UNIDAD 2

EL MICROSCOPIO Y SUS PARTES

HISTORIA DEL MICROSCOPIO

El microscopio se invento, hacia 1610, por Galileo, según los

italianos, o por Jansen, en opinión de los holandeses. La palabra

microscopio fue utilizada por primera vez por los componentes de la

"AccademiadeiLincei" una sociedad científica a la que pertenecía

Galileo y que publicaron un trabajo sobre la observación

microscópica del aspecto de una abeja.

Sin embargo las primeras publicaciones importantes en el campo de

la microscopia aparecen en 1660 y 1665 cuando Malpighi prueba la

teoría de Harvey sobre la circulación sanguínea al observar al

microscopio los capilares sanguíneos y Hooke publica su obra

Micrographia.

A mediados del siglo XVII un comerciante holandés, Leenwenhoek,

utilizando microscopios simples de fabricación propia describió por

primera vez protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos.

Durante el siglo XVIII el microscopio sufrió diversos adelantos

mecánicos que aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso

aunque no se desarrollaron mejoras ópticas. Las mejoras más

importantes de la óptica surgieron en 1877 cuando Abbe publica su

teoría del microscopio y por encargo de Carl Zeissmejora la

microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro

lo que permite obtener aumentos de 2000A principios de los años 30

se había alcanzado el límite teórico para los microscopios ópticos no

consiguiendo estos, aumentos superiores a 500X o 1000X sin

embargo existía un deseo científico de observar los detalles de

estructuras celulares ( núcleo, mitocondria... etc.).

El microscopio electrónico de transmisión (T.E.M.) fue el primer

tipo de microscopio electrónico desarrollado este utiliza un haz de

electrones en lugar de luz para enfocar la muestra consiguiendo

aumentos de 100.000 X. Fue desarrollada por Max Knoll y Ernst

Ruska en Alemania en 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla

el microscopio electrónico de barrido (SEM).

PARTES DEL MICROSCOPIO

Sistema óptico: es el conjunto de lentes que se encuentran en el microscopio y que

tienen como función principal ampliar la imagen del objeto observado.

a. Oculares: Están situados en el extremo superior del tubo, cerca del ojo del

observador. Tienen como función multiplicar el aumento logrado por el objetivo, el

aumento que se logra con ellos se representa por un número entero acompañado de una

X. Los aumentos pueden ser de 4X, 6X, 8X, 9X, 10X y l2X.

b. Objetivos: Están ubicados en el extremo inferior del tubo en la pieza llamada

"revólver" y son los que están cerca del objeto que se va a observar. Los objetivos

pueden ser "secos" o de "inmersión". Los secos, se denominan así porque para usarlos

no es necesario añadir ninguna sustancia entre ellos y la preparación, sus aumentos

pueden ser de 4X, 10X y 40X. Para los húmedos o de inmersión, es necesario añadir

una gota de aceite de cedro entre la preparación y el objetivo de tal manera que el

objetivo entre en contacto con el aceite ya que este evita que se desvíe la luz y se pierda

la refracción, el aumento suele ser de 100X.

2. Sistema de iluminación: está constituido por las partes del microscopio, cuya

función está relacionada con la entrada de luz a través del aparato que ilumina la

preparación. Está compuesto por:

a. Condensador: lente que concentra los rayos luminosos y los dirige hacia la

preparación.

b. Diafragma: regula la cantidad de luz que entra en el condensador.

c. Foco o lámpara: dirige los rayos luminosos hacia el condensador.

3. Sistema mecánico: son las piezas que constituyen el microscopio en las cuales se

encuentran disponibles los lentes y el sistema de iluminación.

a. Tornillo macrométrico: permite realizar movimientos verticales grandes, es decir

mueve el tubo de arriba hacia abajo permitiendo un enfoque rápido, es un tornillo

grande.

b. Tornillo micrométrico: permite realizar movimientos cortos, por lo cual sirve para

afinar y precisar el enfoque, el tornillo es pequeño y se encuentra sobre el

macrométrico.

c. Revólver: estructura circular giratoria donde van enroscados los objetivos. Permite la

colocación en posición correcta del objetivo que se va a usar.

d. Platina:se utiliza para colocar la preparación u objeto que se va a observar, puede ser

fija o giratoria, tiene un hueco en el centro para dejar pasar los rayos luminosos.

e. Carro: dispositivo colocado sobre la platina que permite deslizar la preparación de

derecha a izquierda y de atrás hacia delante.

f. Pinzas del portaobjeto: sirven para sostener la preparación.

g. Base o pie: es la estructura que se encuentra en la parte inferior del microscopio y

que le sirve de apoyo sobre una superficie.

h. Brazo: es la parte que une la base con la zona de los oculares. De esta parte se coge

el microscopio para su traslado de un lado a otro.

CITOLOGIA

Rama de la biología que estudia la estructura y función de las células como unidades

individuales, complementando así a la histología (que estudia a las células como

componente de los tejidos). La citología abarca el estudio de la estructura y actividad de

las diferentes partes de la célula y membrana celular, el mecanismo de división celular,

el desarrollo de las células sexuales, la fecundación y la formación del embrión, las

alteraciones de las células, como las que ocurren en el cáncer, la inmunidad celular y los

problemas relacionados con la herencia. Hasta hace poco tiempo, la citología se limitaba

a la observación microscópica de células muertas teñidas, intentando correlacionar

dichas observaciones con los fenómenos fisiológicos ya conocidos. Las técnicas más

recientes permiten hoy el estudio y observación de las células vivas.

