transporte (tRNA) y RNA ribosómico (rRNA).

Morfología general

Varia el tamaño del núcleo de un tipo a otro. Generalmente de 5 -10 µm.

Núcleo Celular.

nucleolema es una red entremezclada de filamentos intermedios de 80 a 100 nm de grosor compuestos por laminas A, B y C situadas en la periferia del nucleoplasma. La lámina nuclear confiere estabilidad mecánica a la envoltura nuclear. Además, al interactuar con la cromatina participa en la determinación de la organización tridimensional del núcleo interfásico.

La composición de la lámina se basa en proteínas llamadas laminas. Los tres tipos de laminas (A, B y C) están codificados por 3 genes distintos. Las de tipo A y C se sintetizan a partir del mismo gen, llamado LMNA, por procesamiento alternativo dando lugar a cuatro subtipos: A, A(Δ)10, C1 y C2. Las laminas de tipo B están codificadas por dos genes distintos: LMNB1 (laminas del subtipo B1) y LMNB2 (laminas de los subtipos B2 y B3, también por procesamiento alternativo del gen).

Todas las laminas presentan un dominio globular en su extremo C-terminal y otro en el N-terminal. A través del C-terminal, excepto las laminas C, unen una molécula llamada farnesilo (proceso denominado farnesilación) que permite el anclaje de las laminas a la membrana nuclear interna. Esta unión permite que se formen dímeros, luego tetrámeros, protofilamentos, filamentos y por último el retículo que constituye la lámina nuclear.

La fosforilación de las laminas provoca el desensamble de la lámina nuclear causando la ruptura de la envoltura al inicio de la división celular. Si bien la formación de la lámina no se requiere durante los pasos iniciales, la organización de la envoltura es indispensable para el crecimiento posterior y el mantenimiento de su integridad. Las laminas se incorporan luego que la cisterna o espacio perinuclear rodea al ADN y se inicia el transporte entre el núcleo y el citoplasma.

La aparición de la envoltura nuclear permitió que los eucariontes aislaran los procesos genéticos principales, como la autoduplicación del ADN o la síntesis de ARN. Además esto posibilitó que el ARNm se modifique dentro del núcleo antes de ser traducido en los ribosomas. Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que a medida que la ARN polimerasa sintetiza el ARN, simultáneamente el extremo 5' se une al ribosoma y comienza la traducción.

La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma eucariótico.

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud (el número depende del organismo), asociados

a un complejo específico de 8 histonas nucleosómicas (octámero de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y contiene dos copias de cada una de las 4 histonas H3, H4, H2A y H2B. Este octámero forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN (da aproximadamente 1,8 vueltas). Entre cada una de las asociaciones de ARN e histonas existe un ADN libre llamado ADN "espaciador", de longitud variable entre 0 y 80 pares de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar a una estructura parecida a un "collar de cuentas".

Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.

Finalmente continua el incremento del empaquetamiento del ADN hasta obtener los cromosomas que observamos en la metafase, el cual es el máximo nivel de condensación del ADN.

La cromatina se puede encontrar en 3 formas

Heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. En 1928 Emil HEITZ, basándose en observaciones histológicas, definió la heterocromatina (HC) como los segmentos cromosómicos que aparecían muy condensados y oscuros en el núcleo en interfase. De hecho, la cromatina está formada de una maraña de fibras cuyo diámetro no solo varía durante el ciclo celular sino que también depende de la región del cromosoma observada.

La eucromatina activa está formada por una fibra de un diámetro que corresponde al del nucleosoma, que es un segmento de ADN bicatenario enrollado alrededor de homodímeros de las histonas H2A, H2B, H3, y H4. En la eucromatina inactiva, esta fibra se enrolla sobre sí misma gracias a las histonas H1 para formar el solenoide. La interacción con otras proteínas no histonas (topoisomerasa II, proteínas de andamiaje, lamininas, …) provoca mayores grados de organización. En cuanto a la heterocromatina, la fibra que la constituye se encuentra más condensada y a menudo aparece formada por agregados. Su formación require numerosas proteínas adicionales, que incluyen las proteínas HP1 (Heterochromatin Protein 1 o proteína de la heterocromatina 1). La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes,la riqueza en ADN satélite determina tanto la naturaleza permanente o reversible de la heterocromatina, como su polimorfismo y propiedades de tinción. :

