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MÓDULO FORMATIVO 4
CITOLOGÍA Y GINECOLOGÍA
UNIDAD FORMATIVA 1:
CITOLOGÍA GENERAL
1.1. La célula, la unidad fundamental de la vida
1.2. La célula como ser vivo
1.3. Células eucariotas
1.4. Muerte celular
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1. CITOLOGÍA GENERAL
1.1. LA CÉLULA, LA UNIDAD FUNDAMENTAL DE LA VIDA
El desarrollo de la teoría celular es una ilustración de cómo han interaccionado
hechos e ideas, que junto a los avances técnicos, han permitido obtener una visión
precisa y de gran complejidad de los organismos vivos y en particular de la célula.
En
, el cientí co inglés obert oo e, observó por primera ve con un
microscopio abricado por él mismo, un corte de corcho. oo e observó que
el material era poroso y que esos poros, en su conjunto, formaban cavidades
poco profundas a modo de cajas a las que llamó células. o que oo e había
observado no eran células vivas. Esto fue publicado en su libro Micrographía,
utilizándose por primera vez la palabra célula. No fue hasta unos años más tarde,
cuando Marcelo Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas.
ue el primer cientí co en estudiar tejidos vivos al microscopio.
En este periodo más temprano de desarrollo de la teoría celular, los cientí cos
contaban con microscopios simples que únicamente les permitían acumular
hechos relativos a las células. Ya en el período medio de desarrollo de la teoría
celular no solo comprendió la observación, sino también los intentos de
poder a llegar a generalizaciones a partir de descubrimientos más concretos.
En 1839 ocurrieron dos hechos que cambiaron el curso más rudimentario en relación
con este tema ur inje, en ohemia, acuña el término protoplasma para referirse al
contenido vivo de la célula, y los alemanes Schleiden y Schwann presentan la idea
de que todo ser vivo está formado por células, fundamentando así el nacimiento
de lo que más tarde sería la teoría celular, en la que se de ne un concepto base y
trascendental: la célula es la unidad fundamental de todo ser vivo tanto en función
como también en estructura.
a teoría celular de ne a la célula como la unidad fundamental de la vida
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Citología general
Por tanto, la teoría celular puede quedar resumida en las siguientes a rmaciones:
x Todos los organismos están formados por una o más células.
x La célula es la unidad básica de estructura y función de los organismos.
x Las células nuevas provienen, por reproducción celular, de células que ya
existen (Alexander et al. 1992; Galván y Bojórques, 2002; Velásquez, 2005;
Sampieri y Pineda, 2007).
De esta forma, en el siglo XIX nace un nuevo periodo para la ciencia con la
teoría celular, que sustenta e ilumina el camino hacia el desarrollo de la biología.
Partiendo de la unidad fundamental de cualquier ser vivo que es la célula, se pudo
profundizar en el conocimiento de los organismos, obteniendo unos resultados
de estudio más detallados sobre la organización, desarrollo y diferenciación de
los mismos.
1.2. LA CÉLULA COMO SER VIVO
La célula es la estructura más pequeña capaz de desempeñar todas las
funciones vitales. Para entender cómo funciona el cuerpo humano desde un punto
de vista complejo, tenemos que comprender cuáles son sus partes, cómo están
organizadas y como han de relacionarse entre sí para que este funcionamiento
sea e caz.
Siguiendo un orden jerárquico, observamos la división del cuerpo humano en
distintos niveles de organización que quedan explicados en la siguiente imagen.
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Se pueden distinguir las células en dos grandes grupos:
x Procariotas: Son células sin núcleo de nido (llamado nucleoide), cuyo
material genético (ADN) se encuentra disperso en el citoplasma. Los procesos
metabólicos se realizan por fermentación. Ejemplos de estas células son las
bacterias y las algas.
x Eucariotas: Son células con núcleo verdadero (presencia de membrana),
donde se encuentra el material genético (ADN). Los organismos eucariontes
(formados por estas células) pueden ser unicelulares o pluricelulares. Necesitan
O2 para realizar los procesos metabólicos. Ejemplos de estas células son las del
cuerpo humano en las que centraremos el estudio.