LA CELULA

Unidad básica de la vida. La célula es la estructura más pequeña capaz de realizar por sí

misma las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Todos los

organismos vivos están formados por células. Algunos organismos microscópicos,

como las bacterias y los protozoos, son unicelulares, lo que significa que están formados

por una sola célula. Las plantas, los animales y los hongos son organismos

pluricelulares, es decir, están formados por numerosas células que actúan de forma

coordinada. La célula representa un diseño extraordinario y eficaz con independencia de

si es la única célula que forma una bacteria o si es una de los billones de células que

componen el cuerpo humano. La célula lleva a cabo miles de reacciones bioquímicas

cada minuto y origina células nuevas que perpetúan la vida.

El tamaño de las células es muy variable. La célula más pequeña, un tipo de bacteria

denominada micoplasma, mide menos de una micra de diámetro (10.000 micoplasmas

puestos en fila tienen el mismo diámetro que un cabello humano). Entre las células de

mayor tamaño destacan las células nerviosas que descienden por el cuello de una jirafa,

que pueden alcanzar más de 3 m de longitud. Las células humanas presentan también

una amplia variedad de tamaños, desde los pequeños glóbulos rojos (hematíes) que

miden 0,00076 mm hasta las células hepáticas que pueden alcanzar un tamaño diez

veces mayor. Aproximadamente 10.000 células humanas de tamaño medio tienen el

mismo tamaño que la cabeza de un alfiler.

Además de estas diferencias de tamaño, las células presentan una amplia variedad de

formas. Algunas, como la bacteria Escherichiacoli, tienen forma de bastón. El

paramecio, un tipo de protozoo, tiene forma de zapatilla y la ameba, otro protozoo, tiene

una forma irregular que cambia conforme se mueve. Las células de las plantas tienen,

por lo general, forma poligonal. En los seres humanos, las células de las capas más

superficiales de la piel son planas, mientras que las células musculares son largas y

delgadas. Algunas células nerviosas, con sus prolongaciones delgadas en forma de

tentáculos, recuerdan a un pulpo.

En los organismos pluricelulares la forma de la célula está adaptada, por lo general, a su

función. Por ejemplo, las células planas de la piel forman una capa compacta que

protege a los tejidos subyacentes de la invasión de bacterias. Las células musculares,

delgadas y largas, se contraen rápidamente para mover los huesos. Las numerosas

extensiones de una célula nerviosa le permiten conectar con otras células nerviosas para

enviar y recibir mensajes con rapidez y eficacia.

Toda célula es, en sí misma, un modelo de independencia. Igual que una ciudad

amurallada en miniatura que estuviese permanentemente en hora punta, la célula debe

soportar constantemente el tráfico, transportando moléculas esenciales de un lugar a

otro con el fin de mantener las funciones vitales. Sin embargo, a pesar de su

individualidad, las células poseen además una capacidad notable para unirse,

comunicarse y coordinarse con otras células. Por ejemplo, el cuerpo humano está

formado por unos 60 billones de células. Docenas de distintos tipos de células están

organizadas en grupos especializados denominados tejidos. Los tendones y los huesos,

por ejemplo, están formados por tejido conjuntivo, mientras que la piel y las membranas

mucosas están formadas por tejido epitelial. Los distintos tipos de tejidos se unen para

formar órganos, que son estructuras especializadas en funciones específicas. Algunos

ejemplos de estos órganos son el corazón, el estómago o el cerebro. Los órganos, a su

vez, se constituyen en sistemas como el sistema nervioso, el digestivo o el circulatorio.

Todos estos sistemas de órganos se unen para formar el cuerpo humano.

Los componentes de las células son moléculas, estructuras sin vida propia formadas por

la unión de átomos. Las moléculas de pequeño tamaño sirven como piezas elementales

que se combinan para formar moléculas de mayor tamaño. Las proteínas, los ácidos

nucleicos, los carbohidratos o hidratos de carbono y los lípidos (grasas y aceites) son los

cuatro tipos principales de moléculas que forman la estructura celular y participan en las

funciones celulares. Por ejemplo, una disposición muy organizada de lípidos, proteínas

y compuestos de proteínas y azúcares, forman la membrana plasmática, o límite

externo, de ciertas células. Los orgánulos, compartimentos rodeados por una membrana,

presentes en el interior de las células, están formados principalmente por proteínas. Las

reacciones bioquímicas en las células están dirigidas por enzimas, proteínas

especializadas que aceleran las reacciones químicas. El ácido desoxirribonucleico

(ADN) contiene la información hereditaria de las células y otro ácido nucleico, el ácido

ribonucleico (ARN), actúa junto al ADN para producir las miles de proteínas que la

célula necesita.

ESTRUCTURA CELULAR

Las células pertenecen a una de estas dos categorías: procariota o eucariota. En las

células procariotas, propias de bacterias y arquebacterias, todos los componentes,

incluyendo el ADN, se disponen libremente en el interior de la célula, en un

compartimento único. Las células eucariotas que forman las plantas, los animales, los

hongos y las restantes formas de vida, contienen numerosos compartimentos, u

orgánulos, en su interior. El ADN de las células eucariotas está contenido dentro de un

orgánulo especial denominado núcleo, que funciona como centro de mando de la célula

y biblioteca donde se almacena la información. El término procariota procede de

palabras griegas que significan „antes del núcleo‟ o „prenúcleo‟, mientras que eucariota

significa „núcleo verdadero‟.

Las células procariotas están entre las de menor tamaño de todas las células; por lo

general miden entre 1 y 10 µ, aunque algunas solo alcanzan menos de una micra de

diámetro. Alrededor de 100 células procariotas típicas alineadas en fila tienen el mismo

grosor que la página de un libro. Estas células, que pueden tener forma de bastón, esfera

o espiral, están rodeadas por una pared celular protectora. Igual que la mayoría de las

células, las células procariotas viven en un medio acuoso. La presencia de poros

diminutos en la pared celular permite que el agua y las sustancias disueltas en ella,

como el oxígeno, entren en la célula. Esos poros permiten también la salida de los

desechos.