la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética, incluye a los telómeros y centrómeros del cromosoma que no expresan su ADN. La heterocromatina constitutiva contiene un tipo particular de ADN denominado ADN satélite, formado por gran número de secuencias cortas repetidas en tándem. Los tipos principales de este ADN son el ADN satélite alfa, y los ADN satélite I, II y III. Estas secuencias de ADN satélite son capaces de plegarse sobre sí mismas y pueden tener un papel importante en la formación de la estructura altamente compacta de la heterocromatina constitutiva. La heterocromatina

constitutiva es estable y conserva sus propiedades heterocromáticas durante todas las etapas del desarrollo y en todos los tejidos. La heterocromatina constitutiva es altamente polimórfica, probablemente debido a la inestabilidad del ADN satélite. Este polimorfismos puede afectar, no solamente a su tamaño sino también a la localización de la heterocromatina, y aparentemente no tiene un efecto fenotípico. La heterocromatina constitutiva se encuentra fuertemente teñida en la técnica de bandas C, lo que es el resultado de una renaturalización muy rápida del ADN satélite tras la desnaturalización.

la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares, contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan o que pueden expresarse en algún momento. Incluye al ADN satélite y al corpúsculo de Barr. La heterocromatina facultativa se caracteriza por la presencia de secuencias repetidas tipo LINE. Estas secuencias, dispersas a lo largo del genoma, podrían promover la propagación de una estructura de cromatina condensada. La heterocromatina facultativa es reversible, su estado heterocromático depende de la etapa del desarrollo y del tipo celular. Dos ejemplos de este tipo de heterocromatina son el cromosoma X inactivo (cuerpo de Barr) de las células somáticas femeninas y la vesícula sexual inactiva en la etapa del paquiteno de las meiosis masculinas. La heterocromatina facultativa no es particularmente rica en ADN satélite, y por ello, no es polimórfica. La heterocromatina facultativa no se encuentra nunca teñida en la técnica de bandas C.

Se ha visto que en la formación de heterocromatina frecuentemente participa el fenómeno de ARN interferente. Por ejemplo, en Schizosaccharomyces pombe, la heterocromatina se forma en el centrómero, telómeros y en el loci mating-type.1 La formación de la heterocromatina en el centrómero depende del mecanismo de ARN interferente (ARNi). ARN doble cadena complementarios son producidos de secuencias repetidas localizadas en el centrómero, que inducen ARNi y seguidamente metilación de la lisina 9 histona 3 y enlazamiento de Swi6 (proteína estructural de la heterocromatina, la cual es homóloga a HP1 en mamíferos)2 .

Propiedades de la heterocromatina

A pesar de las diferencias descritas anteriormente, la heterocromatina constitutiva y la heterocromatina facultativa tienen propiedades muy similares.

1. La heterocromatina está condensada Este es, de hecho, lo que define la heterocromatina, y por ello es aplicable tanto a la heterocromatina constitutiva como a la facultativa. Esta elevada condensación la hace fuertemente cromofílica e inaccesible a la DNAsa I y, en general, a otras enzimas de restricción.

2. El ADN de la heterocromatina se replica más tarde La incorporación de varios análogos de nucleótidos muestra que el ADN de ambos tipos de heterocromatina se replica tarde. Esto es el resultado, por un lado, de su elevado grado de condensación, que evita que la maquinaria

replicativa accede fácilmente al ADN y, por otro lado, de su localización en un dominio nuclear periférico pobre en elementos activos.

3.El ADN de la heterocromatina se encuentra metilado. El ADN de la heterocromatina constitutiva se encuentra altamente metilado en las citosinas. Por ello, un anticuerpo anti-5-metil citosina marca fuertemente todas las regiones de este tipo de heterocromatina. Por lo que se refiere a la heterocromatina facultativa, la metilación de su ADN es menor, aunque los análisis mediante enzimas de restricción sensibles a metilación revelan una importante metilación de los islotes CpG, específicamente localizados en las regiones que controlan la expresión de los genes.