1.3. CÉLULAS EUCARIOTAS
Pueden encontrarse libres en un uido, asociadas, para realizar una función
común; o unidas por el citoplasma, como las células de la placenta.
La forma puede variar según su función. Así las células de la sangre son
redondeadas, las que revisten cavidades pueden ser planas, cúbicas o cilíndricas;
las que realizan movimientos de tracción son de forma alargada y las células
nerviosas tienen forma estrellada.
Por su tamaño se distinguen pequeñas o enanas (3-15 μ), grandes (12-30 μ),
y gigantes ( 30 μ).
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Citología general
Representación de una célula eucariota
A continuación se describen forma más detallada los componentes de la
célula:
1.3.1. Membrana plasmática
Delimita a la célula con el exterior, manteniendo su integridad. Está compuesta
por proteínas, lípidos y glúcidos en menor medida. La membrana incluye al
citoplasma, que es la matriz líquida de la célula. Abundan en ella proteínas
que regulan el paso intermembrana en ambos sentidos (interior-exterior) y que
reciben el nombre en su conjunto de permeasas.
La teoría del mosaico Àuido es la más común para dar explicación a su
estructura, aunque existes otras. Se trata de una doble capa de moléculas
de fosfolípidos. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrosoluble y una cola
liposoluble, por tanto la cabeza es afín al agua y la cola enemiga del agua. Es por
eso que las cabezas miran hacia el medio acuoso, mientras las colas quedan en el
interior de la bicapa. En ella encontramos colesterol mezclado con las moléculas
de fosfolípidos, que hacen posible que la membrana sea estable y resistente (a
pesar de tratarse de un medio uido).
1.3.2. Propiedades de la membrana
Podemos agrupar dichas propiedades en cinco: semipermeabilidad, asimetría,
uidez, reparación y renovación.
x Semipermeabilidad
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Esta propiedad se debe al ambiente hidrófobo interno de la membrana creado
por las cadenas de ácidos grasos de los lípidos, difícil de cruzar por las moléculas
con carga eléctrica neta. Esto permite a las membranas mantener separados el
medio intracelular del extracelular y, por tanto, impedir la libre difusión de
numerosas moléculas a su través (como medida de protección).
Cabe]a hidró¿la
fosfolípido
Cola hidrófoba
fosfolípido
Proteínas
(permeasas)
MePErana plasPitica Modelo del Posaico Àuido
Sin embargo, la permeabilidad es selectiva. Así, moléculas pequeñas sin carga,
por ejemplo el CO2, N2, O2, o moléculas con alta solubilidad en grasas como el
etanol cruzan las membranas prácticamente sin oposición, por difusión pasiva. La
permeabilidad de la membrana es menor para aquellas moléculas con cargas pero
globalmente neutras (el número de cargas negativas iguala al de cargas positivas)
como el agua o el glicerol. Se podría pensar que el agua difunde libremente por
las membranas pero no es así y por ello en determinadas membranas existen
unas moléculas denominadas acuaporinas que facilitan el cruce de la membrana
por parte del agua. Es menor aún la capacidad de atravesar la membrana para
moléculas grandes neutras pero con cargas, como la glucosa. Sin embargo, es
altamente impermeable a los iones y a las moléculas que también carga neta.
La desigual distribución de iones y moléculas entre ambos lados de la
membrana es la base para la creación de los gradientes químicos y eléctricos. La
medida de esa diferencia de concentración de cargas es lo que se llama potencial
de membrana, que se usa para muchas funciones celulares, como por ejemplo
la síntesis de ATP o la transmisión del impulso nervioso. La semipermeabilidad
de la membrana también permite el fenómeno de la ósmosis, es decir, el ujo de
agua hacia donde más concentración de solutos haya.