CELULA PROCARIOTA

Apoyada en la superficie interna de la pared de la célula procariota se encuentra una

membrana denominada membrana plasmática. Esta membrana, compuesta por una

doble capa de moléculas intercaladas de lípidos flexibles y proteínas resistentes, está

dotada de flexibilidad y resistencia. A diferencia de la pared celular, cuyos poros

abiertos permiten el paso no regulado de materiales dentro y fuera de la célula, la

membrana plasmática presenta una permeabilidad selectiva, permitiendo solo el paso de

determinadas sustancias. De este modo, la membrana plasmática separa activamente el

contenido de la célula de los fluidos que la rodean.

Mientras que las moléculas de pequeño tamaño como el agua, el oxígeno y el dióxido

de carbono se difunden libremente a través de la membrana plasmática, el paso de

numerosas moléculas de mayor tamaño, como aminoácidos (componentes básicos que

forman las proteínas) e hidratos de carbono, está cuidadosamente regulado. Esta tarea es

desempeñada por proteínas de transporte especializadas que abarcan todo el espesor de

la membrana plasmática, formando un intrincado sistema de bombas y canales que

permite el paso de estas sustancias. Algunas sustancias presentes en el fluido que rodea

la célula pueden entrar solo si se unen y son acompañadas por proteínas de transporte

específicas. De este modo, la célula controla con precisión la composición de su medio

interno.

La membrana plasmática rodea al citoplasma, el semifluido presente en el interior de la

célula. El citoplasma está formado por un 65% de agua aproximadamente y contiene

hasta 1.000 millones de moléculas por célula, un copioso almacén que comprende

enzimas y nutrientes disueltos, como carbohidratos y aminoácidos. El agua proporciona

un medio favorable para las miles de reacciones bioquímicas que tienen lugar en la

célula.

En el interior del citoplasma de todas las células procariotas se localiza el ADN, una

molécula compleja con forma de doble hélice cerrada. El ADN tiene aproximadamente

1.000 veces la longitud de la célula y, para adaptarse a su interior, se enrolla y pliega

repetidamente hasta formar una estructura compacta denominada cromosoma. El

cromosoma de la célula procariota es circular y está localizado en una región de la

célula llamada nucleoide. Con frecuencia existen en el citoplasma moléculas cíclicas de

ADN de menor tamaño denominadas plásmidos. El ADN está formado por unidades

denominadas genes, de forma similar a un tren largo formado por vagones

independientes. El ADN contiene varios cientos o incluso miles de genes, dependiendo

de la especie. Por lo general, un gen contiene instrucciones codificadas para la síntesis

de toda o parte de una proteína específica.

También están inmersos en el citoplasma los únicos orgánulos presentes en las células

procariotas: pequeños orgánulos sin membrana denominados ribosomas que constituyen

las fábricas de proteínas de la célula. Siguiendo las instrucciones codificadas en el

ADN, los ribosomas producen cientos de proteínas por minuto aportando a la célula las

enzimas necesarias, los recambios de las proteínas de transporte consumidas y otras

proteínas indispensables.

Aunque su composición es relativamente sencilla, las células procariotas desarrollan

una actividad extremadamente compleja. Tienen una variedad de reacciones

bioquímicas más amplia que la de sus parientes de mayor tamaño: las células eucariotas.

La extraordinaria diversidad bioquímica de las células procariotas queda reflejada en los

distintos modos de vida de las arquebacterias y las bacterias, cuyos hábitats comprenden

desde el hielo polar hasta los desiertos y las grietas hidrotermales,

CELULA EUCARIOTA ANIMAL

Las células eucariotas tienen, por lo general, un tamaño diez veces mayor que las

procariotas. No tienen pared celular y la membrana plasmática forma, en las células

animales, el límite externo de la célula. Con un diseño similar al de la membrana

plasmática de las células procariotas, esta membrana separa la célula de su ambiente

exterior y regula el paso de sustancias a través de ella.

El citoplasma de la célula eucariota es similar al de la célula procariota excepto porque

las células eucariotas alojan un núcleo y numerosos orgánulos distintos delimitados por

una membrana. Igual que las habitaciones separadas de una vivienda, estos orgánulos

permiten la separación de funciones especializadas. Por ejemplo, la síntesis de proteínas

y lípidos tiene lugar en orgánulos independientes donde se localizan las enzimas

especializadas para cada función.

El núcleo es el orgánulo de mayor tamaño en la célula animal. Contiene numerosos

filamentos de ADN cuya longitud es bastante mayor que el diámetro de la célula. A

diferencia del ADN procariota circular, el ADN eucariota está contenido en el núcleo en

forma de secciones largas, denominadas cromatina, que se enrollan alrededor de unas

proteínas especiales llamadas histonas. Cuando la célula comienza a dividirse, cada

filamento de ADN se pliega varias veces sobre sí mismo, dando lugar a un cromosoma

filiforme.

El núcleo está rodeado por una doble membrana que protege al ADN de las reacciones

químicas potencialmente nocivas que tienen lugar en el citoplasma. Las

macromoléculas circulan entre el citoplasma y el núcleo a través de los poros nucleares,

orificios presentes en la membrana nuclear. Los poros se abren y se cierran para regular

selectivamente el transporte de moléculas. Este transporte se realiza mediante uniones a

receptores específicos.

Unido a la membrana nuclear externa se encuentra un sistema de membranas

denominado retículo endoplasmático. Este orgánulo se dispone en el citoplasma

formando una red de sacos aplanados y túbulos ramificados e interconectados entre sí.

