La célula: su estructura y función

La célula: su estructura y función                                                                          .
            La célula es una unidad presente en todos los organismos vivos y en lo seres vivos pluricelulares es la estructura para la formación de órganos y tejidos. Robert Hooke fue el primero en usar la palabra “célula” para describir los huecos que forman las paredes de los corchos utilizando microscopio. (1665). Leeuwenhoek organismos unicelulares vivos a lo que los llamó “animalículos” (1674). Theodor Schawnn formuló la Teoría Celular, establece que la célula es la unidad básica estructural de los seres vivos y todos estos están formados por una o más células (1839). Rudolf Virchow agregó otro postulado: todas las células proceden de una célula preexistente (1855).                   .
           La célula tiene la capacidad de reproducirse, regularse, relacionarse con otras células, realizar metabolismo, controlar la concentración de los elementos que la componen. Se divide en dos partes principales, el núcleo: ahí encuentra parte de su material genético  y  enzimas responsables de la transcripción y duplicación, y  el citoplasma: medio acuoso (matriz citoplásmica, rica en Ca, Na, K, lípidos, carbohidratos, proteínas y ADN) en el que se encuentran los organelos. Sus organelos se pueden clasificar en: membranosos (membrana plasmática, retículo endoplastatico liso y rugoso, aparato de Golgi, endosomas, lisosomas, vesículas de transporte, mitocondrias y peroxisomas) y no membranosos (nucleólo, citoesqueleto, centriolos, ribosomas, polirribosomas y proteosomas)   .--------
        - La membrana plasmática es una bicapa lipídica, tiene de 8 a 10 nm de espesor, de composición lipídica y proteica, los lípidos forman una bicapa y adentro de ella se encuentran las proteínas. Su función es proteger a la célula del exterior, delimitarla, posibilita la entrada y salida de iones, permite reaccionar ante un estímulo y realizar interacción celular. Existen tres tipos transporten en los que las sustancias pasan a través de la membrana: transporte pasivo: no se necesita una proteína transportadora, debido a las características fisicoquímicas de las moléculas y transporte activo: proteínas transportadoras trasladan las moléculas, necesitan energía porque las moléculas van en contra de sus características electroquímicas. El transporte vesicular pueden ser moléculas grandes, fragmentos de células o células enteras que entran a la célula por endocitosis o salir por exocitosis, mediante la deformación la membrana y la formación de una vesícula.                    .
          El núcleo contiene la mayor parte del ADN, su forma y localización cambia de acuerdo al tipo de célula. Está formado por envoltura nuclear, cromatina, nucleoplasma y nucléolo. La envoltura nuclear encierra el material genético, formada por dos membranas: interna que al estar compuesta por laminas AC B1 y B2 dan soporte a la envoltura nuclear y la externa en donde se adhieren ribosomas, y con filamentos de vimentina se asocian al nucleoesqueleto para evitar que el núcleo se rompa. Las membranas son perforadas por proteínas  que forman poros nucleares y permiten el intercambio de moléculas entre el citosol y el núcleo de la célula. La importina es la proteina encargada de mediar la entrada de proteínas dentro del núcleo y las exportinas son las encargadas del proceso contrario.                                                    El nucleoplasma, compuesto por granulos de intercromina y pericromatina, es el medio en el que se encuentra la cromatina y los nucléolos. En la cromatina está organizado el material genético, compuesta por ADN y proteínas, su función es proporcionar la información genética necesaria para que los orgánulos celulares puedan realizar la transcripción y síntesis de proteínas, conservan y transmiten la información genética contenida en el ADN, duplicando el ADN en la reproducción celular. Se organiza en 1)heterocromatina son regiones de la cromatina más compactas, condensadas y empaquetadas, se divide en heterocromatina constitutiva: es el estado condensado de todas las células, representa al ADN silenciado permanentemente y contiene pocos genes,  y heterocromatina facultativa: es una cromatina que se inactiva durante ciertas fases de la vida de un ser vivo, contiene aquellos genes que no se expresan pero que pueden expresarse en algún momento. 2) eurocromatina: es la cromatina activa dispersa por es nucleoplasma poco condensada y activa transcripcionalmente. El nucléolo realiza la síntesis y procesamiento del ARN ribosomal y ensamble de subunidades ribosomales.                                 .