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Citología general
x Fluidez
Es la capacidad de una molécula que forma parte de una membrana para
desplazarse por ella.
x Asimetría
Las dos hemicapas de las membranas tienen moléculas diferentes creando
ambientes moleculares distintos a ambos lados de la membrana.
x Rotura y fusión
Las membranas son gobernadas por las proteínas, pueden escindirse y
fusionarse. Los compartimentos con membranas son versátiles gracias a ellas.
x Reparación
La membrana plasmática se rompe con facilidad. Los tejidos, sometidos a
tensiones sufren un proceso de rotura de la membrana plasmática, como ocurre
frecuentemente en las células musculares.
La célula cuenta con mecanismos para evitar que su contenido citoplasmático
salga al exterior y se rompan las diferencias entre el medio interno y externo.
Esto es letal para la célula si se prolonga más de unos cuantos segundos.
Hay dos maneras de sellar la membrana según el tipo de daño que se produzca.
Cuando los daños son pequeños (normalmente menores a 0.2 μm) las propiedades
de los lípidos de la membrana son su cientes para repararlos. Ello es debido a
que los lípidos en el borde de la membrana adoptan una disposición inestable que
fuerza a dichos bordes a encontrarse y a sellarse.
Cuando se produce una rotura mayor entra calcio a favor de gradiente de
concentración que hace que el citoesqueleto se desorganice parcialmente en la
zona dañada y su efecto sobre la membrana disminuye, se rebaja así la tensión y
aumenta la velocidad de resellado. Cuando los daños son grandes (más de 0.2-0.5
μm) los bordes rotos libres de la membrana están demasiado lejos para que puedan
autosellar. El proceso sería el siguiente: la amplia rotura produce una gran entrada
de calcio, éste provoca la fusión de compartimentos membranosos (endosomas,
lisosomas, vesículas próximas y otros compartimentos especializados) próximos
al lugar de la rotura creándose un macrocompartimento, el cual terminaría por
fusionarse con los bordes de la membrana plasmática.
Las células y los tejidos tienen mecanismos para adaptarse a las tensiones
mecánicas repetitivas.
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1.3.3. Funciones de la membrana plasmática
Barrera física
Creación de
Creación de gradientes
compartimentos
iónicos
Transmisión de
Producción de ATP
información
Transporte activo
Posee receptores y
enzimas
1.3.4. Glucocálix
La membrana plasmática de las células eucariotas está recubierta en la
super cie exterior por una capa laxa de oligosacáridos y polisacáridos denominada
glucocálix.
Sus funciones son:
- Proporcionar protección mecánica y Tuímica a la super¿cie celular
frente a las lesiones.
- Representa la zona de identi¿cación de las células. Mediante él entran
en contacto y comunicación diferentes células.
- La moléculas glucídicas actúan como antígenos sobre los que se jan los
anticuerpos especí cos que determinan el comportamiento inmunológico
de las células. La función de estas moléculas hace que, por ejemplo, en
un trasplante las células trasplantadas no sean reconocidas como propias
y sean rechazadas por las receptoras.
- El glucocálix actúa también como receptor de moléculas (hormonas),
agentes patógenos (virus, bacterias) o sus toxinas.
- También interviene en la regulación del crecimiento y en la reproducción
celular. Las células cancerosas tienen un glucocálix diferente al de las
células normales correspondientes, y no están sometidas a la inhibición
por contacto.
- Los polisacáridos de la super cie celular tienen también una importante
función en el proceso de la fecundación. La glucoproteína que rodea al
óvulo es la responsable de la reacción acrosomal, mediante la cual un
espermatozoide fecunda al óvulo.
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1.3.5. Mecanismos de transporte a través de la membrana
Consiste en el intercambio de moléculas entre el interior y exterior de la célula.
Tenemos dos tipos de transporte: Transporte pasivo (sin gasto de energía) y
transporte activo (en contra gradiente y por tanto, con gasto de energía, ATP). En
el transporte activo manejamos el término potencial de membrana, que se de ne
como la diferencia de concentración de iones a ambos lados de la misma.