El retículo endoplasmático adopta dos formas: rugoso y liso. El retículo endoplasmático

rugoso (RER) recibe este adjetivo porque, al observarlo al microscopio, presenta

numerosas protuberancias. Estas prominencias son, en realidad, miles de ribosomas que

se encuentran unidos a la superficie de la membrana. Los ribosomas tienen la misma

función en las células eucariotas que en las procariotas pero su estructura es ligeramente

diferente. Las funciones del RER comprenden la síntesis de proteínas, cuyo destino es la

membrana, otros orgánulos celulares o el exterior de la célula; el inicio de la

glucosilación de las proteínas (adición de un azúcar), que tiene lugar en el espacio

interno del retículo o lumen; y la participación en procesos de detoxificación de la

célula.

El retículo endoplasmático rugoso está muy desarrollado en las células que producen

muchas proteínas para exportar, como es el caso de los glóbulos blancos del sistema

inmunológico, que producen y secretan anticuerpos. Algunos ribosomas que fabrican

proteínas no están unidos al retículo endoplásmatico. Estos ribosomas libres están

dispersos en el citoplasma y, por lo general, sintetizan proteínas (muchas de ellas

enzimas) que permanecen en la célula.

La segunda forma de retículo endoplasmático, el retículo endoplasmático liso (REL),

carece de ribosomas y tiene una superficie uniforme. En el interior de los canales que

componen el retículo endoplasmático liso se encuentran las enzimas necesarias para la

síntesis de lípidos. El retículo endoplasmático liso es abundante en las células hepáticas,

donde además depura sustancias tóxicas como el alcohol, drogas y otros venenos.

CITOPLASMA

Las proteínas son transportadas desde los ribosomas del retículo endoplasmático y los

ribosomas libres hasta el aparato de Golgi, un orgánulo que recuerda a globos

desinflados apilados y que contiene enzimas que completan el procesamiento de las

proteínas. Estas enzimas añaden, por ejemplo, átomos de azufre y de fósforo en ciertas

regiones de las proteínas, o eliminan diminutos fragmentos de los extremos de las

mismas. Después, la proteína completa abandona el aparato de Golgi para alcanzar su

destino definitivo dentro o fuera de la célula. Durante su ensamblado en el ribosoma,

cada proteína adquiere un grupo de 4 a 100 aminoácidos denominado “señal”. La

“señal” actúa como una etiqueta de transporte molecular que dirige la proteína hasta su

localización adecuada.

Los lisosomas son orgánulos pequeños y a menudo esféricos que actúan como centro de

reciclado y vertedero de la célula. Las enzimas digestivas concentradas en el lisosoma

descomponen los orgánulos inservibles y transportan sus elementos básicos al

citoplasma donde son aprovechados para construir orgánulos nuevos. Los lisosomas

también descomponen y reciclan proteínas, lípidos y otras moléculas.

Los peroxisomas son pequeñas vesículas membranosas que contienen unas enzimas,

llamadas oxidasas, que participan en reacciones metabólicas de oxidación. Las vacuolas

son también vesículas membranosas formadas, fundamentalmente, por agua. Actúan

también almacenando sustancias, tanto nutrientes como productos de desecho.

Las mitocondrias son unos de los orgánulos más conspicuos presentes en el citoplasma

y constituyen las centrales de energía de la célula. Observadas al microscopio, presentan

una estructura característica: las mitocondrias tienen forma alargada u oval, de varias

micras de longitud, y están envueltas por dos membranas: una externa, que delimita el

espacio intermembranoso y otra interna, muy replegada, que engloba la matriz

mitocondrial. Dentro de estos orgánulos alargados se realizan las reacciones específicas

de la respiración aerobia o celular, un proceso que consume oxígeno y produce dióxido

de carbono y tiene como finalidad la obtención de energía que pueda ser utilizada por la

célula. Las enzimas presentes en las mitocondrias convierten la glucosa y otros

nutrientes en trifosfato de adenosina (ATP). Esta molécula sirve como fuente de energía

para incontables procesos celulares, como el transporte de sustancias a través de la

membrana plasmática, la síntesis y transporte de proteínas y lípidos, el reciclado de

moléculas y orgánulos y la división celular. Las células musculares y hepáticas son

especialmente activas y requieren docenas y en ocasiones hasta un centenar de

mitocondrias por célula para satisfacer sus necesidades energéticas. Las mitocondrias

son unos orgánulos peculiares ya que contienen su propio ADN, en forma de

cromosoma circular de tipo procariota, tienen sus propios ribosomas, que se asemejan

también a los ribosomas procariotas, y se dividen con independencia de la célula.

A diferencia de la célula procariota diminuta, la célula eucariota de mayor tamaño

necesita un soporte estructural. El citoesqueleto constituye una red dinámica de

microtúbulos, filamentos y fibras de proteínas que se entrecruzan en el citoplasma,

anclan los orgánulos en posición y son responsables de la forma y estructura de la

célula. Numerosos componentes del citoesqueleto son ensamblados y desensamblados

por la célula según sus necesidades. Por ejemplo, durante la división celular se forma

una estructura especial para desplazar a los cromosomas que recibe el nombre de huso

acromático. Después de la división, el huso se desmonta porque no es necesario.

Algunos componentes del citoesqueleto actúan como vías microscópicas a lo largo de

las cuales se desplazan proteínas y otras moléculas como si fueran trenes en miniatura.

Hallazgos de investigaciones recientes indican que el citoesqueleto podría ser también

una estructura de comunicación mecánica que colabora con el núcleo para ayudarle a

organizar los fenómenos que tienen lugar en la célula.