4. En la heterocromatina las histonas se encuentran hipoacetiladas Las histonas puede sufrir una serie de modificaciones post-traduccionales en sus extremos N-terminales que pueden afectar a la propia actividad genética de la cromatina. La hipoacetilación de las colas N-terminales de las histonas, principalmente en las lisinas, están asociadas con la cromatina inactiva. Por el contrario, las histonas hiperacetiladas son características de la cromatina activa. La acetilación/desacetilación de histonas es un mecanismos absolutamente esencial para el control de la expresión génica. Existen numerosos factores de transcripción que presentan una actividad acetiltransferasa de histonas (HAT, Histone Acetyl Transferase) o desacetilasa de histonas (HDAc o Histone De-Acetylase).

5. Las histonas de la heterocromatina se encuentran metiladas en la lisina 9 La metilación de la lisina 9 de la histona H3 (H3-K9) parece que está muy relacionada con el proceso de heterocromatinización del genoma, tanto en la formación de heterocromatina constitutiva como facultativa.

6. La heterocromatina es transcripcionalmente inactiva. A diferencia de lo que ocurre en Drosophila, la heterocromatina constitutiva humana no contiene genes y la incorporación de uridina tritiada en los cultivos celulares no producen ningún tipo de marcaje a este nivel. •La heterocromatina facultativa es relativamente pobre en genes, y éstos generalmente no se transcriben en el estado de heterocromatina.

7. La heterocromatina no participa en la recombinación genética. De modo general se acepta que la heterocromatina constitutiva no participa en la recombinación genética. La no existencia de un emparejamiento preliminar de las regiones heterocromatínicas homólogas se podría deber al polimorfismo característico de estas regiones que lo dificultarían, aunque no lo harían imposible. La heterocromatina constitutiva también actúa reprimiendo la recombinación en la regiones de eucromatina adyacentes.

Por lo que respecta a la heterocromatina facultativa, tampoco participa en la recombinación meiótica cuando se encuentra en su forma inactiva.

Funciones de la heterocromatina

Durante mucho tiempo el papel concreto de la heterocromatina ha sido un misterio, ya que su polimorfismo no parecía tener ningún efecto funcional o fenotípico.

1. Papel de la heterocromatina en la organización de los dominios nucleares •La heterocromatina y la eucromatina ocupan dominios nucleares distintos. La heterocromatina se localiza generalmente en la periferia del núcleo anclada a la membrana nuclear. Por el contrario, la cromatina activa se localiza en una posición más central. •La localización preferencial de la heterocromatina contra la membrana nuclear puede deberse a la interacción de la proteína HP1 con el receptor de la lámina B, componente de la membrana interna del núcleo. •La localización periférica de la heterocromatina concentra los elementos activos en la porción central del núcleo, permitiendo que eucromatina activa se replique y transcriba con una eficiencia máxima.

2. Papel de la heterocromatina en la función del centrómero En la mayor parte de eucariotas, los centrómeros se encuentran rodeados de una considerable masa de heterocromatina. Se ha sugerido que la heterocromatina centromérica sería necesaria para la cohesión de las cromátidas hermanas y que permitiría la disyunción normal de los cromosomas mitóticos.

•En la levadura Schizosaccharomyces pombe, el homólogo Swi6 de la proteína HP1 es absolutamente esencial para la cohesión eficiente de las cromátidas hermanas durante la división celular. •Los experimentos en los cuales se ha realizado la deleción del ADN satellite muestran que una gran región de repeticiones de este tipo de ADN es indispensable para el funcionamiento correcto del centrómero. Se supone que la heterocromatina centromérica podría, de facto, crear un compartimento mediante el incremento de la concentración local de la variante centromérica de las histonas, CENP-A, y mediante la promoción de la incorporación de la CENP-A en lugar de la histona H3 durante la replicación.