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1.3.6. Citoplasma
Es el espacio existente entre la membrana externa y el núcleo. En él se
encuentran suspendidos los orgánulos o componentes membranosos y tienen lugar
los procesos bioquímicos y metabólicos. También interviene en el mantenimiento
de la polaridad de la célula. En él se produce la formación del huso mitótico.
- Lisosoma: Es un orgánulo cubierto por membrana, en cuyo interior
existen enzimas hidrolíticas que le dan a este orgánulo una función de
digestión intracelular. Presentes en los glóbulos blancos.
- Peroxisomas o microcuerpos: Similares a los lisosomas, pero las
enzimas son distintas (contienen oxidasas). Se encuentran en células
fagocíticas.
- Mitocondrias: Son la principal fuente de energía de la célula y sintetizan
ATP. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas
partículas como restos de virus y proteínas. Cuanto más trabajo realiza
una célula, más mitocondrias hay en su citoplasma. Posee una membrana
externa y otra interna (que se repliega sobre sí mismas formando crestas),
de estructura casi idéntica a la membrana plasmática de la célula.
- Retículo endoplasmático: signi ca red inmersa en el citoplasma que se
extiende por toda su super cie. Hay dos tipos de retículo endoplasmático:
- Retículo endoplasmático rugoso (RER): tiene ribosomas asociados a su
estructura. Sintetiza proteínas.
- Retículo endoplasmático liso (REL): no tiene ribosomas asociados a su
estructura. Sintetiza lípidos y carbohidratos complejos.
Los ribosomas están situados en el citoplasma. Se ocupan de la síntesis de
proteínas y su composición es de ARN y proteínas. Están formados por dos
piezas, pequeña subunidad y gran unidad que encajan para formar el orgánulo
completo.
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- Centrosoma: Se encuentra próximo al núcleo y se considera el centro
organizador de microtúbulos (tanto en la formación, como en la destrucción
de los mismos). Desempeña un importante papel en el proceso de división
celular en el momento de la formación del huso cromático (formado
por microtúbulos). Los centriolos son orgánulos con forma de cilindros,
formados por nueve haces de microtúbulos. A una pareja de centriolos
se les llama diplosoma. Los centriolos se rodean de un material proteico
denso llamado pericentriolar, formando así el centrosoma o COMT
(centro organizador de microtúbulos).
- Citoesqueleto: Esta matriz brosa de proteínas se extiende por el
citoplasma entre el núcleo y la cara interna de la membrana plasmática,
ayudando a de nir la forma de la célula e interviniendo en la locomoción
y división celular. Podemos agregar que el citoesqueleto condiciona
el movimiento de las organelas del interior de la célula y tiene gran
importancia metabólica, dando un andamiaje a los procesos moleculares
que se realizan en el citoplasma. Los tres sistemas primarios de ¿bras
que componen el citoesqueleto son: micro¿lamentos (funciones de
locomoción), microtúbulos (responsable de la forma celular, intervienen
en la formación del huso cromático en la división celular, también cumple
funciones de locomoción) y ¿lamentos intermedios (otorga a la célula
propiedades de resistencia mecánica).
El centrosoma se puede considerar parte del citoesqueleto por la relación tan
estrecha que guardan entre sí.
1.3.7. Núcleo
Es una de las estructuras celulares más grandes. Puede variar en número y
forma, siendo la más frecuente la esférica. Su ubicación en la célula es central.
En él se encuentra el ADN, las moléculas de la herencia. El núcleo está rodeado
por la envoltura nuclear, una doble membrana interrumpida por numerosos poros
nucleares. Los poros actúan como una compuerta selectiva a través de la cual
ciertas proteínas ingresan desde el citoplasma, permitiendo también la salida del
ARN y sus proteínas asociadas.
