1. Teoría celular: Antecedentes y desarrollo

Siglo XVII Anton van Leeuwenhoek y el inglés Robert Hooke descubrimiento célula. La teoría celular elaborada por el botánico Matthias Jackob Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann. Cada célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos. Rudolf Virchow completó la teoría, toda célula procede de otra célula, se reproducen (se dividen).

2. Origen y evolución celular

2.1. El comienzo de la vida

1922 Oparin y Haldane formularon su hipótesis simultáneamente, las moléculas orgánicas podrían formarse con los gases de la atmósfera, caerían en los océanos asociándose entre sí y formarían unos agregantes o acumulantes, que serían en realidad coloides proteicos. La hipótesis de Oparin fue confirmada por Stanley L.Miller, demostró en el laboratorio la posibilidad de que se formaran espontáneamente moléculas orgánicas. Para ello hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de vidrio que contenía una mezcla de gases parecida a la que había en la atmósfera primitiva: metano, amoniaco y hidrógeno. Al mismo tiempo, provocó una descarga eléctrica. El resultado fue la formación de moléculas orgánicas.

2.2. Teoría endosimbiótica

Propone que las células eucariotas se originaron a partir de una célula procariota primitiva, que en un momento englobaría otras células u organismos procariotas y se establecería entre los dos una relación endosimbiótica. Las células procariotas serían las precursoras de los peroxisomas, mitocondrios y cloroplastos, se reproducen por división, tanto mitocondrios como cloroplastos tienen ADN propio. Los ribosomas de mitocondrios y cloroplastos también son parecidos a los procariotas. La célula eucariota adquirió la capacidad de respiración aeróbica consciente con la capacidad fotosintética. Así mismo, la célula primitiva proporcionaba a las procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia. El ADN mitocondrial y de los cloroplastos pasarían a incorporarse a los genes del ADN de la célula huésped. Se trataría de una endosimbiosis altamente avanzada para los organismos implicados, ya que todos estos tendrían adquiridas particularidades metabólicas.

3. Tipos de organización celular

3.1. Procariotas

No tienen orgánulos membranosos y tienen un núcleo no auténtico.

Estructura:

• Citoplasma
• Nucleoide
• Mesosomas
• Membrana plasmática
• Pared celular rígida
• Flagelos
• Pili
• Fímbria
• Cápsula o glicocálix

3.2. Eucariotas

Estructura:

Vegetal:

• Cloroplastos
• Mitocondrios
• Lisosomas y peroxisomas
• Vacuolas
• Citosqueleto
• Núcleo
• Pared celular
• Reticulo endoplasmático y complejo de Golgi

Animal:

• Centrosoma
• Mitocondrios
• Lisosomas y peroxisomas
• Citosqueleto
• Núcleo
• Reticulo endoplasmático y complejo de Golgi

4. Forma y tamaño de las células

Diversidad morfológica.

4.1. Morfología de las células animales

• Tejido epitelial: formas aplanadas.
• Tejido muscular: células musculares tienen un aspecto alargado y se llaman fibrosas.
• Tejidos conjuntivos: estrellados.
• Tejido nervioso: estrellados.

4.2. Morfología de las células vegetales

• Tejidos parenquimáticos: poliédricas o prismáticas.
• Tejidos conductores: alargados.
• Tejidos secretores: redondeadas.

5. El núcleo

El núcleo era una constante dentro de la estructura celular, solo en las células eucariotas. El núcleo alberga en su interior la información genética en forma de ADN, y es el lugar donde se hace la replicación del ADN y la síntesis de todos los ARN. El aspecto del núcleo depende del momento del ciclo: núcleo interfásico (núcleo en reposo), núcleo mitótico donde se diferencian los cromosomas.

5.1. Características del núcleo

• Componentes: el núcleo consta de un envoltorio nuclear y una matriz nuclear o nucleoplasma, en el cual se encuentran la cromatina y el nucléolo.
• Forma: esférica, ovalada o polilobulada.
• Tamaño: entre 5 y 25 um de diámetro.
• Posición: en las células embrionarias ocupa una posición central, en las adiposas queda lateralizada y en las secretoras se sitúa basalmente.
• Nombre: suele haber un núcleo por célula. Hay células anucleadas, que han perdido el núcleo durante el proceso de diferenciación, y otras como las paramecias que constantemente presentan 2 núcleos: un macronúcleo y un micronúcleo.

6. Envoltura nuclear

Representa una compleja organización en la frontera entre el núcleo y el citoplasma, es una doble membrana con un espacio intermembranoso:

• La membrana nuclear externa: tiene un espesor de 7 a 8 nm, presenta ribosomas adosados y suele estar unida a la del retículo endoplasmático, sea lisa o rugosa.
• El espacio perinuclear o intermembranoso: comprendido entre las dos membranas.
• Membrana nuclear interna: en la cara nucleoplasmática.