3. Papel de la heterocromatina en la represión génica (regulación epigenética) La expresión génica puede estar controlada a dos niveles:

•Primero, a nivel local o control transcripcional, gracias a la formación de complejos locales de transcripción. Este nivel involucra secuencias de ADN relativamente pequeñas unidas a genes. •A nivel más global, en cuyo caso se dice que hay un control de la transcriptabilidad. Este control involucra a secuencias más largas que representan un gran dominio de cromatina, que puede estar en estado activo o inactivo. En este caso es la heterocromatina la que parece estar involucrada. Los genes que generalmente se encuentran en la eucromatina pueden, por tanto, ser silenciados cuando se encuentran cercanos a un dominio de heterocromatina.

Mecanismo de inactivación en cis : Los reordenamientos cromosómicos pueden provocar que una región eucromática se yuxtaponga a una región heterocromática. En el momento en el que el reordenamiento elimina ciertas barreras que protegen la eucromatina la estructura heterocromática es capaz de propagarse en cis a la eucromatina adyacente, inactivando los genes

que se encuentran en ella. Este es el mecanismo observado en la variegación por efecto de posición (PEV) en Drosophila y en la inactivación de ciertos transgenes en ratón.

Mecanismo de inactivación en trans: Durante la diferenciación celular, ciertos genes activos pueden transponerse a un dominio nuclear heterocromático haciendo que se inactiven. Este mecanismo es el que se ha propuesto como explicación para la co-localización en los núcleos de linfocitos de la proteína IKAROS con la heterocromatina centromérica y de los genes cuya expresión controla.

Eucromatina, está diseminada por el resto del núcleo (menor condensación), se tiñe débilmente con la coloraciones (su mayor tinción ocurre en la mitosis y no es visible con el microscopio de luz). Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a moléculas de ARNm, por lo que es aquí donde se encuentran la mayoría de los genes activos.

La cromatina juega un rol regulatorio fundamental en la expresión génica. Los distintos estados de compactación pueden asociarse (aunque no unívocamente) al grado de transcripción que exhiben los genes que se encuentran en esas zonas. La cromatina es, en principio, fuertemente represiva para la transcripción, ya que la asociación del ADN con las distintas proteínas dificulta la procesión de las distintas ARN polimerasas. Por lo tanto, existe una variada cantidad de máquinas remodeladoras de la cromatina y modificadoras de histonas.

Existe actualmente lo que se conoce como "código de histo s". Las distintas histonas pueden sufrir modificaciones post-traduccionales, como ser la metilación, acetilación, fosforilación, generalmente dada en residuos lisina o arginina. La acetilación está asociada con activación de la trascripción, ya que al acetilarse una lisina, disminuye la carga positiva global de la histona por lo cual tiene una menor afinidad por el ADN (que está cargado negativamente). En consecuencia, el ADN se encuentra unido menos fuertemente lo que permite el acceso de la maquinaria transcripcional. Por el contrario, la metilación está asociada con la represión transcripcional y una unión ADN-histona más fuerte (si bien no siempre esto se cumple). Por ejemplo, en la levadura S. pombe, la metilación en el residuo de lisina 9 de la histona 3 está asociado con represión de la transcripción en la heterocromatina, mientras que la metilación en el residuo de lisina 4 promueve la expresión de genes2 .

Las enzimas que llevan a cabo las funciones de modificaciones de histonas son las acetilasas y desacetilasas de histonas, y las metilasas y desmetilasas de histonas, que forman distintas familias cuyos integrantes se encargan de modificar un residuo en particular de la larga cola de las histonas.

Además de las modificaciones de las histonas, existen también maquinarias remodeladoras de la cromatina, como por ejemplo SAGA, que se encargan de reposicionar nucleosomas, ya sea desplazándolos, rotándolos, o incluso desensamblándolos parcialmente, retirando algunas de las histonas constituyentes del nucleosoma y luego volviéndolos a colocar. En general las maquinarias

remodeladoras de la cromatina son esenciales para el proceso de transcripción en eucariotas, ya que permiten el acceso y procesividad de las polimerasas.

Otra forma de marcación de la cromatina como "inactiva" puede darse a nivel de la metilación del ADN, en citosinas que pertenezcan a dinucleótidos CpG. En general la metilación del ADN y de la cromatina son procesos sinérgicos, ya que, por ejemplo, al metilarse el ADN, existen enzimas metiladoras de histonas que pueden reconocer citosinas metiladas, y metilan histonas próximas. Del mismo modo, encimas que metilan el ADN pueden reconocer histonas metiladas, y así seguir con la metilación a nivel de ADN.