CELULA EUCARIOTA VEGETAL

Las células vegetales tienen todos los orgánulos presentes en las células animales y

poseen además algunos adicionales, como los cloroplastos, una vacuola central y una

pared celular. Los cloroplastos tienen forma alargada y su estructura es aún más

compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, que no se

repliegan formando crestas, los cloroplastos tienen numerosos sacos internos aplanados

en forma de disco (denominados tilacoides), interconectados entre sí, que están

formados por una membrana que encierra el pigmento verde llamado clorofila. En los

cloroplastos tiene lugar la fotosíntesis, un proceso que utiliza la energía solar para

producir moléculas ricas en energía (ATP) y moléculas reductoras (NADPH) que se

utilizan para sintetizar hidratos de carbono a partir de dióxido de carbono, liberando

oxígeno. La fotosíntesis es un proceso vital ya que constituye una fuente importante del

oxígeno fotosintético que necesitan la mayor parte de los organismos, incluidas las

plantas, para vivir. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos también poseen un

cromosoma circular y ribosomas de tipo procariota, que se encargan de sintetizar las

proteínas que estos orgánulos necesitan.

CITOPLASMA

La vacuola central de las células vegetales es una bolsa membranosa que, por lo general,

ocupa la mayor parte del citoplasma de la célula y desplaza los orgánulos hacia la

periferia. Desempeña diversas funciones, como la regulación osmótica, la digestión de

macromoléculas y el almacenamiento de nutrientes y sustancias de desecho. La vacuola

central almacena agua, sales, carbohidratos, proteínas y otros nutrientes. Además,

almacena los pigmentos azul, rojo y morado que dan color a ciertas flores y contiene

también desechos que poseen sabor amargo y alejan a los insectos de la planta.

Las células vegetales poseen una pared celular rígida y resistente que rodea y protege la

membrana plasmática. Sus poros permiten el paso de materiales dentro y fuera de la

célula. La resistencia de la pared permite también que la célula absorba agua en la

vacuola central y aumente de tamaño sin estallar.

MITOSIS CELULAR

Mitosis o Cariocinesis, proceso de división del núcleo de las células somáticas (no

sexuales) cuyo resultado es la división exacta de la información genética que

previamente se había duplicado durante la interfase del ciclo celular. La mitosis

garantiza que el número de cromosomas de las células se mantenga constante de

generación en generación. La célula progenitora da origen a dos células hijas,

genéticamente idénticas a la madre, que contienen un número diploide de cromosomas

característico de la especie.

Los organismos pluricelulares necesitan la mitosis para desarrollarse, crecer y

reemplazar células de tejidos u órganos dañados. Todos estos organismos provienen de

una célula única. Esta célula se multiplica gracias a sucesivas divisiones celulares que

comprenden procesos de mitosis (división del núcleo) y citocinesis (división del

citoplasma), que dan lugar al desarrollo de organismos complejos formados por billones

de células. Estos procesos se mantienen también activos a lo largo de toda la vida del

organismo, lo que permite reemplazar las células dañadas, enfermas o muertas. En el

cuerpo humano se producen alrededor de 25 millones de mitosis por segundo.

Los organismos unicelulares se reproducen asexualmente dando lugar a descendientes

idénticos al organismo progenitor. Además, ciertos organismos pluricelulares, como las

estrellas de mar o las anémonas, dependen de la mitosis, en determinadas etapas de sus

ciclos vitales, para reproducirse asexualmente.

LA MITOSIS O DIVISION DEL NUCLEO

La mitosis o división del núcleo es el proceso mediante el cual el ADN, que se ha

duplicado durante la interfase, se separa en dos conjuntos de cromosomas que se

distribuyen en cada uno de los núcleos de las futuras células hijas.

FASES DE LA MITOSIS

Aunque la mitosis o división del núcleo es un proceso continuo, para su estudio se

diferencian varias etapas: profase, metafase, anafase y telofase.

1.- PROFASE

Al principio de la profase las fibras de cromatina (ADN y proteínas) se condensan, se

acortan y se visualizan al microscopio en forma de pequeños bastoncillos que reciben el

nombre de cromosomas. Como resultado de la replicación del ADN durante la interfase,

cada cromosoma contiene un par de cromátidas idénticas unidas por una región llamada

centrómero. Después, el nucléolo desaparece y la membrana nuclear comienza a

fragmentarse. Los centriolos, dos estructuras localizadas en el centrosoma, se separan

emigrando cada uno a un polo opuesto de la célula, al tiempo que se forma el huso

mitótico o acromático. El hueso mitótico es una estructura formada por microtúbulos

que se disponen de forma ovoide y que se extienden entre los centriolos a los que

empujan hacia los polos al crecer. La función principal de los centriolos es la formación

y organización de los microtúbulos, las proteínas que constituyen el huso mitótico.

2.- METAFASE

En la metafase, los pares de cromátidas se alinean justo en el centro del huso mitótico

(plano ecuatorial o plano de la metafase) por acción de las fibras del huso, a las que se

unen por los centrómeros. Cada cromosoma se visualiza con forma de X en el plano

central de la célula.

3.- ANAFASE

Durante la anafase, los centrómeros se dividen, lo que permite que cada una de las

cromátidas idénticas que formaban el par se separen (cromosomas hijos) y se dirijan a

los dos polos de la célula arrastradas por los microtúbulos del huso mitótico. En este

desplazamiento, los cromosomas adquieren forma de V ya que el centrómero, arrastrado

por los microtúbulos, avanza el primero. El conjunto de cromosomas de un polo de la

célula es idéntico al del otro polo. Cada uno de ellos, formará la dotación cromosómica

de cada una de las dos células hijas.

4.- TELOFASE

La telofase es la fase final de la mitosis. Durante la telofase, cada conjunto de

cromosomas se desenrolla y se convierte de nuevo en cromatina. Cada masa de

cromatina se rodea de una membrana nuclear, en cada nuevo núcleo aparece un

nucléolo y el huso mitótico desaparece.