La envoltura nuclear es sostenida desde el exterior por una red de lamentos
intermedios dependientes del citoesqueleto, mientras que la lámina nuclear, la
cual se localiza adyacente a la super cie interna de la envoltura nuclear, provee
soporte interno.
El núcleo también tiene un nucleoplasma, en el cual están disueltos sus
solutos y un esqueleto lamentoso, la matriz nuclear la cual provee soporte
a los cromosomas y a los grandes complejos proteicos que intervienen en la
replicación y transcripción del ADN.
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Dentro del núcleo distinguimos una estructura no membranosa formada por
ARN llamada nucléolo.
De esta forma, podemos decir que el núcleo tiene tres funciones principales, todas
ellas relacionadas con su contenido de ADN:
x Almacenar la información genética en el ADN.
x Recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN.
x Ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas, a través del
producto de la expresión de los genes: las proteínas.
En el núcleo se localizan los procesos a través de los cuales se llevan a cabo
dichas funciones. Estos procesos son:
x La duplicación del ADN y su ensamblado con proteínas (histonas) para
formar la cromatina (que dará lugar a los cromosomas).
x La transcripción de los genes a ARN y el procesamiento de éstos a sus
formas maduras, muchas de las cuales son transportadas al citoplasma para
su traducción.
x La regulación de la expresión genética.
1.3.8. Ciclo celular
Se de ne como conjunto de sucesos ordenados que llevan al crecimiento
(replicación del ADN) y división de la célula (mitosis y meiosis), obteniendo
como resultado dos células hijas.
Se conoce como síntesis de proteínas (anabolismo proteico) al proceso por el
cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales.
En este proceso, se transcribe el ADN (situado en el núcleo) en ARN. Esta labor
es llevada a cabo en los ribosomas situados en el citoplasma celular. El ARNm
(mensajero) se forma y sale del núcleo con la información transcrita hacia un
ribosoma. En el ribosoma se encuentra el ARNr (ribosómico), que traducirá la
información habida en el ARNm que venía del núcleo (ya tendríamos el mapa
de cómo irán colocados los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica). El
ARNt (de transferencia) irá transportando aminoácidos desde el citoplasma hasta
el ribosoma colocándolos en el lugar especí co que ha indicado el ARNm. na
vez formados los polipéptidos adecuados, las enzimas del RE, aparato de Golgi o
citoplasma los juntan, formando moléculas completas de proteínas (protrombina,
brinógeno, albúminas son ejemplos de proteínas sintetizadas por células
hepáticas).
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1.3.8.1. Crecimiento celular o replicación de ADN
Conceptos:
x Ácido nucleico: Un ácido nucleico está compuesto por nucleótidos, que
a su ver se componen de una pentosa, una base nitrogenada (guanina,
citosina, uracilo, adenina, timina) y un radical fosfato.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN o ácido desoxirribonucleico
y el ARN o ácido ribonucleico. Sus funciones son las de trasmitir las
características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la
síntesis de proteínas especí cas. Su estructura tiene una forma helicoidal.
x Cromosoma: Son cadenas de ADN enrolladas. Si esta cadena la
dividimos en segmentos, cada segmento constituiría un gen. Cada gen
contiene la información de un carácter hereditario (por ejemplo, color de
pelo). La sección en la que se encuentra un gen en el ADN se denomina
locus. Un cromosoma posee numerosos genes. El conjunto de genes que
determina todos los caracteres hereditarios de una especie, constituyen el
genoma (o genomio, utilizado en términos lingüísticos más correctos).
x Genotipo y fenotipo: Llamamos genotipo al código escrito en nuestros
genes (tener la alteración que produce la hemo lia en un gen), y fenotipo
a su manifestación (padecer la hemo lia).