Nucleolo

La función principal del nucleolo es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos. El nucleolo es aproximadamente esférico y está rodeado por una capa de cromatina condensada. El nucléolo, es la región heterocromática más destacada del núcleo. No existe membrana que separe el nucleolo del nucleoplasma.

Los nucleolos están formados por proteínas y ADN ribosomal (ADNr). El ADNr es un componente fundamental ya que es utilizado como molde para la transcripción del ARN ribosómico, para incorporarlo a nuevos ribosomas. La mayor parte de las células tanto animales como vegetales, tienen uno o más nucleolos, aunque existen ciertos tipos celulares que no los tienen. En el nucleolo además tiene lugar la producción y maduración de los ribosomas,y gran parte de los ribosomas se encuentran dentro de él. Además, se cree que tiene otras funciones en la biogénesis de los ribosomas.

El nucleolo se fragmenta en división (aunque puede ser visto en metafase mitótica). Tras la separación de las células hijas mediante citocinesis, los fragmentos del nucleolo se fusionan de nuevo alrededor de las regiones organizadoras nucleolares de los cromosomas.

Morfológicamente, el nucléolo suele ser esférico pero puede adoptar formas muy irregulares. Suelen encontrarse en el centro del núcleo o ligeramente desplazados hacia la periferia. Su tamaño puede ser también muy variable pero suele oscilar entre una y dos micras. El nucléolo se divide en dos regiones:

Parte amorfa: se observa poco densa a los electrones está constituida por espacios intercomunicados entre sí y que quedan entre las partes más densas. Es equivalente al nucleoplasma.

Parte densa: forma el nucleolonema. Esta parte se observa densa a los electrones, pero existen diferentes regiones dependiendo de su grado de densidad:

Centros Fibrilares o Zona Central: es la región con menor densidad. Está formada por una red de fibrillas de 4-5 nanómetros de espesor. La forma es normalmente globular, con un diámetro de entre 50 nm a una micra. El número y tamaño de las zonas centrales es variable y depende de la actividad celular y de la necesidad de producción de más ribosomas. En una célula con gran

actividad existen más zonas centrales que en otra célula con poca actividad. Pueden aparecer fibrillas de ADN y algo de ARN. En esta región se encuentre el ADN de los organizadores nucleolares y algunas proteínas y enzimas que intervienen en la transcripción. Estas regiones no son indispensables.

Componentes Fibrilares Densos o Parte Fibrilar: es la región más densa. Son estructuras fibrilares de ribonucleoproteínas de un grosor de 8-10 nm. Son regiones con ADN y ARN ribosómico que se forma y al cual se unen proteínas. Normalmente rodean a la zona central, y su tamaño refleja la cantidad de ARNr que se está produciendo.

Región granular: se observa menos densa a los electrones que la parte fibrilar y más densa que el centro fibrilar. Está formada por estructuras granulares de 25 nm de diámetro que se corresponden con las subunidades de ribosomas que se están formando. En algunos casos se observan masas muy densas de ADN asociadas al nucleolo (heterocromatina asociada al nucleolo). Los componentes granulares son pequeños gránulos con un diámetro de alrededor de 15 nm. Normalmente aparecen formando una masa que rodea a los complejos fibrilares y unen la zona central con los componentes fibrilares densos.

Mitosis

Es la división celular que consiste en que a partir de una célula se obtienen 2 células hijas, genéticamente idénticas a la madre. Se produce en cualquier célula eucarionte, ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable el número de cromosomas, las células hijas resultarán diploides, si la madre era diploide o alploide. La división del citoplasma se llama citocinesis, y la división del núcleo, cariocinesis. Algunas células no realizan mitosis y permanencen en un estado interfásico, pero otras la realizan frecuentemente (células embrionarias, células de zonas de crecimiento, células de tejidos sujetos a desgaste.).

Función: crecimiento y desarrollo del organismo multicelular, y la regeneración de tejidos expuestos a destrucción de células. En unicelulares, cumple la función de reproducción asexual.