              El RE se divide en retículo endoplásmico liso y retículo endoplásmico rugoso. El REL es un entramado de túbulos membranosos conectados entre si, su funcion es la síntesis de lípidos, hormonas esteroides y detoxificación  hepática, interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar tipos de actividad celular.
El RER continúa de la membrana externa de la envoltura nuclear, compuesto por sacos aplanados con ribosomas adheridos a sus paredes, realiza la síntesis de proteínas no citosólicas,  lleva a cabo modificaciones postraduccionales como sulfacion, plegamiendo y glicosilacion, realiza síntesis de los lípidos y proteínas de todas las membranas, produce enzimas como lipasas, fosfatasas, ARNasas y ADNasas.                        .
          El aparato de Golgi, se encuentra desarrollado en las células que secretan glucoproteínas. Clasifica, emplaqueta y completa la fabricación de algunas proteínas para su secreción o transporte hacia otros organelos y forma lisosomas. Esta dividido en 3 regiones: región cis-golgi de el recibe vesículas de transición, región medial zona de transición y región trans-golgi se encuentra más cerca de la membrana plasmática.                                               Los lisosomas constituyen el sistema digestivo y excretor de las células, contienen por lo menos 40 enzimas como lipasas, proteasas, glucosimidasas, fosfatasas y nucleasas y estas participan en la digestión de macromoléculas, células muertas y organelos dañados. Se dividen en lisosomas primarios: contienen enzimas digestivas y lisosomas secundarios se han fusionado con endosomas y poseen sustratos digeridos o en vías de digestión. El pH del interior de los lisosomas es de 4.8  debido a que las enzimas proteolíticas funcionan mejor en pH ácido, su membrana estabiliza el pH bajo bombeando iones H+.                         .
          Los peroxisomas son organelos esféricos que pueden tener un centro denso y cristalino con enzimas oxidativas que realizan el catabolismo de ácidos grasos de cadena larga y detoxificacion.  Las mitocondrias pueden poseer forma de esfera o cilindro, en ellas se degradan moléculas liberando energía en moléculas de ATP, suministran la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, se originan de otras mitocondrias por división y síntesis y cada una posee varias copias de su ADN. Poseen 2 membranas y una matriz mitocondrial: membrana externa permeable a solutos presentes en el citosol mediante el uso de porinas que permiten el paso de grandes moléculas.  Membrana interna que forma invaginaciones que delimitan espacios para iones, nutrientes ATP. Matriz mitocondrial: se encuentran varias copias de ADN circular, mARN  tARN y rARN (que forma ribosomas).             El citoesqueleto es un entramado de proteínas que da soporte a las células, organiza las estruturas internas, interviene en el transporte de proteínas y organelos al interior de la celula. Formado por microtúbulos: tubos de 20-25 nm en diámetro,  compuestos de subunidades de la proteína tubulina, actúan como un andamio para determinar la forma celular, son la estructura de los centriolos, se acortan o crecen de acuerdo a las necesidades de la célula, son parte de la estructura del huso mitótico y permiten el movimiento de los cromosomas en la fisión nuclear. Microfilamentos poseen de 3-6 nm de diámetro,  compuestos predominantemente de actina. Los microfilamentos también pueden llevar a cabo movimientos celulares, incluyendo desplazamiento, contracción muscular, anclaje y movimiento de proteínas de la membrana, cambios morfológicos celulares, fagocitosis y trafico de vesículas. Filamentos intermedios diámetro entre 8 y 10 nm, permiten a las células soportar tensiones mecánicas cuando son estiradas. Su composición depende de cada tipo de célula. Existen diferentes tipos de filamentos intermedios: filamentos de queratina, son las principales proteínas de las células epidérmicas y hepatocitos. Laminas nucleares, brindan estructura al núcleo y permiten que soporte fuerzas de tensión y anclan proteínas a la membrana nuclear. Neurofilamentos, son los filamentos intermedios que están en el citoplasma de las neuronas.                     .
              Los centrosomas son el mayor centro organizador de microtúbulos presente en todas las células animales. A partir de él, los nuevos microtúbulos crecen hacia la periferia formando una pequeña estructura conocida como áster.                      .