6.1. Poros nucleares

En todos los núcleos, las dos membranas que forman la envoltura nuclear se fusionan en algunos lugares, dando origen a unas perforaciones circulares denominadas poros nucleares que, para cada tipo de célula, presentan el mismo diámetro. Se trata de estructuras dinámicas, capaces de formarse y desaparecer dependiendo del estado funcional de la propia célula. Son canales acuosos que regulan los intercambios de moléculas entre el núcleo y el citosol. Permiten la circulación libre de moléculas hidrosolubles, y en el caso de macromoléculas como el ARN o las proteínas, que no son hidrosolubles, regulan mecanismos de transporte activo.

7. La cromatina

En el núcleo de las células eucarióticas, el ADN está asociado a proteínas formando una estructura empaquetada y compacta denominada cromatina, que representa el genoma de las células eucarióticas. Debe su nombre (cromatina, del griego chroma, ‘coloreado’) a la facilidad con la que se tiñe con los colorantes básicos utilizados en microscopía óptica.

7.1. Características

La cromatina consta de ADN y proteínas. Las proteínas pueden ser de dos tipos:

• Histones: son proteínas muy básicas. Se han descrito 5 clases de histonas: H1, H2A, H2B, H3, H4, todas de bajo peso molecular.
• No histonas: Son muy numerosas, aproximadamente la mitad pertenecen a enzimas implicados en la replicación, transcripción y la regulación del ADN.

8. El nucleoplasma y el nucléolo

8.1. Nucleoplasma o carioplasma

Es una matriz semifluida situada en el interior del núcleo, que contiene tanto el material cromatínico (ADN y proteínas cromosómicas) como el no cromatínico.

• Gránulos de intercromatina.
• Gránulos de pericromatina.
• Partículas de ribonucleoproteínas.

8.2. Nucléolo

Generalmente hay uno por núcleo, pero no son extrañas las células que tienen 2 o más, como algunas neuronas o ciertos hepatocitos. El nucléolo solo se observa con el microscopio óptico durante el período interfásico, ya que durante la mitosis desaparece al mismo tiempo que los cromosomas van alcanzando su máximo nivel de compactación. Aparece de nuevo, posteriormente, durante la telofase.

Funciones del nucléolo: En el nucléolo se realiza la síntesis del ARNr y el procesado y empaquetamiento de subunidades ribosomales, que posteriormente son exportadas al citosol. Es indispensable para el desarrollo normal de la mitosis, si bien desaparece durante la misma.

9. Los cromosomas

Máxima compactación de la cromatina.

9.1. Estructura del cromosoma metafásico

El cromosoma metafásico es el más estudiado y del que mejor se conoce su estructura. Está constituido por dos cromátidas paralelas entre sí, resultado de la duplicación del material genético, y separadas -excepto en el ámbito del centrómero- por donde permanecen unidas. En cada cromosoma se identifican las siguientes estructuras:

• El centrómero o constricción primaria: divide al cromosoma en dos brazos, a ambos lados del centrómero, y sobre cada una de las dos cromátidas, se localiza una estructura de naturaleza proteica denominada cinetocoro, que constituye los puntos desde los cuales polimerizan los microtúbulos que intervienen en la separación de los cromosomas durante la anafase de la mitosis y de la meiosis. Por cada centrómero aparecen dos cinetocoros.
• Las constricciones secundarias u organizadores nucleolares: son zonas más estrechas identificables en los brazos, y que están relacionadas con la formación del nucléolo al final de cada mitosis.
• Los telómeros: son estructuras protectoras, situadas en cada uno de los extremos del cromosoma eucariótico, que evitan que se pierda información de los extremos en cada ciclo de replicación.
• Las bandas: son segmentos de cromatina que se colorean con diferente intensidad y que permiten una identificación inequívoca de los cromosomas mediante el llamado método de patrón de bandas.

9.2. Tipos de cromosomas

• Metacéntricos: el centrómero ocupa una posición medial.
• Submetacéntricos: el centrómero ocupa una posición submedia.
• Acrocéntricos: el centrómero ocupa una posición subterminal.
• Telocéntricos: el centrómero ocupa uno de los extremos del cromosoma.

El número de cromosomas varía según la especie. La mayoría son diploides (2n), es decir, tienen en las células dos juegos de cromosomas. Los cromosomas forman parejas de homólogos que contienen información genética de los propios caracteres. En estos organismos, las células reproductoras (óvulo y espermatozoide) tienen un juego de cromosomas, por tanto, son haploides, mientras que el resto son diploides. También hay organismos en los que todas las células son haploides. Además, hay organismos que tienen en las células más de 2 juegos de cromosomas. Los que tienen 3 se llaman triploides (3n), los de 4 tetraploides (4n) y los que tienen más poliploides. La especie humana dispone de 46 cromosomas, mientras que algunos protistas llegan a tener más de 300. El conjunto de todos los cromosomas de una célula representados fotomicrográficamente se llaman cariotipo. Dentro del cariotipo se distinguen dos tipos de cromosomas: cromosomas somáticos o autosomas, comunes en los dos sexos, y cromosomas sexuales o gonosomas, que determinan el sexo.