5.- CITOCINESIS

Coincidiendo con el final de la anafase o el principio de la telofase se inicia también la

citocinesis o división del citoplasma.

En las células animales, la citocinesis comienza con la aparición, a la altura de la mitad

de la célula, de un surco divisorio perpendicular al plano del huso mitótico. Este surco

avanza produciendo un estrangulamiento progresivo que, finalmente, da lugar a la

división física del citoplasma y, con ello, a la formación de dos células hijas con sus

correspondientes núcleos. En las plantas, se transporta celulosa y otros materiales a la

línea media de la célula, lugar donde se forma una nueva pared celular (fragmoplasto)

que separa las dos células nuevas. Las células hijas entran en la interfase, iniciándose de

nuevo el ciclo celular.

En los organismos pluricelulares, la mitosis y la citocinesis están controladas

principalmente por proteínas celulares. La duración de la fase mitótica y de la

citocinesis depende del tipo de célula y puede durar dos horas o incluso unos pocos

minutos. El proceso de mitosis garantiza que todos los genes de la célula progenitora

pasen a las células hijas. Sin embargo, a veces se originan errores en la replicación del

ADN o en la propia mitosis, lo que puede conducir a cambios o mutaciones en los genes

que no se han copiado de forma correcta o a una distribución desigual de los

cromosomas.

MEIOSIS CELULAR

Meiosis, proceso especial de división del núcleo celular en el que se producen dos

divisiones celulares sucesivas que dan lugar a la formación de cuatro células hijas

haploides, con la mitad del número de cromosomas de la célula original.

La meiosis constituye uno de los mecanismos fundamentales de la reproducción sexual.

Mediante este tipo de división nuclear se forman células sexuales o gametos, que tienen

la mitad de cromosomas que las células de la especie. Durante la fecundación, la unión

de dos células haploides da origen a una nueva célula diploide.

De esta forma, se garantiza la constancia en el número de cromosomas de una especie,

así como la variedad en sus descendientes, ya que cada uno recibirá una combinación de

genes única de cada uno de sus progenitores.

MITOSIS Y MEIOSIS

La meiosis guarda muchas similitudes con la mitosis, otra forma de división del núcleo

de las células. Sin embargo, existen diferencias muy importantes. La meiosis tiene lugar

en dos etapas, meiosis I y II, e implica, a diferencia de la mitosis, dos divisiones

celulares consecutivas sin que, en la segunda división, se produzca la duplicación del

ADN.

Mientras que la división del núcleo de una célula mediante mitosis produce dos células

diploides idénticas, en la meiosis el número de cromosomas se reduce a la mitad y se

originan células haploides. La sucesión de dos divisiones celulares da como resultado la

formación de cuatro células haploides que contienen cada una un cromosoma de cada

pareja de la célula progenitora.

EL CICLO CELULAR EN LAS GONADAS

El ciclo celular en las gónadas del ser humano y de otros muchos animales comprende

una serie de fases ordenadas durante las cuales la célula progenitora primero duplica su

contenido para, posteriormente, dividirse en cuatro células hijas o gametos que reciben

un solo conjunto de cromosomas, es decir, en cuatro células haploides. El ciclo celular

en las gónadas está formado por dos procesos: la interfase y la meiosis.

La interfase es el periodo más largo del ciclo y constituye un paso previo a la división

celular. Durante la interfase la célula progenitora duplica su ácido desoxirribonucleico

(ADN) y fabrica orgánulos y otros componentes citoplasmáticos. A continuación, se

produce la meiosis que incluye dos etapas, meiosis I y meiosis II, que comprenden cada

una varias fases.

MEIOSIS I

La meiosis I comprende cuatro fases y comienza cuando finaliza la interfase. La célula

progenitora se dividirá en dos células hijas, cada una con un número haploide de

cromosomas.

1.- MEIOSIS I

A principio de la profase I, las fibras de cromatina (ADN y proteínas) se condensan,

acortan y visualizan al microscopio en forma de pequeños bastoncillos que reciben el

nombre de cromosomas. Como resultado de la duplicación del ADN, cada cromosoma

contiene un par de cromátidas idénticas unidas por una región llamada centrómero.

Durante esta fase tienen lugar importantes procesos que no ocurren en la profase

mitótica. Los cromosomas homólogos se agrupan en pares y se disponen

longitudinalmente muy próximos, en un proceso denominado sinapsis. Según progresa

la profase las cromátidas se entrelazan. Otro proceso que tiene lugar en la profase I es la

formación de quiasmas, estructuras en forma de cruz que señalan puntos de contacto

entre cromosomas homólogos en los que se produce un intercambio de material

genético, es decir, un entrecruzamiento entre las cromátidas no hermanas (roturas e

intercambio de fragmentos), lo que produce recombinación o formación de nuevas

combinaciones de genes. Por tanto, el entrecruzamiento aumenta las posibles

combinaciones de los genes en cada gameto.

El nucléolo desaparece y la membrana nuclear comienza a fragmentarse. Los centriolos

se separan y emigran cada uno a un polo opuesto de la célula, al tiempo que se forma el

huso mitótico o acromático. El huso mitótico es una estructura formada por

microtúbulos que se disponen de forma ovoide y que se extienden entre los centriolos a

los que empujan hacia los polos al crecer. La función principal de los centriolos es la

formación y organización de los microtúbulos, las proteínas que constituyen el huso

mitótico.

2.- METAFASE I

En la metafase, los pares de cromosomas homólogos, que están unidos a las fibras del

huso mitótico a través de los centrómeros, se alinean justo en el centro de la célula, en el

plano ecuatorial del huso mitótico.

3.- ANAFASE I

Durante la anafase I, las fibras del huso se acortan y los miembros de cada par

homólogo se separan desplazándose a cada polo opuesto de la célula. A diferencia de la

anafase de la mitosis, en este caso los centrómeros no se dividen y las cromátidas

idénticas no se separan.