           El citoesqueleto puede formar especializaciones, como los cilios: estructuras microtubulares que confieren movilidad a la celula mediante oscilaciones rítmicas, miden de 7 a 10 micras de longitud. Los flagelos son apedices formados por microtubulos, confieren movimiento y presentan movimiento ondulatorio. Las microvellosidades miden de 0.6 a 0.8 micras de longitud, son prolongaciones de algunas células, que permiten ampliar la superficie de las mismas y aumentan la superficie de intercambio de sustancias. Los estereocilios no son estructuras móviles, son más largos que las microvellosidades y solo se encuentran en el epididimino y permiten aumentar la superficie de absorción.                                                   .
       Los ribosomas son complejos, su estructura consta de dos unidades formadas por ADN ribosimico y proteínas. Su función es la síntesis de proteínas, se encuentran anclados en el RER y dispersos en el citoplasma.  Los proteosomas son subunidades proteicas cuya función es la degradación de proteínas, para reemplazar proteínas dañadas o mal plegadas.                          Las inclusiones actúan como medios de reserva de sustancias como glucógeno, lípidos y pigmentos como hemoglobina y melanina. También pueden ser una forma de desecho como la bilirrubina y lipofuscina, que es un producto de degradación del grupo hemo y pigmento de células como las neuronas respectivamente.              .
          Las células se pueden clasificar de acuerdo a su índice mitótico: estáticas, estables o renovables, las estáticas son las que salen del ciclo celular fase G0 y no vuelven a dividirse (ej, neuronas o cardiomiocitos), aunque bajo ciertos estimulos pueden llegar a dividirse. Las estables se dividen de manera ocasional ante una agresión para mantener la estructura de tejidos y órganos. Las renovables se dividen regularmente. El ciclo de vida de la células conforma: su formación en donde se originan dos células hijas iguales a la célula madre, diferenciación, cumplimiento de sus funciones y muerte.                            .
          Las fases del ciclo celular son interfase y mitosis. Interfase: la célula se prepara para dividirse, consta de Fase G1, (growth1) donde la célula aumenta su volumen, sintetiza ARN y las proteínas necesarias para la duplicación del ADN. Fase S (synthesis)  en la que se produce la síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Fase G2 (Growth 2): continúa la síntesis de proteínas y ARN. Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.                          
           La mitosis es el proceso en el que se generan 2 células hijas idénticas a la célula madre, Involucra 2 fases: cariocinesis (división del nucleo)  y citocinesis (división del citoplasma). La mitosis tiene 4 fases: profase, metafase, anafase y telofase. Profase: la cromatina comienza a condensarse y se vuelve visible en el M.O. como cromosomas.  El  núcleolo desaparece.  Los centríolos comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y  fibras se extienden desde los centrómeros. Algunas fibras cruzan la célula para formar el huso mitótico.  Prometafase La membrana nuclear se disuelve, las proteínas de adhieren a los centrómeros creando los cinetocoros.  Los microtubulos se adhieren a los cinetocoros y los cromosomas comienzan a moverse y los deja totalmente descubiertos. Metafase: fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del medio del núcleo celular.  Esta organización ayuda a asegurar que cuando los cromosomas se separan, cada nuevo núcleo recibirá una copia de cada cromosoma. Anafase Los pares de cromosomas se separan en los cinetocoros y se mueven a lados opuestos de la célula. Telofase reconstitución de  la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas en cada polo, los cromosomas de condensan y se forma eutocromatina y hererocromatina y se establece el nucléolo.  Citocinesis  consiste en la separación física del citoplasma en dos células hijas durante la división celular.  
        La muerte celular  se divide en: Apoptosis: proceso ordenado de muerte de una célula con el fin de autocontrolar su desarrollo y crecimiento, haciendo posible su eliminación eficiente y la reutilización de sus  materiales componentes. Necrosis: resulta de la agresión a la célula que produce una falla en su metabolismo, la perdida de sus mecanismos esto provoca que la celula se hinche y explote, esta explosión tiene daños colaterales en las células de alrededor comenzando un proceso inflamatorio. Autofagia es una muerte celular programada en donde el exceso de organelos y citoplasma es almacenado en vesículas y liberados dentro del lisomoma o  vacuola para su degradación, conservando las funciones mínimas de mantenimiento.  La catástrofe mitótica esta puede relacionada con la activación anormal de ciclina B/Cdk que provoca su muerte. Senescencia celular se acortan lo telomeros cada división celular hasta que son demasiado pequeños y detienen el ciclo celular.

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