La replicación del ADN o crecimiento celular, solo tiene lugar en ciertas fases
del ciclo celular. Las fases del ciclo celular se describen a continuación:
x En la fase G0, la célula se encuentra en estado quiescente, cumpliendo
con su función correspondiente, aunque en esta fase la célula no está
preparándose para la división es donde llega la señal proteica.
x La fase G1, es llamada primera fase de crecimiento. Se inicia con una
célula hija que proviene de la división de la célula madre (previa mitosis).
La célula aumenta de tamaño, se sintetiza nuevo material citoplásmico,
sobre todo proteínas y RNA. Es la fase más larga.
x En la fase S o de síntesis, la célula deja de crecer para dar paso a la
duplicación del ADN.
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x En la fase G2 la célula está en reposo antes de la división. Durante esta
fase se sintetizan los microtúbulos que darán lugar al huso mitótico. La
célula tiene una doble replicación de ADN y se prepara para la división
celular.
2. División celular
a) Mitosis
Es un proceso continuo de organización y distribución del ADN del núcleo
durante la división celular que consta de cuatro fases:
1. Profase: Se produce una condensación y acortamiento de los
cromosomas constituidos por dos cromátidas unidas en el centro por el
centrómero. Al nal de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y
el nucléolo.
2. Metafase: Aparece el huso, donde se insertan los cromosomas
desplazándose hacia el ecuador del mismo, dando lugar a la placa
metafásica o ecuatorial.
3. Anafase: Las cromátidas se separan por división del centrómero. Cada
parte del centrómero emigra en direcciones opuestas arrastrando con ellos
una cromátida. De esta forma se distribuye el material genético en dos
copias idénticas.
4. Telofase: Las cromátidas se descondensan y se reconstruye la membrana
nuclear alrededor de cada grupo cromosómico. Por último se divide el
citoplasma (citoquinesis). El resultado son dos células hijas con idéntica
carga genética.
b) Meiosis
Es el tipo de división celular que sólo se produce en las células sexuales
primitivas (espermatogonias en el hombre y oogonias en la mujer) durante su
transformación en células sexuales maduras (gametos). Los gametos masculinos
se denominas espermatozoos y los femeninos huevos. El ser humano presenta en
sus células somáticas 46 cromosomas organizados en pares homólogos, dando
lugar, por tanto, a 22 pares de cromosomas. El último par (el 23) es el que de ne
el sexo, siendo xx el femenino y xy el masculino.
Durante la meiosis (también llamada división reduccional), el número diploide
de cromosomas (46) de la primitiva espermatogonia u oogonia, se reduce al
número haploide de 23, que se encuentra en los gametos.
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Dividimos la meiosis en dos fases:
x Meiosis I: Antes de esta fase, la célula sufre una mitosis (anteriormente
descrita), dando lugar a dos células hijas idénticas. En la meiosis I, la
célula hija resultante de la mitosis se divide dando lugar a dos células
con cromosomas duplicados (formado por dos cromátidas unidas por el
centrómero).
x Meiosis II: Por una segunda mitosis (se separan las cromátidas y
emigran en direcciones opuestas arrastradas por la mitad del centrómero),
resultan cuatro células haploides.
Por tanto podemos a¿rmar Tue una meiosis Yiene dada por dos mitosis.
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Tabla comparativa entre mitosis y meiosis
Resultado nal
Células
Periodo de interfase
Alineamiento y
apareamiento de los
cromosomas
Duración
Carga genética
Mitosis
Células
diploides
Somáticas
Duplicación
DNA
Libre
Corta
46 cromosomas
Meiosis
Células
haploides
Sexuales
No duplicación
DNA
Organizada
Larga
23 cromosomas
1.4. MUERTE CELULAR
Se postula que cada célula tiene un número determinado de divisiones, que
se conoce como número de +ayÀicN (reloj biológico). Llegados a este punto, la
célula muere pudiéndolo hacer de dos maneras:
x Necrosis: Es un proceso accidental originado por causas externas
(lesiones celulares que veremos en patología). No cumple ninguna función
biológica.
x Apoptosis: Muerte celular programada controlada genéticamente
(proceso siológico).
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