4.- TELOFAS

La telofase I es similar a la que sucede en la mitosis. Cada conjunto de cromosomas se

rodea de una membrana nuclear, en cada nuevo núcleo aparece un nucléolo y el huso

mitótico desaparece.

Coincidiendo con el final de la anafase o el principio de la telofase se inicia también la

citocinesis o división del citoplasma. Al final de la meiosis I cada célula hija contiene

un número haploide de cromosomas, es decir, solo uno de cada pareja de cromosomas

homólogos que existían en la célula progenitora. El número total de cromosomas se ha

reducido a la mitad.

En la mayor parte de los animales y plantas no hay una interfase verdadera entre las dos

divisiones meióticas. Tras la meiosis I y antes de entrar en la meiosis II se sucede un

periodo corto, denominado intercinesis, durante el cual no hay duplicación del ADN.

MEIOSIS II

La meiosis II comprende cuatro fases similares a las de la mitosis. Durante la meiosis II

cada célula haploide formada en la meiosis I se divide de nuevo.

1.- PROFASE II

El nucléolo desaparece y la membrana nuclear comienza a fragmentarse. Los centriolos

se separan, emigrando cada uno a un polo opuesto de la célula, y se forma el huso

mitótico o acromático.

2.- METAFASE II

Los cromosomas, unidos a las fibras del huso mitótico a través de los centrómeros, se

alinean justo en el centro de la célula, en el plano ecuatorial.

3.- ANAFASE II

Los centrómeros se dividen, lo que permite que cada una de las cromátidas que

formaban el par se separen y se dirijan a los dos polos de la célula, arrastradas por los

microtúbulos que forman el huso mitótico.

4.- TELOFASE II

Durante la telofase II, los cromosomas se desenrollan y se convierten de nuevo en

cromatina. Cada masa de cromatina se rodea de una membrana nuclear, aparece un

nucléolo en cada nuevo núcleo y el huso mitótico desaparece.

Coincidiendo con el final de la anafase o el principio de la telofase se inicia una nueva

citocinesis o división del citoplasma. El resultado final de la meiosis I y II es la

formación de cuatro células haploides genéticamente distintas.

En los seres humanos, la meiosis se produce exclusivamente en las gónadas: los

testículos y los ovarios. En el hombre, la meiosis origina cuatro células haploides que al

madurar se convierten en espermatozoides. En la mujer, la división es irregular y se

forman tres pequeños corpúsculos polares que degeneran y un solo óvulo maduro (véase

Espermatogénesis; Ovogénesis).

HISTOLOGIA

Histología, estudio microscópico de los tejidos —grupos de células similares

interrelacionadas que cooperan para llevar a cabo una función biológica determinada—

de animales y plantas. La biopsia proporciona una información científica valiosa a cerca

de las enfermedades, mientras que los estudios histológicos que se efectúan después de

la autopsia revelan los cambios tisulares que han conducido a la muerte.

El progreso de la histología ha sido lento hasta el siglo XIX, en el que el microscopio

empezó a adquirir una forma parecida a la actual y el microtomo, un instrumento que

permite realizar finos cortes de tejidos, fue inventado por el fisiólogo checo Jan

Evangelista Purkinje. En 1907, el biólogo estadounidense Ross Granville Harrison

descubrió que los tejidos vivos podían cultivarse, es decir, crecer fuera de su órgano

original. El estudio de los tejidos fue facilitado por el desarrollo a principios del siglo

XX del microscopio electrónico y por la introducción, en 1968, del microscopio

electrónico de barrido, así como por el gran número de adelantos llevados a cabo en el

diseño de los microscopios durante los últimos años.

En el cuerpo de un animal se distinguen cinco grupos principales de tejidos: el epitelio,

que se encuentra en todas las superficies de revestimiento corporales y en las áreas de

secreción, el tejido conjuntivo, que incluye los huesos, los cartílagos y otras estructuras

de soporte; el tejido muscular, el tejido nervioso y los fluidos tisulares, sangre y linfa.

Véase también Anatomía.

TEJIDOS ANIMALES:

TEJIDO EPITELIAL

Este tejido incluye la piel y las membranas que cubren las superficies internas del

cuerpo, como las de los pulmones, estómago, intestino y los vasos que transportan la

sangre. Debido a que su principal función es proteger las lesiones e infecciones, el

epitelio está compuesto por células estrechamente unidas con escasa sustancia

intercelular entre ellas.

Hay unas doce clases de tejido epitelial. Una de ellas es el epitelio pavimentoso

estratificado presente en la piel y en la superficie del esófago y la vagina. Está formado

por una capa fina de células planas y escamosas que descansan sobre capilares

sanguíneos y crecen hacia la superficie, donde mueren y se eliminan. Otro es el epitelio

prismático simple, que incluye al epitelio del sistema digestivo desde el estómago al

ano; estas células no sólo controlan la absorción de nutrientes, sino que también

segregan moco. Algunas glándulas multicelulares se forman por el crecimiento hacia

dentro (invaginaciones) del epitelio, por ejemplo las glándulas sudoríparas de la piel o

las glándulas gástricas. El crecimiento hacia afuera ocurre en el pelo, las uñas y otras

estructuras.