Cada mitosis está precedida por una interfase, donde se produce la duplicación del material genético. Actúa como un mecanismo que asegura que cada célula hija reciba la misma información genética.

Etapas: Profase, Prometafase, Metafase, Anafase y Telofase.

PROFASE: La cromatina se condensa para formar los cromosomas y los 2 centríolos migran a polos opuestos organizando un sistema de microtóbulos (aparato mitótico) para permitir la migración de los cromosomas. El aparato mitótico está constituído por:

Centríolos: Están rodeadas por el centrosoma. A medida que cada centríolo migra, tiene un hijo y cuando llega al polo se ven 2.

Ásteres: Conjunto de microtóbulos cortos que se extienden desde cada centríolo.

Huso acromático: Tiene forma de ovoide y formado por muchos microtóbulos sin ramificaciones.

Cada cromosoma está constituido por 2 cromátidas unidas por el centrómero. La envoltura nuclear se desorganiza y sus fragmentos no se distinguen del retículo endoplasmático. Desaparece el nucleolo.

PROMETAFASE: Los cromosomas condensados migran hacia la placa ecuatorial del huso acromático.

METAFASE: Los cromosomas se alínean en el plano ecuatorial, y cada uno están unido por su centrómero a una fibra del huso acromático.

ANAFASE: Las 2 cromátides de cada cromosoma se separan por fisión del centrómero y se dirigen hacia polos opuestos. El movimiento de los cromosomas hijos hacia los polos se debe a un acortamiento de las fibras cromosómicas y se alargan las fibras interzonales.

TELOFASE: El huso mitótico y los ásteres se desorganizan. Alrededor de cada grupo cromosómico se organiza una envoltura nuclear a partir del re´ticulo endoplasmático y de la envoltura original. Los cromosomas se dispersan y retoman el aspecto de cromatina que tenían antes de iniciarse la división. Los nucleolos reaparecen a partir de sus organizadores.

Meiosis

Es un proceso de reducción cromática por el que los cromosomas se reducen a la mitad. En la meiosis I (etapa reduccionaria) se reduce el número diploide de cromosomas a la mitad (haploide) pero aún los cromosomas son dobles. En la meiosis II (etapa ecuacional) se mantiene el número cromosómico haploide conseguido en la etapa anterior. Los cromosomas son simples.

Meiosis I: Está precedida por una interfase durante la cual se duplica el materialo genético.

PROFASE I: La envoltura nuclear y el nucleolo se desorganizan, los centríolos migran a polos oppuestos, duplicándose y se ordena el huso acromáticop. Se divide en 5 etapas: Leptonema, Cigonema, Paquinema, Diplonema y Diacinesis.

PROMETAFASE I: Los cromosomas migran al plano ecuatorial de la célula.

METAFASE I: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial. Los 2 cromosomas del bivalente se unen por medio del centrómero a la misma fibra del uso acromático.

ANAFASE I: Los 2 cromosomas homólogos unidos a la misma fibra del huso se repelen y migran a polos opuestos. Cada cromosoma está formado por 2 cromatimas.

TELOFASE I: Cuando los cromosomas llegaron a los polos, se desorganizan el huso acromático y los ásteres, se reprganizan la envoltura nuclear y los nucleolos y se constituyen los núcleos hijos.

Meiosis II: Los procesos de esta división son semejantes a los de una mitosis en una célula haploide.

PROFASE II: Se condensan los cromosomas, se desintegran los nucleolos, los centríolos migran a los polos y se duplican, formación del huso acromático y se desorganiza la envoltura nuclear.

PROMETAFASE II: Los cromosomas condensados migran a la placa ecuatorial de la célula.

METAFASE II: Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial, y cada cromosoma se une a una fibra del huso acromático.

ANAFASE II: Se fusiona el centrómero y se separan las 2 cromátidas de cada cromosoma. Cada una migra a un polo diferente.

TELOFASE II: Los grupos cromosómicos llegan a los polos, el huso acromático se desorganiza, se reorganizan la envoltura nuclear y el nucleolo, se dispersan los cromosomas y se transforman en cromatina.