TEJIDO CONECTIVO

Estos tejidos, en conjunto, sustentan y mantienen las distintas partes del cuerpo, y

comprenden el tejido conectivo elástico y fibroso, el tejido adiposo (tejido graso), el

cartílago y el hueso. A diferencia del epitelio, las células de estos tejidos están muy

separadas unas de otras, con gran cantidad de sustancia intercelular entre ellas. Las

células del tejido fibroso se interrelacionan unas con otras por una red irregular de

filamentos en capa fina que también forma el esqueleto de vasos sanguíneos, nervios y

otros órganos. El tejido adiposo tiene una función similar, y sus células suponen además

un almacén de grasas. El tejido elástico que forma parte de los ligamentos, de la tráquea

y de las paredes arteriales se dilata y se contrae con cada latido del pulso. Durante el

desarrollo embrionario los fibroblastos segregan colágeno para el desarrollo del tejido

fibroso y se modifican más tarde para segregar una proteína diferente llamada condrina

para la formación del cartílago; ciertos cartílagos se calcifican para formar huesos. La

sangre y la linfa suelen considerarse tejidos conectivos.

TEJIDO MUSCULAR

Estos tejidos que se contraen y se relajan comprenden los músculos estriados, lisos y

músculos cardiacos. El músculo estriado, también llamado músculo esquelético o

voluntario, incluye al músculo activado por el sistema nervioso somático o voluntario.

Las células del músculo estriado, unidas unas con otras, carecen de pared celular y

tienen numerosos núcleos y presentan estrías transversales. El músculo liso o

involuntario que se activa por el sistema nervioso autónomo se encuentra en distintos

órganos y sus células se agrupan formando túnicas o haces musculares. El músculo

cardiaco, que tiene características tanto del liso como del estriado, está constituido por

una gran red de células entrelazadas y vainas musculares.

TEJIDO NERVIOSO

Este complejo grupo de células transfiere información de una parte del cuerpo a otra; de

esta manera coordina el funcionamiento de un organismo y regula su comportamiento.

Cada neurona o célula nerviosa consta de un cuerpo celular con distintas ramas

llamadas dendritas y una prolongación llamada axón. Las dendritas conectan unas

neuronas con otras y transmiten información hacia el cuerpo de la neurona; el axón

transmite impulsos a un órgano o tejido. Véase Sistema nervioso; Neurofisiología.

TEJIDOS VEGETALES:

TEJIDO DERMICO

El tejido dérmico está formado por la epidermis o capa externa del cuerpo de la planta.

Constituye la piel que cubre hojas, flores, raíces, frutos y semillas. Las células

epidérmicas varían mucho en cuanto a estructura y función.

En la epidermis puede haber estomas, unas aberturas a través de las cuales la planta

intercambia gases con la atmósfera. Estas aberturas están rodeadas por células

especializadas llamadas oclusivas que al cambiar de tamaño y forma, modifican el

diámetro de la abertura estomática y de este modo regulan el intercambio gaseoso. La

epidermis está revestida por una película de cera llamada cutícula; es impermeable, y su

función es reducir la pérdida de agua por evaporación a través de la superficie de la

planta. Si esta experimenta crecimiento secundario —es decir, aumento de diámetro de

raíces y tallos por actividad de los meristemos laterales— en lugar de epidermis tendrá

peridermis, tejido formado por células impermeabilizadas casi por completo (sobre todo

tejido suberoso o de corcho) que mueren al madurar.

TTEJIDO VASCULAR

Hay dos clases de tejido vascular: xilema, encargado de conducir agua, nutrientes y

minerales disueltos, y floema, que transporta alimentos. El xilema también almacena

nutrientes y contribuye a sujetar la planta.

XILEMA

El xilema está formado por dos clases de tejido conductor: traqueidas y vasos. Las

células que los forman son en los dos tipos alargadas, afiladas por los extremos, con

paredes secundarias y sin citoplasma, y mueren al madurar. La pared celular tiene unas

punteaduras (adelgazamientos) en las cuales no se produce engrosamiento secundario y

a través de las que el agua pasa de unas células a otras. Los vasos suelen ser más cortos

y anchos que las traqueidas y, además de punteaduras, tienen perforaciones carentes de

engrosamiento primario y secundario a través de las que circulan libremente el agua y

los nutrientes disueltos.

FLOEMA

El floema o tejido conductor de nutrientes está formado por células que se mantienen

vivas al madurar. Las células principales del floema son los elementos cribosos —

llamados así por los grupos de poros que tienen en las paredes— a través de los que se

conectan los protoplastos de las células contiguas. Hay dos tipos de estos elementos:

células cribosas, con poros estrechos dispuestos en grupos bastante uniformes en las

paredes celulares, y tubos cribosos, con poros mayores en unas paredes celulares que en

otras. Aunque los elementos cribosos contienen citoplasma también en la madurez,

carecen de núcleo y otros orgánulos. Los elementos cribosos llevan asociadas unas

células anexas que tienen núcleo y se encargan de fabricar y segregar sustancias que

entregan a los elementos cribosos, así como de extraer de éstos los productos de

desecho que forman.

TEJIDO FUNDAMENTAL

Las plantas tienen tres tipos de tejido fundamental. El primero, llamado parénquima,

está distribuido por toda la planta, está vivo y mantiene la capacidad de división celular

durante la madurez. En general, las células tienen solo paredes primarias de grosor

uniforme. Estas células del parénquima se encargan de numerosas funciones fisiológicas

especializadas: fotosíntesis, almacenamiento, secreción y cicatrización de heridas.

También hay células de este tipo en los tejidos xilemático y floemático.

El colénquima es el segundo tipo de tejido fundamental; también se mantiene vivo en la

madurez, y está formado por células provistas de paredes de grosor desigual. El

colénquima puede plegarse, y actúa como tejido de sostén en las partes jóvenes de las

plantas que se encuentran en fase de crecimiento activo.

El esclerénquima, el tercer tipo de tejido, está formado por células que pierden el

protoplasto al madurar y tienen paredes secundarias gruesas, por lo general con lignina.

El esclerénquima se encarga de sujetar y reforzar las partes de la planta que han

terminado de crecer.